Analisis X-Ray Diffraction (XRD) Pada Friction Stir Welding Pada Aluminium Seri 6061-T6 Dengan Penambahan Filler Pelat Seng Dan Pelat Kuningan

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISIS X-RAY DIFFRACTION (XRD)

PADA FRICTION STIR WELDING PADA ALUMINIUM SERI

6061-T6 DENGAN PENAMBAHAN FILLER PELAT SENG

DAN PELAT KUNINGAN

Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh : YOGI BAWONO AJI

NIM : D200150236

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

vi MOTTO

“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), teteplah bekerja keras (untuk urusan

lain), dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap” (Q.S. Asy-Syarh/94: 6,7,8)

“Menyia-nyiakan waktu lebih buruk dari kematian. Karena kematian memisahkanmu dari dunia sementara menyia-nyiakan waktu

memisahkanmu dari Allah” (Imam bin Al Qayim)

“Karunia Allah yang paling lengkap adalah kehidupan yang didasarkan pada ilmu pengetahuan”

(Ali bin Abi Thalib)

“Jika manusia tak perduli kesulitanmu, ketahuilah bahwa Allah ingin mengatasi kesulitanmu”

(Imam Syafi’i)

“Menuntut ilmu adalah taqwa, menyampaikan ilmu adalah ibadah, mengulang-ulang ilmu adalah dzikir, dan mencari ilmu adalah jihad”

(Imam Al Ghazali)

“Ketahuilah bahwa sesungguhnya ilmu yang bisa melahirkan rasa takut kepada Allah adalah ilmu yang paling baik”

(7)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN Karya sederhana ini kupersembahkan kepada:

1. Ibu dan Bapak, atas do’a dan ridho darimu. Akhirnya satu amanah terselesaikan dan sekarang berlanjut ke amanah lain yang Insyaa Allah keberkahan sudah siap di depan mata.

2. Seluruh Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta 3. Serta sahabat-sahabat, teman karib. Atas do’a, nasihat, semangat dan

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Alhamdulillah, Segala puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan anugerah yang tiada terkira. Atas izin-Nyalah penulis dapat menyelesaikan tulisan ini. Dialah yang Maha Berilmu dan Maha Pemberi Ilmu bagi siapa saja yang dikehendaki-Nya.

Atas terselesaikannya tugas akhir ini, tidak mungkin dicapai tanpa adanya dukungan, bantuan, bimbingan, semangat dan nasihat dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis ucapkan terimakasih kepada:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T.,Ph.D., selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. H. Subroto, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin UMS.

4. Bapak Agus Dwi Anggono, S.T., M.Eng., Ph.D.,selaku Pembimbing tugas akhir, yang menjadi guru bagi saya. Yang mana telah mengarahkan, membantu, dan membimbing selama pengerjaan tugas akhir ini.

5. Kedua orang tua dan keluarga yang senantiasa selalu mencintai, mendidik, memberikan dukungan, menenangkan hati dan mendo’akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

6. Jajaran dosen dan staff di Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, atas segala ilmu yang telah diberikan selama penulis menempuh studi.

7. Taufik Ilham Maghfury, Anggara Dwiky Nugroho dan Riyan Eko Nugroho atas kerja sama dan kerja kerasnya mengerjakan tugas akhir ini. Serta teman-teman yang selalu membantu dan memberikan dorongan maupun nasihat .

(9)

(10)

x

ANALISIS X-RAY DIFFRACTION (XRD)

PADA PENGELASAN FRICTION STIR WELDING PADA

ALUMINIUM SERI 6061-T6 DENGAN PENAMBAHAN

FILLER PELAT SENG DAN PELAT KUNINGAN

Yogi Bawono A, Agus Dwi Anggono, M.eng. Ph.d Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kaerasura E-mail : [email protected]

Abstrak

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbedaan struktur Kristal dan karakteristik senyawa dari hasil pengelasan dengan metode Friction Stir Welding (FSW) melalui pengujian X-ray diffraction (XRD). Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah aluminium paduan seri 6061-T6. Dalam proses ini, digunakan material filler dari pelat kuningan dan pelat seng. Oleh karena itu, variasi dari spesimennya adalah FSW dengan filler dan tanpa filler. Hasil penelitian menunjukkan terdapat Karakteristik Struktur Kristal pada setiap material, Material pertama terbentuk unsur Aluminium , peak tertinggi di dapat pada sudut 38,52° dengan intensitas 9224 Cps, struktur kristalnya berbentuk Face Center Cubic dengan panjang kisi 52,86 nm dan densitas sebesar 2,717 g/cm3, material kedua terbentuk Senyawa Al2 O4 Zn , peak tertinggi di dapat pada sudut 78,16° dengan

intensitas 760 Cps, struktur kristalnya berbentuk Heksagonal dengan panjang kisi 65,6 nm dan densitas sebesar 4,724 g/cm3, material ketiga terbentuk Senyawa Cu Zn, peak tertinggi Cu Zn di dapat pada sudut 38.54° dengan Intensitas 3458 Cps. Struktur kristalnya berbentuk Face Center Cubic dengan panjang kisi 0 nm dan density sebesar 8.382 g/cm3 _{, dan senyawa Al}₂_{Cu , peak tertinggi di dapat pada}

sudut 78.24° dengan Intensitas 1094 , Struktur kristalnya berbentuk Tetragonal dengan panjang kisi 109.2 nm dan density sebesar 4.348 g/cm3

