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.