i
TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH FILLER SERBUK ZINC TERHADAP
SIFAT MEKANIK SAMBUNGAN BEDA MATERIAL PADA LAS
TITIK ANTARA BAJA TAHAN KARAT DAN ALUMINIUM
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh:
MUHAMAD KHOLIK FAJAR NUGROHO
D200110071
Pembimbing:
Muh.Alfatih H.,ST.,MT.
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan.”
(Q.S Al Insyirah : 6)
“menjadi pemain yang ditonton,bukan penonton yang dipermainkan”. (Penulis)
“Keberhasilan dapat diraih apabila dengan usaha yang maksimal dan diiringi ikhtiar yang kuat”.
(Penulis)
TUGAS AKHIR INI KU PERSEMBAHKAN KEPADA:
Allah SWT
yang maha pengasih lagi maha penyayang, semua yang kualami semua
karena kehendakmu, segala puji bagimu, tempatku meminta pertolongan
Ayah, Ibu, Adik
Terimakasih Ayah, Ibu, dan adik yang telah menjadi motivasi dan inspirasi serta tiada henti memberikan dukungan do'anya buat aku.
Dosen Teknik Mesin UMS
Terimakasih yang tak terhingga buat dosen-dosen Teknik Mesin UMS, terutama pembimbingku yang tak pernah lelah dan sabar memberikan
bimbingan dan arahan kepada ku.
Sahabat
Terima kasihku juga ku persembahkan kepada para sahabatku yang senantiasa menjadi penyemangat dan menemani disetiap hariku.
Teman-teman seangkatan dan seperjuangan
Terima kasih teman-teman angkatan 2011 Teknik Mesin UMS yang selalu membantu, berbagi keceriaan dan melewati setiap suka dan duka selama
ANALISA PENGARUH FILLER SERBUK ZINC TERHADAP SIFAT MEKANIK SAMBUNGAN BEDA MATERIAL PADA LAS TITIK ANTARA
BAJA TAHAN KARAT DAN ALUMINIUM
Muhamad Kholik Fajar N, Muh. Alfatih Hendrawan, Pramuko Ilmu P Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura e-mail: kholikmuhammad21@gmail.com
Abstrak
Ketersediaan bahan bakar fosil yang semakin menipis menuntut manusia untuk berinovasi dalam penghematan energi. Sebuah mesin dengan efisiensi bahan bakar yang tinggi merupakan salah satu solusi untuk penghematan energi yang dapat diperoleh dengan mengurangi berat kendaraan. Jenis material yang digunakan akan mempengaruhi berat dari kendaraan. Baja tahan karat dan aluminium adalah material yang tidak bisa lepas dalam industri otomotif. Namun dalam proses manufaktur, penyambungan antara baja tahan karat dan alumunium dengan pengelasan sulit dilakukan karena titik leburnya yang jauh berbeda. Penelitian ini mencoba untuk mengetahui kekuatan sambungan las titik beda material dengan menggunakan filler maupun tanpa filler. Penelitian ini menggunakan baja tahan karat tipe ferit seri 430 tebal 1 mm dan aluminium seri 6019 tebal 1,2 mm dengan zinc (Zn) sebagai filler yang dibuat serbuk. Proses pengelasan menggunakan mesin las titik merk Dayok model 0K-25. Spesimen dibagi menjadi 2 kelompok yaitu dengan filler dan tanpa filler
dengan variasi arus 6000 A, 7000 A, dan 8000 A. Sedangkan variasi waktu yaitu 0,2 dt; 0,3 dt; dan 0,4 dt. Pengujian dilakukan untuk menentukan sifat mekanik sambungan las titik yaitu pengujian geser (Tensil Shear Load ) dan pengujian kekerasan Vickers microhardness. Pengujian geser menggunakan standar pengujian ASME IX. Sedangkan pengujian kekerasan Vickers microhardness menggunakan standar pengujian AWS D8.9-97.Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan filler serbuk zinc dengan variasi arus dan waktu tidak begitu berpengaruh siknifikan terhadap sambungan las. Berbeda dengan hasil uji kekerasan spesimen dimana terjadi peningkatan kekerasan yang signifikan pada daerah sambungan las dibandingkan dengan logam induk. Untuk kekuatan sambungan las yang optimal pada spesimen menggunakan filler serbuk zinc pada variasi arus 6000 A dan waktu 0,2 detik dengan nilai sebesar 810,495N sedangkan untuk spesimen tanpa filler nilai kekuatan tertinggi pada variasi arus 8000 A dan waktu 0,4 detik dengan nilai sebesar 869,27N. Sedangkan nilai kekerasan tertinggi juga terdapat pada daerah logam las (nugget) spesimen menggunakan filler dengan arus 8000 A dan waktu 0,4 detik.