(11)

xi

ANALYSIS OF X-RAY DIFFRACTION (XRD)

IN WELDING FRICTION STIR WELDING ON ALUMINUM

SERIES 6061-T6 WITH ADDITION OF ZINC PLATE FILLER

AND BRASS PLATE

Yogi Bawono A, Agus Dwi Anggono, M.eng. Ph.d Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kaerasura E-mail : [email protected]

Abstract

The purpose of this study was to study the differences in crystal structure and composition characteristics of the welding results by the Friction Stir Welding (FSW) method through X-ray diffraction (XRD) testing. The material used in this research is aluminum alloy 6061-T6 series. In this process, fillers are used from brass plates and zinc plates. Therefore, variations of the specimen are FSW with filler and without filler. The results of the study showed the Crystal Structure Characteristics of each material, the first material formed was not Aluminium, the highest peak was obtained at an angle of 38.52 ° with an intensity of 9224 Cps, the crystal structure was Face Center Cubic with a lattice length of 52.86 nm and a density of 2.717 g/cm3 , the second material is formed Al2 O4 Zn Compound, the

highest peak can be obtained at an angle 783.16 ° with an intensity of 760 Cps, Hexagon shaped crystal structure with a lattice length of 65.6 nm and a density of 4.724 g/cm3 , the material produced by the Compound Cu Zn, The highest peak can be obtained at an angle of 38.54 ° with an intensity of 3458 Cps. The crystalline structure forms a Face Center Cubic with a lattice length of 0 nm and a density of 8.338 g/cm3 _{, and the composition of}_Al₂_Cu_{, the highest peak can be at an angle of}

78.24 ° with intensity 1094, the crystal structure is Tetragonal with a lattice length of 109.2 nm and a density of 4,348 g/cm3

Keywords: Friction Friction Welding, X-Ray Diffraction, Crystal Structure, Aluminum.

(12)

xii DAFTAR ISI

TUGAS AKHIR ... i

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN... iiiv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... iv

MOTTO ... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

ABSTRAK ... x

ABSTRACT ... xi

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xviiii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 5 1.3. Tujuan Penelitian ... 5 1.4. Manfaat Penelitian ... 6 1.5. Batasan Masalah ... 6

1.6. Sistematika Penulisan Laporan ... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka ... 9

(13)

xiii

2.2. Landasan Teori ... 18

2.2.1. Pengertian Friction Stir Welding (FSW) ... 18

2.2.2. Prinsip Kerja Friction Stir Welding (FSW) ... 18

2.2.3. Sambungan Pada Proses Friction Stir Welding …..21

2.2.4. Parameter Pengelasan Friction Stir Welding ... 22

2.2.5. Gaya Pada Pengelasan Friction Stir Welding ……..28

2.2.6. Filler Logam (Logam Pengisi) ……….29

2.2.7. Aluminium dan Paduan Aluminium ………30

2.2.8. Pengkodean Pada Aluminium Paduan ……….36

2.3. Logam Paduan Aluminium 6061-T6 ... 39

2.4. Kuningan ... 43

2.5. Seng ... 44

2.6. X-Ray Diffraction ………. ………45

2.6.1 Prinsip Kerja X-Ray Diffraction……….48

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 57 3.2. Bahan Penelitan ... 59 3.3. Alat Penelitian ... 63

3.3. Tempat Penelitian ... 63

3.5. Prosedur Penelitian ... 64 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia ... 68 4.2. Hasil Pengujian XRD ... 69

(14)

xiv

4.2.1. Analisis hasil pengujian XRD Untuk Friction Stir Welding

(FSW) aluminium 6061-T6 Tanpa Filler ... 69 4.2.2. Analisis hasil pengujian XRD Untuk Friction Stir Welding

(FSW) aluminium 6061-T6 dengan Filler Seng ………..70

4.2.3. Analisis hasil pengujian XRD Untuk Friction Stir Welding (FSW) aluminium 6061-T6 dengan Filler Kuningan ………..72

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ... 75 5.2. Saran ... 76 DAFTAR PUSTAKA

