analisa pengaruh tekanan tempa …digilib.its.ac.id/public/its-nondegree-17129...untuk mengetahui...
TRANSCRIPT
ANALISA PENGARUH TEKANAN TEMPA TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK BAJA ST 41
(Diameter 14 mm dan Kepala Tumpi 50 mm) DENGAN METODE DIRECT-DRIVE FRICTION WELDING SEBAGAI ALTERNATIF PEMBUATAN FRONT SPRING PIN T-120
Oleh :Dwi Agus Santoso2107.030.050
PEMBIMBINGIr. Nur Husodo, M.Sc
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA
2011
Perumusan MasalahPenyambungan suatu poros material baja ST 41 (diameterporos 14 mm dengan pelat baja berbentuk tumpi diameter50 mm) menggunakan metode Direct Drive FrictionWelding akan menghasilkan produk front spring T-120, yang kemudian struktur mikro dan sifat mekaniknyadiamati dengan melakukan distribusi kekerasan, uji tarikdan puntir dan hasil kekuatan pada uji puntir akandibandingkan dengan produk lokal dari industri kecil
1. Material yang digunakan untuk penelitian ini adalah baja ST 41 yang diasumsikandengan komposisi kimia yang homogen
2. Material yang kedua menggunakan baja SPHC yang juga diasumsikan dengankomposisi kimia yang homogen tanpa proses deep drawing.
3. Kedua permukaan material diasumsikan rata pada saat proses pengelasan.4. Proses pengelasan gesek langsung dilakukan pada temperatur kamar 300 C.5. Kontak kedua benda kerja pada saat gesekan dan penempaan dianggap simetri.6. Seluruh pengukuran variable pengelasan dianggap tepat seperti pada alat
pengukuran,7. Kecepatan putas chuck dianggap konstan pada saat fase gesekan8. Tekanaan hidraulik ditentukan pada saat presure gauge9. Sifat mekanik hasil las ditentukan dengan distribusi kekerasan, kekuatan tarik dan
kekuatan puntir.10. Kondisi peralatan yang digunakan saat pengambilan data, diasumsikan terkalibrasi.
Batasan Masalah
Tujuan dan ManfaatUntuk mengetahui kekuatan material dengan pengaruh variasi tekanantempa pada saat pengelasan Direct Friction Welding terhadap kekuatantarik dan kekuatan puntir pada material baja ST 41 dan juga gunamengetahui distribusi kekerasan terhadap hasil pengelasan pada daerah weld nugget, HAZ dan Base metal, dan juga struktur mikro akhir yang terbentuk dari material baja ST 41 terhadap pengelasan direct drive friction welding.
Membandingkan hasil produk antarapenyambungan friction welding dari
pengelasan SMAW dengan friction welding tanpa menggunakan proses piercing.
METODOLOGIMulai
Studi Lapangan Studi Literatur
Pembuatan spesimen untuk simulasi pada setiap
pengujian
Persiapan mesin las gesek langsung
Persiapan material poros baja ST 41 (panjang 113 mm dan diameter 14
mm) dan pelat tumpi (diameter 50 mm dan panjang 0,5 mm)
AB
Digram Alir
METODOLOGI
Proses PengelasanTekanan gesek : 127,55 kgf/cm2
Waktu gesek : 35 detikTekanan tempa : 829 ; 892,3 ; 956,63;
1020,4 kgf/cm2
AB
Siap Uji?No = error
Uji Kekerasan dan pengamatan
struktur mikro
Yes Completed
Uji Tarik Uji Puntir
Analisis Data dan
Pembahasan
Kesimpulan
Selesai
Material Benda Uji
Benda uji pada penelitian ini adalah baja karbonrendah, faktor utama yang mempengaruhi sifat dari baja karbonadalah kandungan karbon dan mikrostruktur yang ditentukanoleh komposisi baja, seperti : Si, Mn, P, S, Cr, Ni, dan Cu.Material ini mempunyai komposisi yang sesuai dengan sertifikatmaterial.
