P E NG A R UH P R O F I L PI N D A N J A R A K PR E H E A T I NG T E R H A DA P SI F A T M E K A NI K D A N ST R UK T UR M I K R O SA M B UNG A N
M A T E R I A L A A 5052-H 32 F R I C T I ON ST I R WE L D I NG J UD UL
D iaj uk an Sebagai S alah Satu S yar at untuk M emper oleh G elar
Sar j ana T ek nik
O leh :
H A ND I D W I C A H Y O NO NI M . I 1410015
J UR US A N T E K NI K M E S I N F A K UL T A S T E K NI K UNI V E R SI T A S SE B E L A S M A R E T
L E M B A R P E NG E S A H A N
P E NG A R UH P R O F I L PI N D A N J A R A K PR E H E A T I NG T E R H A DA P SI F A T M E K A NI K D A N ST R UK T UR M I K R O SA M B UNG A N
M A T E R I A L A A 5052-H 32 F R I C T I ON ST I R WE L D I NG
D isusun oleh H andi D wi C ahyono
NI M . I 1410015
D osen Pembimbing I D osen Pembimbing II
D r. T riyono, ST ., MT . NIP.197101031997021001
D r. Nurul Muhayata, S.T ., M.T . NIP. 197406251999031002
T elah dipertahankan dihadapan T im D osen Penguji pada tanggal 19-04-2016, pukul 14.00, bertempat di M .101, G d.1 F T -UNS.
1. Heru Sukanto, S T ., MT .
NIP. 197207311997021001 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
2. Indri Y aningsih, S.T ., M.T .
NIP. 198607042012122004 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
3. Prof. D r. K uncoro Diharjo, S.T ., M.T .
NIP. 197101031997021001 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
K epala Program Studi T eknik Mesin F akultas T eknik Universitas S ebelas Maret
Surakarta
K oordinator T ugas A khir
D r . E ng. Syamsul H adi, S T ., M T . NI P. 197106151998021002
M OT T O & PE R SE M B A H A N
M otto
B erani mengambil resiko merupakan awal dari kesuksesan
Setiap manusia mempunyai jati diri tetapi tidak setiap manusia bisa menjadi dirinya sendiri
Hidup akan lebih bermakna ketika kita bisa mengasihi sesama kita
P er sembahan
D engan kerendahan hati kupersembahkan karya sederhana ini kepada :
B apak dan Ibu tercinta yang telah memberikan kasih sayang, nasehat serta dorongan di dalam kehidupanku
Saudara -saudaraku yang aku sayangi
T eman-teman A T MI yang telah memberikan bantuan dan dukungannya, kebersamaan kita selama kita menuntut ilmu di UNS akan menjadi kenangan yang tidak akan terlupakan
P E NG A R UH P R O F I L PI N D A N J A R A K PR E H E A T I NG T E R H A DA P SI F A T M E K A NI K D A N ST R UK T UR M I K R O SA M B UNG A N
M A T E R I A L A A 5052-H 32 F R I C T I ON ST I R WE L D I NG A B S T R A K
H andi D wi C ahyono
J urusan T eknik Mesin
F akultas T eknik Universitas Sebelas Maret J l. Ir. Sutami 36 A Solo 57126 T elp: 0271-646994 F ax: 0271-646655
E mail: handidc@ gmail.com
A bstr ak
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh profil pin dan jarak preheat pada proses friction stir welding (F S W ) terhadap sifat mekanik dan struktur mikro sambungan las pelat aluminium sheet 5052. Pengelasan dilakukan pada mesin milling dan material welding tool dari jenis B ohler K 100 dengan kekerasan 59HR c. Parameter yang digunakan yaitu: kecepatan putar tool 1125 rpm, kecepatan pengelasan 60 mm/menit, kedalaman pembenaman tool 3,90 mm dengan variasi profil pin silindris, dua sisi datar dan tiga sisi datar, serta variasi jarak preheat 60 mm, 70 mm, 80 mm dan 90 mm.. Pengujian yang dilakukan adalah uji tarik, uji tekuk, uji kekerasan dan pengamatan secara makro dan mikro. Hasil penelitian menunj ukan kekuatan tarik tertinggi pada profil pin tiga sisi datar dan jarak preheat 60 mm yaitu 213,360 Mpa, kekuatan tekuk tertinggi untuk uji face bending pada profil pin tiga sisi datar dan jarak preheat 60 mm yaitu 425,309 Mpa, sedangkan kekuatan tekuk tertinggi untuk uji root bending pada profil pin tiga sisi datar dan jarak preheat 60 mm yaitu 426,191 Mpa.