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Skema Friction Stir Welding (FSW) pada Aluminium 6061

dan 316 Stainless Steel dengan Zn Sebagai Logam Pengisi ... 9

Gambar 2.2. Skema Friction Stir Butt Welding pada AA6061 dengan Aluminium Murni Sebagai Pelat Filler ... 10

Gambar 2.3. Skema Friction Stir Lap Welding antara Al1A99 dan Cu Murni dengan Zn Sebagai Logam Pengisi ... 12

Gambar 2.4. XRD pattern obtained from various locations of seam/steel interface of CMT weld-brazed specimen made with Al–5%Si ﬁller wire: a head, b centre, c foot ... 14

Gambar 2.5. XRD pattern obtained from various locations of seam/steel interface of P-CMT weld-brazed specimen made with Al–5%Si ﬁller wire: a head, b centre, c foot ... 15

Gambar 2.6. XRD pattern obtained from various locations of seam/steel interface of CMT weld-brazed specimen made with Al–12%Si ﬁller wire: a head, b centre, c foot ... 15

Gambar 2.7. XRD pattern obtained from various locations of seam/steel interface of P-CMT weld-brazed specimen made with Al–12%Si ﬁller wire: a head, b centre, c foot ... 16

Gambar 2.8. XRD result of brazing zone of Cu/Al brazing joint ... 17

Gambar 2.9. Friction Stir Welding. ... 18

(16)

xvi

Gambar 2.11. Panas yang Dihasilkan dari Proses Friction Stir Welding .. 20

Gambar 2.12. Heat Zone pada Friction Stir Welding ... 20

Gambar 2.13. Jenis-Jenis Sambungan Friction Stir Welding.….…...22

Gambar 2.14. Konfigurasi Tool Design FSW ... 25

Gambar 2.15. Contoh Desain Pin pada Friction Stir Welding Tool ... 26

Gambar 2.16. Skema Depth Of Weld dan Kemiringan Tool pada Friction Stir Welding... 26

Gambar 2.17. Gaya-Gaya pada Friction Stir Welding ... 29

Gambar 2.18. Diagram Fasa Biner Semu dari Paduan AlMg2Si ... 39

Gambar 2.19. Diagram Proses Heat Treatment Sampel Uji ... 40

Gambar 2.20. Lattice/kisi, motif, dan struktur Kristal ………45

Gambar 2.21. Sel Unit Bravais ………46

Gambar 2.22. Pemantulan cahaya pada bidang kristal (bidang Bragg) ...50

Gambar 2.23. Pemantulan cahaya pada struktur kristal...51

Gambar 2.24. (a) Interferensi konstruktif, (b) Interferensi destruktif ……..52

Gambar 2.25. (a) Interferensi konstruktif, (b) Interferensi destruktif…...53

Gambar 2.26. Tabung Elektron………....54

Gambar 2.27. Susunan Alat XRD………....55

Gambar 2.28. Komponen utama pada XRD...56

(17)

xvii

Gambar 3.2. Logam Dasar (Aluminium 6061-T6) dan Dimensinya ... 59 Gambar 3.3. Filler (Kuningan dan Seng) dan Dimensinya ... 60 Gambar 3.4. Hasil Friction Stir Welding Aluminium 6061-T6 (a) dengan

Filler Kuningan dan (b) dengan Filler Seng ... 62 Gambar 3.5. Seperangkat alat XRD (a) komputer (b) tabung XRD (c) cooler (d) difractometer XRD ... 63 Gambar 4.1. Grafik Hubungan Intensitas dan 2ϴ pada Friction Stir

Welding (FSW) Aluminium tanpa Filler ... 69 Gambar 4.2. Grafik Hubungan Intensitas dan 2ϴ pada Friction Stir

Welding (FSW) Aluminium dengan Filler Seng ... 70 Gambar 4.3. Grafik Hubungan Intensitas dan 2ϴ pada Friction Stir

(18)

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Composition of the intermetallic phases observed in XRD

patterns ... 16

Tabel 2.2. Contoh Material Tool FSW dan Aplikasinya ... 24

Tabel 2.3. Komposisi Kimia Paduan Aluminium..….………. ..34

Tabel 2.4. Urutan Pengkodean Dari Paduan Aluminium.. ... 36

Tabel 2.5. Kode Perlakuan Panas pada Aluminium.. ... 37

Tabel 2.6. Properties Aluminium Alloy 6061-T6 ... 41

Tabel 2.7. Properties Brass ... 43

Tabel 3.1. Parameter Friction Stir Welding ... 61

Tabel 4.1. Hasil pengujian komposisi kimia aluminium ... 68

Tabel 4.2. 2ϴ dan Intensitas ... 70

Tabel 4.2. 2ϴ dan Intensitas ………...71

Tabel 4.2. 2ϴ dan Intensitas ………...73