i
TUGAS AKHIR
ANALISA TRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK PADA
PENYAMBUNGAN PLAT BEDA MATERIAL Al)
(Al-CuZn) (Cu-Cu) DENGAN MENGGUNAKAN METODE
FRICTION STIR WELDING SINGLE SIDE
Di susunoleh :
YULIYANTO
(D 200 100 119)
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
vi MOTTO
“Sesungguhnya allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali kaum itu sendiri yang mengubah apa-apa yang ada pada diri mereka”
(Ar-ra’d :11)
“Jika Allah menolongkamu, maka tak ada orang yang dapat
Mengalahkanmu. Jika Allah membiarkan kamu (tidak member petolongan), maka siapakah gerangan yang dapat menolongkamu (selain) dari Allah sesudah itu?
Karena itu, hendaklah kepada Allah saja orang-orang mukmin bertawakal.”
(QS. Ali Imron (3) : 160)
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”
(Q.S Al – Insyiroh : 6)
“Hai orang – orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang – orang yang sabar”
(Al-Baqarah : 153)
“Kesederhanaan pikiran bukan berarti tak biasa memecahkan karang, tetapi tau bagaimana mengendalikan badai kehidupan”
vii
ANALISA STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK PADA PENYAMBUNGAN PLAT BEDA MATERIAL (Al-Al) (Al-CuZn) (Cu-Cu)
DENGAN MENGGUNAKAN METODE FRICTION STIR WELDING SINGLE SIDE
ABSTRAKSI
Friction Stir Welding (FSW). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui lebih jelas kekuatan tarik dari sambungan las Friction Stir Welding (FSW) ) beda material dengan pengujian uji tarik, uji kekerasan vickers dan uji struktur mikro. Pengelasan pada penelitian ini menggunakan Alumunium seri 1100, Kuningan dan paduan Tembaga dengan tebal 2mmParameter yang digunakan adalah kecepatan putar spindle 1250 rpm, kecepatan pemakanan 12,5 mm/menit.Hasil pengelasan dianalisa dengan membandingkan kekuatan sambungan las antara material beda jenis dengan material sejenis. Pengujian ini menggunakan standar ASTM E8M untuk pengujian tarikASTM E384 untuk pengujian kekerasan dan ASTM E3 pengujian struktur mikro. Hasil pengujian pada pengelasan beda material Alumunium dengan Kuningan menunjukan tegangan tarik maksimal sebesar 44,14 Mpa dan hasil regangan sebesar 0,67%. Untuk material Alumunium dengan Alumunium nilai regangan sebesar 0,33% dan nilai tegangan sebesar 43,19 Mpa, dan untuk material Tembaga dengan Tembaga hasil nilai regangan sebesar 9,16%. Dan nilai tegangan sebesar 161,20 Mpa. Untuk pengujian struktur mikro pada daerah Haz material Al-Al mengalami pengecilan butir dan halus dibandingkan daerah Haz material AL-CuZn dan material Cu-Cu mengalami pembesaran butiran. Pada daerah Stir Zone terjadi peningkatan yang cukup signifikan disbanding daerah Haz dari material sejenis menunjukan percampuran kedua logam di daerah Stir Zone, tetapi pada material bedajenis Al-CuZnmengalamipatahanatauretakpadasaatpengelasan.
viii ABSTRACK
Friction Stir Welding (FSW). The purpose of this research is to know more clearly the tensile strength of the welding friction stir welding joint (FSW)) different material with tensile test, vickers hardness test and microstructure test. The welding in this research use Alumunium 1100 series, Brass and Copper alloy with 2mm thick. The parameters used are 1250 rpm spindle speed, 12.5 mm / minute feeding speed. Welding results are analyzed by comparing the strength of welded joints between different material types with similar materials. This test uses the ASTM E8M standard for TENSON E384 testing for hardness testing and ASTM E3 microstructure testing. The results of the test on the welding of different materials Alumunium with Brass shows the maximum tensile pressure of 44.14 Mpa and strain results of 0.67%. For Alumunium material with Alumunium strain value of 0.33% and a voltage value of 43.19 Mpa, and for Copper material with Copper the result of a strain value of 9.16%. And the voltage value is 161,20MPa. For microstructure testing on Haz Al-Al material degradation of grain and smoother than Haz-material AL-CuZn and Cu-Cu material having granular enlargement. In the Stir Zone area there was a significant increase compared to the Haz area of similar material showing the mixing of the two metals in the Stir Zone area, but on different materials the type of Al-CuZn had broken or cracked during welding.