T H E E F F E C T OF PI N P R OF I L E A ND PR E H E A T I NG D I S T A NC E ON T H E ME C H A NI C A L P R OPE R T I E S A ND MI C R OST UC T UR E OF 5052-H 32
A L UMI NI UM A L L OY J OI N ON F R I C T I ON S T I R WE L DI NG
H andi D wi C ahyono
Mechanical E ngineering D epartment F aculty of E ngineering, Sebelas Maret University
J l. Ir. Sutami 36 A Solo 57126 Hp: 081327903449 E mail: handidc@ gmail.com
A bstr act
The aim of this research is to study the effect of welding pin profile and preheating distance in friction stir welding (F SW) process on the mechanical properties and micro structural of aluminium sheet 5052 welded joint using depth of plunge 3,90 mm. F SW process uses milling machine and the welding tool material is Bohler K 100 with hardness 59HRc. Parameter machine are used rotation of welding tool 1125 rpm, welding rate 60mm/minute with welding pin profile variation cylindrical, two flat side and three flat side and also preheating distance from 60 mm, 70 mm, 80 mm adn 90 mm. The testing done are tensile test, bending test, hardness test, macro and micro structural examination. The results showed that the highest tensile strength is 213,360 MPa on pin profil three flat side and preheating distance 60 mm. The highest buckling strength for face bending methode is 425,309 Mpa on pin profil three flat side and preheating distance 60 mm , while the highest buckling strength for root bending is 426,191 Mpa on pin profil three flat side and preheating distance 60 mm.
K A T A PE NG A NT A R
Puji syukur kepada T uhan Y ang Maha E sa, karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berj udul, “PE NG A R UH P R O F I L PI N D A N J A R A K P R E H E A T I NG T E R H A D A P SI F A T M E K A NI K D A N ST R UK T UR M I K R O SA M B UNG A N M A T E R I A L A A 5052-H 32 F R I C T I ON ST I R WE L D I NG”.
Penulisan skripsi ini bertujuan untuk memenuhi salah satu syarat guna memperoleh gelar sarjana teknik di J urusan T eknik Mesin Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Pada kesempatan ini penulis ingin menghaturkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini, antara lain kepada :
1. T uhan Y ang Maha E sa yang telah melimpahkan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
2. B apak D r. T riyono, S .T ., M.T . dan B apak Dr. Nurul Muhayat, S T ., MT . selaku pembimbing skripsi, atas bimbingan dan arahannya dalam pembuatan skripsi ini.
3. B apak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya selama penulis menempuh perkuliahan.
4. K eluarga tercinta yang telah memberikan perhatian dan sumbangan besar baik moril maupun materil.
5. T eman-teman tim F SW atas kerjasamanya selama penelitian.
6. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, atas segala bantuannya dalam penulisan skripsi ini.
Surakarta, A pril 2016
D A F T A R I SI D A F T A R I SI
J UD UL ... i
L E MB A R PE NGE SA HA N ... ii
MOT T O & PE R SE MB A HA N ... iii
A B S T R A K ... iv
K A T A PE NGA NT A R ... vi
D A F T A R ISI ... vii
D A F T A R G A MB A R ... x
D A F T A R T A B E L ... xiii
D A F T A R L A MPIR A N ... xv
B A B I ... 1
1.1 L atar B elakang Masalah ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 B atasan Masalah ... 3
1.4 T ujuan ... 3
1.5 Manfaat ... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
B A B II ... 5
L A ND A SA N T E OR I ... 5
2.1 T injauan Pustaka ... 5
2.2 Prinsip K erja F riction Stir Welding (F SW ) ... 7
2.3 Parameter F riction Stir Welding ... 9
2.3.1 Tool ... 9
2.3.2 K ecepatan Putar Tool ... 11
2.3.3 K ecepatan Pengelasan ... 11
2.3.4 D epth Plunge ... 12
2.3.5 Preheating ... 12
2.4 B aja B ohler K 100 ... 13
2.5 A luminium Paduan ... 13
2.5.1 K lasifikasi A luminium Paduan ... 13
2.5.2 A luminium Paduan 5052 ... 15
2.6 Pengujian Spesimen ... 16
2.6.1 Penguj ian T arik ... 16
2.6.3 Penguj ian K ekerasan ... 18
2.6.4 Penguj ian S truktur Mikro dan F oto Makro ... 19
B A B III ... 21
ME T OD OL OG I PE NE L IT IA N ... 21
3.1 D iagram A lir Penelitian ... 21
3.2 B ahan Penelitian ... 22
3.3 Peralatan Penelitian ... 24
