i

TUGAS AKHIR

Analisa Pengaruh Perlakuan Panas Hasil

Pengelasan dengan Metode Friction Stir

Welding (FSW) pada Aluminium Sejenis (Al

Serie 1100) Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis

Disusun:

DENI YONAS FANTRIA

NIM : D 200 140 083

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul

“ANALISA PENGARUH PERLAKUAN PANAS HASIL PENGELASAN

DENGAN METODE FRICTION STIR WELDING (FSW) PADA

ALUMINIUM SEJENIS (AL SERIE 1100) TERHADAP SIFAT FISIS DAN

MEKANIS”, yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh

gelar sarjana strata satu pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan

merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudah

dipublikasikan dan atu pernah dipakai untuk mendapat gelar sarjana

dilingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi

manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan

sebagaimana mestinya.

Surakarta, 26 Desember 2018

Yang menyatakan,

Deni Yonas Fantria

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir yang berjudul “Analisa Pengaruh Perlakuan Panas Hasil

Pengelasan Dengan Metode Friction Stir Welding (FSW) pada

Aluminium Sejenis (Al Serie 1100) Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis”

telah disetujui oleh pembimbing dan diterima untuk diuji pada sidang

tugas akhir pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : Deni Yonas Fantria

NIM : D 200 140 083

Telah disetujui dan disahkan pada :

Hari : Rabu

Tanggal : 16 Januari 2019

Pembimbing

Ir. Bibit Sugito, M.T.

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas akhir berjudul “Analisa Pengaruh Perlakuan Panas Hasil

Pengelasan Dengan Metode Friction Stir Welding (FSW) Pada

Aluminium Sejenis (Al Serie 1100) Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis”

telah dipertahankan diharapkan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah

untuk memenuhi sehagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

Dipersiapkan Oleh:

Nama : DENI YONAS FANTRIA

NIM : D200140083

Disahkan pada

Hari :

Tanggal :

Dewan Penguji :

Ketua : Ir. Bibit Sugito, M.T. ............................

Anggota 1 : Ir. Sunardi Wiyono, M.T. ............................

Anggota 2 : Patna Partono, ST, M.T. ............................

Dekan, Ketua Jurusan,

Ir. Sri Sunarjono, M.T.,Ph.d.,IPM Ir. H. Subroto, M.T.

v

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR

Berdasarkan Surat Keputusan Rektor Universitas Muhammadiyah

Surakarta : Nomor 229/ A.4-II/ TM/ IX/ 2018 tanggal 3 September 2018

tentang Pembimbing Tugas Akhir dengan ini :

Nama : Ir. Bibit Sugito, M.T.

Pangkat/Jabatan : IV A/ Lektor Kepala

Sebagai Pembimbing Tugas Akhir memberikan soal tugas akhir kepada

mahasiswa :

Nama : Deni Yonas Fantria

Nomor Induk : D200 140 083

Jurusan/Semester : Teknik Mesin/Akhir

Judul/Topik : Teknik Pengelasan

Rincian Soal/Tugas : “Analisa Pengaruh Perlakuan Panas Hasil

Pengelasan Dengan Metode Friction Stir

Welding (FSW) Pada Aluminium Sejenis (Al

Serie 1100) Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis”

Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagai

mestinya.

Surakarta, 8 September 2018

Pembimbing

Ir. Bibit Sugito, M.T.

Keterangan : Dibuatrangkaptiga (3) 1.Untuk Kajur (Koordinator TA) 2.UntukPembimbingTugasAkhir 3.Untuk Mahasiswa.

vi

LEMBAR MOTTO

Berusaha untuk tidak menjadi manusia yang berhasil tapi berusaha

menjadi manusia yang berguna.

(Einstein)

Allah SWT tidak mebebani seseorang melainkan sesuai dengan

kesanggupannya.

(Q.S. Al-Baqarah : 286)

Keberhasilan adalah kemampuan untuk melewati dan mengatasi satu

kegagalan ke kegagalan berikutnya tanpa kehilangan semangat.