ix
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat Dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan. Tugas akhir berjudul“ANALISA STRUKTUR MIKRO DAN
SIFAT MEKANIK PADA PENYAMBUNGAN PLAT BEDA MATERIAL (Al-Al) (Al-CuZn) (Cu-Cu) DENGAN MENGGUNAKAN METODE
FRICTION STIR WELDING SINGLE SIDE” dapat terselesaikan atas
dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini saya selaku penulis dengan segala hormat Dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih Dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir.H.Sri Sunarjono.MT.Ph.D,selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. BapakIr. Subroto,MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Bibit Sugito,MT,selaku Dosen pembimbing yang telah
membimbing,mengarahkan,memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak dan Ibu orang tua saya yang senantiasa selalu mencintai,mendidik,
memberikan dukungan, menenangkan hati dan mendo’akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
5. Istri saya yang selalu mendoakan, selalu memberikan dukungan,semangat,
dalam menyelesaikan Tugas Akhir
6. Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin dan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir ini.
7. Kepada rekan satu team, yang selalu membantu, memberi solusi dan
bersama-sama dalam menyelesaikan proses Tugas Akhir sampai selesai.
8. Teman angkatan 2010 Teknik Mesin yang banyak memberikan motivasi.
9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan terima kasih atas
dukungannya.
x
kebaikan yang telah dikerjakan. Penulis menyadari tulisan ini masih jauh dari kata sempurna, hal ini dikarenakan keterbatasan wawasan dan pengetahuan penulis. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengharapkan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat pada semua pihak dan sebagai amalan yang tidak terputus.
Surakarta, Agustus 2018
xi DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v
MOTTO ... vi
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
xii
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
BAB II DASAR TEORI 2.1 KajianPustaka ... 5
2.2 Landasanteori ... 6
2.2.1. Pengelasan ... 6
2.2.2. Friction Stir Welding ... 8
2.2.3. Prinsip Kerja Friction Stir Welding ... 8
2.2.4. Parameter Friction Stir Welding ... 9
2.2.5. Kelebihan dan kekurangan Friction Stir Welding... 13
2.2.6. Aplikasi Friction Stir Welding ... 14
2.2.7. Material Almunium……… 16
2.2.8. Material Tembaga dan paduanya………. 19
2.2.9. KlasifikasiTembaga……… 20
2.3 Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis……… 22
2.3.1. Pengujian Tarik……… 22
2.32. Pengujian Kekerasan (Mikro Vickers)………... 24
2.3.3. Pengujian Strutur Mikro……….. 25
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 26
3.2 Tempat Penelitian ... 27
xiii
3.4 Peralatan Proses Pengelaan dan Pembutan Spesimen ... 29
3.5 Pelaksanaan Pengelasan ... 38
3.6 Pengujian Spesimen Hasil Pengelasan………... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1Hasil Pengelaan ... 47