3.3.1 Peralatan untuk pembuatan spesimen dan proses pengelasan... 24
3.3.2 Peralatan untuk pengujian spesimen ... 29
3.4 Pelaksanaan Pengelasan ... 31
3.4.1 Parameter Pengelasan... 31
3.4.2 Proses pengelasan... 32
3.5 Pengujian Spesimen Hasil Pengelasan ... 37
3.5.1 Uji K ekerasan ( Hardness test) ... 38
3.5.2 Uji T ekuk ... 39
3.5.3 Uji T arik ... 40
3.5.4 Pengamatan S truktur Mikro dan Makro ... 40
B A B IV ... 42
D A T A D A N A NA L ISA ... 42
4.1 D ata Pengelasan ... 42
4.1.1 D ata Base Material ... 42
4.1.2 D ata Percobaan pengelasan dengan V ariasi profil pin tanpa pemanasan awal ... 43
4.1.3 D ata Percobaan dengan variasi jarak preheat pada profil pin silindris 47 4.1.4 D ata Percobaan dengan variasi jarak preheat pada profil pin 2 sisi datar 50 4.1.5 D ata Percobaan dengan variasi jarak preheat pada profil pin 3 sisi datar 53 4.2 A nalisa ... 56
4.2.1 A nalisa F oto Makro ... 56
4.2.2 A nalisa Struktur Mikro ... 58
4.2.3 A nalisa K ekuatan T arik... 63
4.2.4 A nalisa K ekuatan T ekuk ... 66
4.2.5 A nalisa K ekerasan ... 71
B A B V ... 74
5.1 K esimpulan ... 74
5.2 Saran ... 74
D A F T A R PUST A K A ... 75
DA F T A R G A M B A R
Gambar 2. 1 F oto makro hasil pengelasan F SW (Mishra dan Ma, 2005) ... 7
Gambar 2. 2 Prinsip kerja F SW (T W I) ... 8
Gambar 2. 3 Pencekaman benda kerja ... 8
Gambar 2. 4 V ariasi sambungan las F S W (Mishra dan Ma, 2005) ... 9
Gambar 2. 5 B eberapa profil permukaan shoulder (Mishra dan Ma, 2005) ... 10
Gambar 2. 6 B eberapa penampang profil pin (F uj ii dkk, 2006) ... 11
Gambar 2. 7 G erakan putaran tool ... 11
Gambar 2. 8 Posisi tool terhadap benda kerja ... 12
Gambar 2. 9 D iagram F asa A l-Mg (T otten dan MacK enzie, 2003) ... 16
Gambar 2. 10 Pengujian T arik (Groover, 2007) ... 17
Gambar 2. 11 Mekanisme pengujian three point bending (Groover, 2007) ... 18
Gambar 2. 12 Pengujian V ickers secara skematis (F undamentals of Modern Manufacturing, 2007) ... 19
Gambar 2. 13 S kema pengamatan struktur mikro ... 20
Gambar 3. 1 D iagram alir penelitian ... 21
Gambar 3. 2 Base metal ... 22
Gambar 3. 3 Penampang profil pin ... 22
Gambar 3. 4 G eometri tool ... 23
Gambar 3. 5 Ukuran backing plate dan posisi lubang termokopel ... 23
Gambar 3. 6 Mesin C utting ... 24
Gambar 3. 7 Mesin Milling ... 25
Gambar 3. 8 Peralatan pengukur temperatur... 26
Gambar 3.9 Tool setter ... 26
Gambar 3.10 D ial caliper ... 27
Gambar 3.11 Heat Gun ... 27
Gambar 3.12 Infrared Pyrometer ... 28
Gambar 3.13 Gerinda T angan ... 28
Gambar 3.14 K ikir ... 29
Gambar 3.15 Universal Testing Machine (UT M) ... 30
Gambar 3.17 A lat uji foto struktur mikro ... 31
Gambar 3. 18 Pemasangan termokopel ... 32
Gambar 3. 19 Pemasangan backing plate ... 32
Gambar 3.20 Pemasangan base metal dan proses dial ... 33
Gambar 3. 21 Posisi pencekaman secara keseluruhan ... 33
Gambar 3. 22 S etting attachment heat gun ... 34
Gambar 3. 23 Parameter proses pengelasan ... 35
Gambar 3. 24 Proses masuknya tool dan heat gun ke dalam aluminium ... 36
Gambar 4. 1 Base metal aluminium A A 5052 H-32 ... 42
Gambar 4. 2 F oto mikro base metal ... 42
Gambar 4. 3 Hasil pengelasan dengan profil pin silindris dan tanpa pemanasan awal. ... 43
Gambar 4. 4 Hasil pengelasan dengan profil pin 2 sisi datar dan tanpa pemanasan awal. ... 44
Gambar 4. 5 Hasil pengelasan dengan profil pin 3 sisi datar dan tanpa pemanasan awal. ... 44
Gambar 4. 14 Hasil pengelasan dengan profil pin 2 sisi datar dan jarak pemanasan awal 90 mm ... E r r or ! B ook mar k not defined. Gambar 4. 15 Hasil pengelasan dengan profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan awal 60 mm ... E r r or ! B ook mar k not defined. Gambar 4. 16 Hasil pengelasan dengan profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan awal 70 mm ... E r r or ! B ook mar k not defined. Gambar 4. 17 Hasil pengelasan dengan profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan awal 80 mm ... E r r or ! B ook mar k not defined. Gambar 4. 18 Hasil pengelasan dengan profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan awal 90 mm ... E r r or ! B ook mar k not defined.