(Winston Chucill)

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Laporan Tugas Akhir ini penulis persembahkan khusus kepada:

1. Bapak dan ibu yang selalu mendoakan penulis dalam setiap sujudnya,

sehingga penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Dan terimakasih atas semua nasehat-nasehat yang telah diberikan

sehingga penulis bisa sampai pada titik ini.

2. Astri Astuti yang selalu memberi dukungan, motivasi dan semangat

yang sangat luar biasa.

viii

ABSTRAK

Friction Stir Welding (FSW) adalah proses pengelasan yang

memanfaatkan panas akibat putaran tool bergesekan dengan logam induk

dibawah tekanan aksial yang besar pada daerah pengelasan sehingga

dapat menghasilkan sambungan. Metode pengelasan friction stir welding

dapat digunakan untuk menyambungkan material yang sulit di las pada

fushion welding. Penelitian ini untuk mengetahui pengaruh perlakuan

panas annealing dan normalizing pada hasil pengelasan material

aluminium sejenis AA 1100 terhadap sifat mekanik dan sifat fisis.

Pada proses pengelasan ini menggunakan mesin milling dengan

parameter feedrate 60 mm/menit, sudut kemiringan tool sebesar 3º dan

kecepatan putaran tool 1500 rpm. Serta perlakuan panas annealing dan

normalizing dilakukan pada suhu 345ºC dengan penahanan panas

didalam tungku selama 2 jam. Sifat mekanik diketahui dari pengujian tarik

dan pengujian kekerasan, sifat fisis diketahui dari struktur mikro.

Hasil penelitian ini didapatkan nilai kekuatan tarik pada normalizing

material lebih tinggi dibanding dengan raw dan annealing dengan nilai

tegangan rata-rata 93,21 MPa dan nilai regangan 16,50%. Nilai kekerasan

tertinggi daerah base metal, daerah HAZ dan las semua terjadi pada raw

material sebesar 29,4 BHN, 33,7 BHN dan 40,3 BHN. Sedangkan nilai

kekerasan terendah terjadi pada semua daerah pada material yang di

annealing. Struktur mikro pada daerah HAZ dan wled nugget mengalami

pertumbuhan butir akibat temperatur yang diterima. Sedangkan pada weld

nugget menunjukan tampilan struktur mikro yang kecil dan rapat.

Kata kunci: friction stir welding, aluminium 1100, heat treatment,

annealing, normalizing, struktur mikro.

ix

ABSTRACT

Friction Stir Welding (FSW) is a welding process that utilizes heat

due to the rotation of the tool with metal rubbing against the parent under

axial pressure on the welding area so that it can make the connection.

Method of welding friction stir welding can be used to connect the difficult

material in las at fushion welding. This research is to know the influence of

heat treatment annealing and normalizing on the weld material aluminum

AA 1100 against similar mechanical properties and physical properties.

In this welding process using a milling machine with parameter

feedrate 60 mm/min, the angle of tilt of the tool of 3 º and speed of rotation

of the tool 1500 rpm. As well as normalizing and annealing heat treatment

is carried out at a temperature of 345 º C with heat in the furnace detention

for 2 hours. Mechanical properties of tensile testing and testing the

physical properties of the force, known from the microstructure.

The results of this study found that the tensile strength values in

normalizing material were higher than raw and annealing with an average

stress value of 93.21 MPa and strain values of 16.50%. The highest

hardness value of the base metal area, HAZ and weld area all occurred in

raw material of 29.4 BHN, 33.7 BHN and 40.3 BHN. While the lowest

hardness occurs in all regions of the material being annealed. The

microstructure of the HAZ region and wled nuggets experienced grain

growth due to the temperature received. While the weld nugget shows a

small micro-structure and tight appearance.

Keywords: friction stir welding, aluminium 1100, heat treatment,

annealing, normalizing, micro-structure.

x

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum. Wr. Wb.

Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur atas kehadirat Allah SWT,

karena berkat izin-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan

tugas akhir dengan judul “Analisa Pengaruh Perlakuan Panas Hasil

Pengelasn dengan Metode Friction Stir Welding (FSW) Pada Aluminium

Sejenis (Al Serie 1100) Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis”. Pada

kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT.,Ph.D.,IPM. Selaku dekan Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. H. Subroto, MT. Selaku ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT. Selaku Pembimbing Tugas Akhir yang telah

memberikan arahan dan bimbingan selama menyelesaikan Tugas

akhir.

4. Seluruh dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu selama

menyelesaikan masa perkuliahan.

5. Ayah, Ibu, kakak, dan teman yang selalu senantiasa memberikan

dukungan baik moral maupun spiritual.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna. Oleh

karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan.

Wassalamu’alaikum. Wr. Wb.

Surakarta, 2019

DENI YONAS FANTRIA

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .......................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ................................................................ v

LEMBAR MOTTO ...................................................................................... vi

LEMBAR PERSEMBAHAN ....................................................................... vii

ABSTRAK ................................................................................................ viii

ABSTRACT ................................................................................................ ix

KATA PENGANTAR .................................................................................. x

DAFTAR ISI ............................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiv

DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

1.1 Latar Belakang Masalah ............................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ..................................................................... 4

1.3 Batasan Masalah .......................................................................... 4

1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................... 5

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................ 5

BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................... 7

2.1 Tinjauan Pustaka .......................................................................... 7

2.2 Aluminium dan Karakteristiknya .................................................... 8

xii

2.2.1 Jenis-jenis Aluminium ....................................................... 10

2.3 Friction Stir Welding .................................................................... 14

2.3.1 Prinsip Kerja Friction Stir Welding ..................................... 15

2.3.2 Pembagian Zona pada Friction Stir Welding ..................... 17

2.3.3 Parameter Pengelasan FSW ............................................ 18

2.3.3.1 Geometri Tool ...................................................... 18

2.3.3.2 Putaran Tool, Transverse Speed, dan Kemiringan

Tool ...................................................................... 19

2.3.3.3 Tipe Penyambungan ............................................ 21

2.4 Heat Treatment.. ......................................................................... 22

2.4.1 Pengertian Heat Treatment ............................................... 22

2.4.2 Jenis-jenis Heat Treatment ............................................... 23

2.5 Pengujian Tarik ........................................................................... 27

2.6 Pengujian Kekerasan .................................................................. 32

2.7 Analisa Struktur Mikro ................................................................. 37

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 41

3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................................... 41

3.2 Bahan dan Alat Penelitian .......................................................... 42

3.2.1 Bahan Penelitian ............................................................... 42

3.2.2 Alat Penelitian ................................................................... 42

3.3 Proses Penelitan ......................................................................... 51

3.3.1 Proses Pengelasan FSW .................................................. 51

3.3.2 Proses Heat Treatment ..................................................... 54

3.3.2.1 Annealing ............................................................. 54

3.3.2.2 Normalizing .......................................................... 55

3.3.3 Proses Uji Tarik................................................................. 56

xiii

3.3.4 Proses Uji Kekerasan ....................................................... 58

3.3.5 Proses Uji Metalografi ....................................................... 59

BAB IV DATA HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................... 62

4.1 Data Hasil Uji Pengelasan FSW dan Pembahasan .................... 62

4.2 Data Hasil Uji Kekuatan Tarik dan Pembahasan ........................ 63

4.3 Data Hasil Uji Kekerasan dan Pembahasan ............................... 69

4.4 Data Hasil Uji Struktur Mikro dan Pembahasan ......................... 73

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 79

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 79

5.2 Saran .......................................................................................... 81

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prosentase distribusi produksi aluminium diseluruh dunia

tahun 1988 .......................................................................... 9

Gambar 2.2 Pengelasan friction stir welding .......................................... 15