Kata Kunci: las titik, logam tak sejenis, sifat mekanik
vii
Availability of fossil fuels dwindling human demands for innovation in energy savings. An engine with high fuel efficiency is one solution to the energy savings that can be obtained by reducing vehicle weight. The type of material used will affect the weight of the vehicle. Stainless steel and aluminum is a material that can not be separated in the automotive industry. However, in the manufacturing process, the joining between stainless steel and alumunium by welding is difficult because its melting point is much different. This study tried to determine the strength of welded joints different points using a filler material with or without filler. Research uses ferrite stainless steel 1 mm thick 430 series and 6019 series aluminum 1.2 mm thick zinc with as powder filler. Welding process using spot welding machine brands Dayok 0K-25 models. Specimens were divided into 2 groups: with filler and without filler with variations in current 6000 A, 7000 A and 8000 A. The time variation is 0.2 s; 0.3 s; and 0.4 s. Tests were conducted to determine the mechanical properties of welded joints that point shear testing (Tensil Shear Load ) and microhardness Vickers hardness testing. Shear testing using standard testing ASME IX. While the Vickers hardness testing using standard testing microhardness AWS D8.9-97. The results showed that the addition of zinc powder filler with a variety of current and time is not so significant effect on the weld joint. In contrast to the results of hardness test specimen in which an increasein violence that was significant at the weld joint areas compared to the parent metal. For optimum strength of welded joints on the specimen using zinc powder filler in the variation of the current 6000 A and 0.2 seconds with a value of 810,495N while for specimens without filler highest strength values at current variation 8000 A and time of 0.4 seconds with a value of 869 , 27N. While the highest hardness values are also present in the area of the weld metal (nugget) specimens using a filler with a current of 8000 A and a time of 0.4 seconds
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul
“ANALISA PENGARUH FILLER SERBUK ZINC TERHADAP SIFAT
MEKANIK SAMBUNGAN BEDA MATERIAL PADA LAS TITIK ANTARA
BAJA TAHAN KARAT DAN ALUMINIUM”dengan baik dan tepat pada
waktunya. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada
:
1. Allah SWT, atas segala limpahan rahmatnya sehingga penulis dapat
menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Tri Widodo Besar R, ST.,MSc.,Ph.D selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir.
4. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan, ST.,MT. selaku Dosen Pembimbing
utama Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan
bimbingan kepada penulis.
5. Bapak Ir. Pramuko IP.MT dan Bambang WF,ST.,MT selaku Dosen
penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan kepada
penulis.
6. Bapak Dr.Supriyono selaku Dosen Pembimbing Akademik yang
ix
7. Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
yang telah memberikan pengalaman yang bermanfaat.
8. Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,
mendo’akan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
9. Sahabat dalam penelitian maupun penulisan, Makhruf B.D, Sesa J.M,
Rika Isnanto, Setyo Aji , M Rosid, .
10. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2011 dan semua
pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan
Tugas Akhir ini baik moril maupun materiil.
Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa
menjadi referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian
hari.