Gambar 4. 19 C acat kissing bond ... 57
Gambar 4. 20 G ambar Spesimen Uji T arik (standar A W S D 1.2) ... 63
Gambar 4. 21 G rafik Perbandingan K ekuatan T arik ... 64
Gambar 4. 22 Penampang patahan uj i tarik profil pin 3 sisi datar ... 64
Gambar 4. 23 Penampang uji tarik profil pin silindris ... 65
Gambar 4. 24 S pesimen Uji T ekuk ... 66
Gambar 4. 25 G rafik Perbandingan K ekuatan T ekuk uji face bending ... 67
Gambar 4. 26 Hasil uji face bending variasi profil pin silindris jarak pemanas 90 mm ... 67
Gambar 4. 27 Hasil uji face bending variasi profil pin 3 sisi datar jarak pemanasan 60 mm ... 68
Gambar 4. 28 G rafik Perbandingan K ekuatan T ekuk uji root bending ... 69
Gambar 4. 29 Hasil uji root bending variasi profil pin silindris jarak pemanas 90 mm ... 70
Gambar 4. 30 Hasil uji root bending variasi profil pin 3 sisi datar jarak pemanas 60 mm ... 70
D A F T A R T A B E L
T abel 4. 1T abel data pengujian Base metal A A 5052 – H32 ... 43
T abel 4. 2 T abel data foto makro F SW tanpa pemanasan awal ... 45
T abel 4. 3 T abel data foto mikro F SW tanpa preheat ... 46
T abel 4. 4 T abel data pengujian F SW tanpa preheat ... 47
T abel 4. 5 T abel data foto makro F SW profil pin silindris dan jarak pemanasan awal 60 mm, 70 mm, 80 mm dan 90 mm ... 48
T abel 4. 6 T abel data foto mikro F SW profil pin silindris dan jarak pemanasan awal 60 mm, 70 mm, 80 mm dan 90 mm ... 49
T abel 4. 7 T abel data pengujian F SW profil pin silindris dan j arak pemanasan awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ... 50
T abel 4. 8 T abel data foto makro F SW profil pin 2 sisi datar jarak pemanasan awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ... 51
T abel 4. 9 T abel data foto mikro F SW profil pin 2 sisi datar dan jarak pemanasan awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ... 52
T abel 4. 10 T abel data pengujian F SW profil pin 2 sisi datar dan jarak pemanasan awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ... 53
T abel 4. 11 T abel data foto makro F SW profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ... 54
T abel 4. 12 T abel data foto mikro F SW profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ... 55
T abel 4. 13 T abel data pengujian F SW profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ... 55
T abel 4. 14 T abel Perbandingan foto makro antar spesimen ... 56
T abel 4. 15 T abel Perbandingan struktur mikro antar spesimen pada daerah HA Z Retreating Side ... 59
T abel 4.16 T abel Perbandingan struktur mikro antar spesimen pada daerah HA Z Advancing Side ... 59
T abel 4.18 T abel Perbandingan struktur mikro antar spesimen pada daerah T MA Z Advancing Side ... 61 T abel 4.19 T abel Perbandingan struktur mikro antar spesimen pada daerah weld
D A F T A R L A M PI R A N
L ampiran 1: C ontoh Hasil print out uji tarik, dalam hal ini pengujian F SW tanpa
preheat I ... 77
L ampiran 2: C ontoh Hasil print out uji face bending, dalam hal ini pengujian F SW tanpa preheat I ... 78
L ampiran 3: C ontoh Hasil print out uji root bending, dalam hal ini pengujian F SW tanpa preheat I ... 79
L ampiran 4 : C ontoh perhitungan tegangan tarik ... 80
L ampiran 5: C ontoh perhitungan tegangan tarik ... 81
L ampiran 6 : D ata hasil pengujian ... 82
L ampiran 7 : D ata hasil uj i kekerasan dengan variasi jarak preheat 60 mm ... 83
L ampiran 8 : D ata hasil uj i kekerasan dengan variasi jarak preheat 70 mm ... 84
L ampiran 9 : D ata hasil uj i kekerasan dengan variasi jarak preheat 80 mm ... 85