4.2 Pengujian Tarik ... 50
4.3 Pengujian Kekerasan (Vickers) ... 53
4.4. Struktur Mikro ... 56 BAB V PENUTUP 5.1Kesimpulan ... 61 5.2 Saran.... ... 62 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Klasifikasi proses Penglasan (Dieter G.E (1983) ... 7
Gambar 2.2 Skema Gambar Friction Stir Welding (Mishra 2014) ... 8
Gambar 2.3 Proses Friction Stir Welding (Mishra 2014) ... 9
Gambar 2.4 Bagian Tool Friction Stir Welding (Mishra 2014) ... 10
Gambar 2.5 Contoh Jenis Kontur Shoulder ( Mishra 2005 ) ... 11
Gambar 2.6 Contoh Jenis Pin ( Mishra 2005) ... 12
Gambar 2.7 Tool Tilt Engle (Mishra 2007) ... 12
Gambar 2.8 Delph Plunge (Mishra 2007) ... 13
Gambar 2.9 Aplikasi FSW Pada Mobil (ESAB way) ... 15
Gambar 2.10 Bidang Panel Datar Setelah Pengelasan (ESAB way) ... 10
Gambar 2.11Mesin FSW Industri Penerbangan (ESAB way) ... 16
Gambar 2.12 Gambar SingkatUji Tarik ... 23
Gambar 2.13 Pengujian Kekerasan Vickers (ASTM E284) ... 24
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 26
Gambar 3.2 Plat Alumunium ... 27
xv
Gambar 3.4 Desain Tool Joint ... 29
Gambar 3.5 Mesin Miliing ... 30
Gambar 3.6 Mesin Gerindra ... 30
Gambar 3.7 Jangka Sorong ... 31
Gambar 3.8 Kikir ... 32
Gambar 3.9 Pencekam ... 33
Gambar 3.10 Sport Infared Thermpmeter ... 34
Gambar 3.11Cetakan Kaca... 35
Gambar 3.12 Resin Dan Katalis ... 35
Gambar 3.13Autosol dank ain Bludru ... 36
Gambar 3.14 Uji Tarik ... 36
Gambar 3.15 Alat Uji Vickres ... 37
Gambar 3.16 Alat Foto Makro ... 38
Gambar 3.17 Parameter Pengelasan ... 39
Gambar3.18 Sting Tilt Angle ... 40
Gambar 3.19 Seting Rotational Sped dan Feed Rate Mesin ... 40
xvi
Gambar 3.21Posisi Awal Pengelasan ... . 42
Gambar 3.22 Layout Pemotongan Spesimen... 42
Gambar 3.23 Pembuatan Spesimen Uji Tarik... 44
Gambar 3.24 Spesimen Uji Kekerasan... 45
Gambar 3.25 Posisi Titik Pengujian Kekerasan... 45
Gambar 4.1 Hasil Pengelasan Al-Al... 47
Gambar 4.2 Hasil Pengelasan Al-Kuningan... 48
Gambar 4.3Hasil Pengelasan Cu-Cu... 48
Gambar 4.4 Desain Dan Hasil Pembuatan Spesimen Uji... 50
Gambar 4.5 Hasil Perbandingan Regangan... 51
Gambar 4.6 Hasil Perbandingan Tegangan... 52
Gambar 4.7 Desain Pengujian Kekersaan... 54
Gambar 4.8 Grafik Kekerasan... 55
Gambar 4.9Base Metal Alumunium... 56
Gambar 4.10 Haz Alumunium... 56
Gambar 4.11 Stir Zone Alumunium... 56
xvii
Gambar 4.13 Haz Al-CuZn... 57
Gambar 4.14 Stir Zone Al-CuZn... 57
Gambar 4.15 Base Metal Cu... . 58
Gambar 4.16 Haz Cu-Cu... . 58
Gambar 4.17 Stir Zone Cu-Cu... . 58
DAFTAR TABEL Tabel 2.1.Jenis Material Friction Stir Welding (Mirsha 2014) ... 11
Tabel 2.2 Klasifikasi Jenis Alumunium ... 17
Tabel 3.1 Komposisi Alumunium 1100 ... 27
Tabel 3.2 Komposisi Tembaga ... 28
Tabel 3.3 Parameter Pengelasan ... 39
Tabel 3.4 Jumlah Spesimen Pengujian... 43
Tabel 4.1 Parameter Pengelasan Al-Al ... 47
Tabel 4.2 Parameter Pengelasan Al-Kuningan ... 48
xviii
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Tarik Regangan... 51
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Tarik Tegangan ... 52