Akhirnya apabila ada kritik dan saran yang sifatnya membangun akan
penulis terima dengan senang hati demi sempurnanya laporan ini.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Surakarta, Februari 2017
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI………...ii
HALAMAN PERSETUJUAN……….……...iii
HALAMAN PENGESAHAN...iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN………...……...v
ABSTRAKSI………...vi
KATA PENGANTAR...viii
DAFTAR ISI...x
DAFTAR GAMBAR...xiii
DAFTAR TABEL...xv
DAFTAR SIMBOL………..…...xvi
DAFTAR LAMPIRAN...xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...1
1.2 Tujuan Penelitian...3
xi
1.4 Batasan Masalah...4
BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka...6
2.2 Dasar Teori………...8
2.2.1 Las Titik (Resistance Spot Welding)...8
2.2.2 Baja Tahan Karat (Stainless Steel)...15
2.2.3 Aluminium...………...19
2.2.4 Seng (Zinc)………...24
2.2.5 Pengujian Tegangan Geser (Shear Tension Test)...25
2.2.6 Pengujian Kekerasan…...………...27
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir ...31
3.2 Studi Pustaka dan Survey Lapangan...31
3.3 Bahan Penelitian...32
3.4 Alat Penelitian………...33
3.5 Alat Bantu Penelitian ………...37
3.7 Proses Penelitian...39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Beban Tarik-Geser (Tensile Shear Load)...45
4.2 Pengujian Micro Vicrers...50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan...63
5.2 Saran ...64
DAFTAR PUSTAKA
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Hubungan Antara Arus Pengelasan Terhadap Kekuatan
Tarik dan Geser (Arghavani, M. dkk,2016)...7
Gambar 2.2 Las Resistensi Listrik (Resistance Welding) (Miller, 2012)...9
Gambar 2.3 Jenis Sambungan Tumpang : (a) Spot Welding (b) Seam Welding (c) Projection Welding (Ruukki, 2007)...10
Gambar 2.4 Skema Pengelasan Flash Butt Joint(Ruukki, 2007)...10
Gambar 2.5 Resistensi pada Resistance Welding (ISF, Welding and Joining Institute, 2002)...11
Gambar 2.6 Welding Process and Welding Time (ISF, Welding and Joining Institute, 2005)...13
Gambar 2.7 Diagram Schaeffler...16
Gambar 2.8 Contoh Gaya Geser...26
Gambar 2.9 Ukuran Spesimen (Annual book of ASME IX standart )...26
Gambar 2.10 Macam Indentor Uji Kekerasan (Kalkapkjian, S. dkk, 2009)...28
Gambar 2.11 (a) Indentasi Vickers (b) Pengukuran Diagonal Cetakan. (The Welding Institute, 2016)...29
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian...31
Gambar 3.2 Plat Baja Tahan Karat Tipe Ferit Seri 430...32
Gambar 3.3 Spesimen Aluminium Dengan Tebal 1,2 mm ...32
Gambar 3.5 Alat Uji Kekerasan Vickers Microhardness
(Lab. Material UNS, 2016)...35
Gambar 3.6 Standar Pengujian Kekerasan (AWS D8.9-97)...36
Gambar 3.7Ukuran Spesimen(Annual book of ASME IX standart )...36
Gambar 3.8 Universal Testing Machining ( Laboratorium BLIK Surakarta )...36
Gambar 3.9 Mesin Potong (Lab. Teknik Mesin UMS,)...38
Gambar 3.10 Cetakan Kaca...38
Gambar 3.11 Spesimen Pengujian Tegangan Geser...39
Gambar 3.12 Hasil Mounting Untuk Pengujian Kekerasan...39
Gambar 3.13 Ukuran Spesimen(Annual book of ASME IX standart )...40
Gambar 4.1 Foto Mikro Nugget SS dan ZN Yang Menunjukan Banyak Lubang...48
Gambar 4.2 Pola Kegagalan Uji Geser Sambungan Tanpa Filler (A), Pola Kegagalan Uji Geser Sambungan Menggunakan Filler (B)..49
Gambar 4.3 Perbandingan Foto Mikro Pada Daerah Logam Las. (A) Dengan Filler, (B) Tanpa Filler...61
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data Pengujian Daya Beban Dukung Geser...41
Tabel 3.2 Data Pengujian Kekerasan Vickers Microhardnes...41
Tabel 4.1 Nilai Kekerasan Daerah Las Pada Parameter 6000 A...58
Tabel 4.2 Nilai Kekerasan Daerah Las Pada Parameter 7000 A...59
DAFTAR SIMBOL
H atau Q = Heat Input (masukan panas) (Joule)
I = Arus (Ampere)
R = Tahanan Material (Ω/ ohm)
t = Waktu (detik)
P = Daya (watt)
V = Tegangan Listrik (volt)
Ss = Tegangan Geser (Pa,Mpa)
P = Gaya Geser Eksternal (N)
A = Luasan Yang Dikenai Gaya Geser (mm², m²)
HV = Nilai kekerasan Vickers (HV)
P = Gaya Penekanan (gf)
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil Uji Komposisi Kimia
Lampiran 2. Standar ASME IX
Lampiran 3. Standar AWS D8.9-97
Lampiran 4. Hasil Uji Beban Tarik-geser
Lampiran 5. Hasil Uji Kekerasan