Gambar 2.3 Proses pengelasan pada friction stir welding ..................... 15

Gambar 2.4 Heat zone pada friction stir wealding ................................. 17

Gambar 2.5 Bentuk-bentuk pin FSW ..................................................... 19

Gambar 2.6 Bentuk-bentuk shoulder FSW ............................................ 19

Gambar 2.7 Hubungan putaran tool dengan temperatur ....................... 20

Gambar 2.8 Skema pengelasan FSW ................................................... 21

Gambar 2.9 Desain penyambungan pada pengelasan FSW ................. 22

Gambar 2.10 Perbedaan panjang benda setelah diberi beban .............. 28

Gambar 2.11 Kurva tegangan regangan baja karbon ............................ 29

Gambar 2.12 Kurva tegangan-regangan aluminium .............................. 32

Gambar 2.13 Indentasi brinell ................................................................ 35

Gambar 2.14 Indentasi Vickers .............................................................. 36

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ....................................................... 41

Gambar 3.2 Dimensi base metal ............................................................ 42

Gambar 3.3 Dimensi tool FSW .............................................................. 43

Gambar 3.4 Dimensi backing plate ........................................................ 43

Gambar 3.5 Mesin milling merk Acirea AS-1 ......................................... 44

Gambar 3.6 Furnace .............................................................................. 45

Gambar 3.7 Alat uji tarik ........................................................................ 45

Gambar 3.8 Alat uji kekerasan ............................................................... 46

Gambar 3.9 Alat uji foto struktur mikro ................................................... 47

xv

Gambar 3.10 Polishing machine ............................................................ 47

Gambar 3.11 Metallographic cutting machine ........................................ 48

Gambar 3.12 Termokopel ...................................................................... 49

Gambar 3.13 Caliper .............................................................................. 49

Gambar 3.14 kikir ................................................................................... 50

Gambar 3.15 Gergaji ............................................................................. 50

Gambar 3.16 Ampelas ........................................................................... 51

Gambar 3.17 Susunan meja pengelasan FSW ...................................... 52

Gambar 3.18 Spesimen uji tarik atandar ASTM E8 ............................... 56

Gambar 3.19 Spesimen uji setelah mounting ........................................ 59

Gambar 4.1 Hasil friction stit welding (FSW)........................................... 62

Gambar 4.2 Spesimen uji tarik ............................................................... 64

Gambar 4.3 Patahan pada spesimen raw material ................................ 64

Gambar 4.4 Patahan pada spesimen normalizing ................................. 65

Gambar 4.5 Patahan pada spesimen annealing .................................... 65

Gambar 4.6 Histogram perbandingan tegangan hasil uji tarik ............... 68

Gambar 4.7 Histogram perbandingan regangan hasil uji tarik ............... 69

Gambar 4.8 Jejak identor pada spesimen uji kekerasan ....................... 70

Gambar 4.9 Histogram Uji kekerasan .................................................... 72

Gambar 4.10 Foto mikro daerah Base Metal (a) Raw, (b) Normalizing, (c)

Annealing ........................................................................ 74

Gambar 4.11 Foto mikro daerah HAZ (a) Raw, (b) Normalizing, (c)

Annealing ........................................................................ 75

Gambar 4.12 Foto mikro daerah Las (a) Raw, (b) Normalizing, (c)

Annealing ........................................................................ 77

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Paduan Aluminium ...................................... 13

Tabel 2.2 Temperatur Annealing Aluminium .......................................... 25

Tabel 4.1 Tegangan Hasil Uji Tarik ........................................................ 66

Tabel 4.2 Regangan Hasil Uji Tarik ....................................................... 66

Tabel 4.3 Daerah Patahan Hasil uji Tarik ............................................... 67

Tabel 4.4 Data Hasil Pengujiab Kekerasan ........................................... 71

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

1. Data hasil uji komposisi.

2. Data hasil uji tarik.

3. Data hasil uji kekerasan.