KOMPOSISI
SizeChemical Composition/Analysis (%)
C Mn Si P S
Ø1/2 – 2” 0.07-0.10 0.3-0.6 0.15-0.25 0.03 0.035
Benda uji yang digunakan pada penelitian ini Baja ST 41 porosnya berbentuksilinder pejal Ø = 14 mm
DIMENSI
•Dimensi benda untuk uji puntir adalah Ø = 14 mm dan panjangnya = 113 mm dengan plat baja Ø = 50 mm dan panjangnya = 0,5 mm.(gambar 3.2)
•Dimensi benda untuk uji kekerasan dan metalografiberbentuk poros silinder pejal Ø = 14 mm danpanjangnya = 50 mm.(gambar 3.3)
•Dimensi benda untuk uji tarik berbentuk porossilinder pejal Ø = 14 mm dengan panjang = 150 mm. (gambar 3.4)
Analisa dan Pembahasan
No.
Friction Forging Pengukuran
Tekanan gesek
kgf/cm2
Waktu gesek(detik)
Temp(ºC)
Tekanan tempa kgf/cm2
Upset(mm)
HAZ(mm)
1
127.55
35 635 829 3.15 11.10
2 35 674 892.3 3.25 12.10
3 35 672 956.63 3.30 12.00
4 35 655 1020.4 3.60 11.35
Hasil proses friction dan forging pada Sifat mekanik
Hasil Pengujian Tarik
332.71
362.4 363.18
380.92
300310320330340350360370380390
829 892.3 956.63 1020.4
UTS
N/m
m2
Tekanan Tempa
Grafik tekanan tempa terhadapkekuatan tarik pada uji tarik
No.
Friction Forging Pengukuran
Tekanan gesek
kgf/cm2
Waktu gesek(detik)
Temp(ºC)
Tekanan tempa kgf/cm2
Upset(mm)
HAZ(mm)
1
127.55
35 617 829 2.00 5.502 35 605 892.3 2.25 6.203 35 622 956.63 2.50 6.354 35 623 1020.4 2.70 6.45
Hasil proses friction dan forging pada uji puntir
mkgf .
14
16 16 16
1313.5
1414.5
1515.5
1616.5
829 892.3 956.63 1020.4
Toris
kgf
.m
Tekanan Tempa
No
Friction Forging Titik identasi (HRA)
TekanaGesek
kgf/cm²
Waktu gesek(detik)
Temp(ºC)
TekananTempakgf/cm²
Logam induk HAZ LAS
1
127.55
35 614 829 48 40.5 40
2 35 674 892.3 48 41 40
3 35 672 956.63 48 41 41.5
4 35 655 1020.4 48 41.5 42
Hasil pengujian kekerasan
Kesimpulan
Berdasarkan data dan grafik dari hasil pengujiandidapat semakin besar tekanan tempa, jadi
menghasilkan kekuatan yang tinggi padasambungan lasan.
Pada pengujian tarik tekanan tempa tertinggi 1020.4 kgf/cm2 diperoleh harga pada UTS 380.92 N/mm2
Pada pengujian puntir dimana parameter tekanan tempa 829, 892.3, 956.363 dan1020.4 kgf/cm2 dengan tekanan gesek 127,55 kgf/cm2 dan waktu gesekan 35
detik, dan akan diperoleh kekuatan sambungan yang tinggi dengan harga torsi 16 kgf.m, sedangkan untuk produk lokal diperoleh harga torsi diatas 20 kgf.m.
Penyambungan menggunakan Direct Drive Friction Welding bisa dijadikanalternatif pengganti dalam pembuatan spring pin T 120 (Kepala Tumpi), meskipun
harga kekuatan pada hasil produk yang diperoleh masih kalah dengan pengelasanSMAW, setidaknya harga kekuatannya hampir mendekati harga kekuatan yang
diperoleh las SMAW, tetapi lebih sederhana dan mudah dalam proses produksidengan friction welding karena tidak menggunakan filler dan tidak melakukan
proses piercing lagi.
Saran
Dalam proses percobaan perlu diperhatikan adanya akselerasipengereman dan penempaan
Hendaknya untuk penelitian kedepannya dalam pembuatanproduk spring pin T-120 (kepala tumpi) yang baikmenggunakan Direct– drive friction welding adalah denganparameter tekanan tempa yaitu 829, 892.3, 956.363 dan 1020.4kgf/cm2 dengan tekanan gesek 127,55 kgf/cm2 dan waktugesekan 35 detik.
Lebih baik kalau menggunakan mesin yang baru sajadikarenakan mesin yang lama banyak ditemukan kendala-kendala yang dapat menghambat penelitian