TUGAS AKHIR

ANALISA PENGARUH FILLER METAL ZINC TERHADAP SIFAT

MEKANIK SAMBUNGAN BEDA MATERIAL PADA LAS TITIK ANTARA

BAJA TAHAN KARAT DAN ALUMINIUM

Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi

Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

SESA JATI MASTIKA

NIM : D 200 120 099

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatrakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan

judul"ANALIgA PEiIGARUIf FILLER METAL ANC TERHADAP SIFAT

MEKANIK SAMBUNGAN BEDA II,IATERIAL PADA LAS TITIK ANTARA

BAJA TAHAN KARAT DAN Alumffiluttt' ,yang dibuat sebagai salah

satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana pada Juruian Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan

merupakan tiruan atau duplikasi dari penelitian atau skripsi yang sudah

dipublikasikan dan atau digunakan untuk mendapatkan gelar sarjana di

lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atiau instransi manapun,

kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana

mestinya.

Surakarta, 26 September 2416

Yang menyatakan,

HALATI'IAN PE RS ETUJ UAN

Tugas Akhir yang berjudul"ANALlsA PENGARUH FILLER METAL

ZINC TERHADAP SIFAT i,IEKANIK SAMBUNGAN BEDA TATERIAL

PADA LAS TITIK ANTARA BAJA TAHAN KARAT DAN ALUi'IINIUilI"

Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta. i

Dipersiapkan oleh :

Hari ' Se0i0

Pembimbing Utama ,

\Mlll

Tangsat :26 S/onber 2C16

Nama

NIM

Telah disetujuidan disahkan pada :

: SESA JATI MASTIKA

: D 200 {20 099

Mengetahui,

Pembimbing Pendamping,

Supriyono. S.T.. M.T.. Ph.D.

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir yang berjudul "ANALISA PENGARUH FILLER

METAL ZINC TERHADAP SIFAT iiEKANIK SAilIBUNGAN BEDA

MATERIAL PADA LAS TITIK ANTARA BAJA TAHAN KARAT DAN

ALUltllNlUM' Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program

Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

M uhammadiyah Surakarta.

Disusun oleh ' ,

Nim

Disahkan pada

Hari

Tanggal

Tim Penguji

Ketua

Anggota 1

Anggota 2

: SESA JATI IUASTIKA

: D 200 .l20 099

' )wnat

: 2B obtdtr 20\6

: Suprivono. S.T.. M.T.. Ph.D.

: lr. Masvrukan. M.T.

Ketua Jurusan,

Iw

tv

I

TriWidodo B.R. S.T.. M.Sc.. Ph.D.

v

LEMBAR SOAL TUGAS

vi

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

حتى يرحع من خرج فى طلب العلم كان فى سبيل للاه

“Barang siapa yang keluar dalam menuntut ilmu maka ia adalah seperti

berperang di jalan Allah hingga pulang”. (H.R. Tirmidzi)

من جد و جد‘’Barang siapa bersungguh-sungguh maka dia akan berhasil‘’

“It ain’t how hard you hit...It’s about how hard you can get hit and keep

moving forward. How much you can take and keep moving forward. That’s

how winning is done!”. (Rocky Balboa, Sylvester Stallone)

“Pemenang bukanlah orang yang tanpa kegagalan, tapi orang yang selalu

berusaha”. (Penulis)

KUPERSEMBAHKAN TUGAS AKHIR INI KEPADA:

Allah SWT

Karena hanya atas izin dan karunia-Nyalah skripsi ini dapat dibuat dan

selesai pada waktunya. Puji syukur yang tak terhingga pada Allah SWT

meridhoi dan mengabulkan segala do’a.

Ayah, Ibu, Kakak

Terimakasih Ayah, Ibu, kakak dan adik yang telah menjadi motivasi dan

inspirasi dan tiada henti memberikan dukungan do'anya.

Dosen Teknik Mesin UMS

Terimakasih untuk dosen-dosen Teknik Mesin UMS, terutama pembimbingku yang tak pernah lelah dan sabar memberikan bimbingan

dan arahan kepada ku.

Teman-teman seangkatan dan seperjuangan

Terima kasih teman-teman angkatan 2012 Teknik Mesin UMS yang selalu

membantu, berbagi keceriaan dan melewati setiap suka dan duka selama

kuliah, terimakasih banyak.

Dan Almamater yang kubanggakan TEKNIK MESIN UNIVERSITAS

MUHAMMADIYAH SURAKARTA

vii

ANALISA PENGARUH FILLER METAL ZINC TERHADAP SIFAT MEKANIK SAMBUNGAN BEDA MATERIAL PADA LAS TITIK ANTARA

BAJA TAHAN KARAT DAN ALUMINIUM

Sesa Jati Mastika, Muh. Alfatih Hendrawan, Supriyono Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura e-mail: sesamastika@gmail.com

ABSTRAKSI

Ketersediaan bahan bakar fosil yang semakin menipis menuntut manusia untuk berinovasi dalam penghematan energi. Sebuah kendaraan dengan efisiensi bahan bakar yang tinggi merupakan salah satu solusi untuk penghematan energi yang salah satunya dapat diperoleh dengan mengurangi berat kendaraan. Jenis material yang digunakan akan mempengaruhi berat dari kendaraan. Baja tahan karat dan aluminium adalah material yang tidak bisa lepas dalam industri otomotif. Namun dalam proses manufaktur, pengelasan antara baja tahan karat dan aluminium sulit dilakukan karena titik leburnya yang jauh berbeda. Penelitian ini mencoba untuk mengetahui kekuatan sambungan las titik beda material dengan menggunakan filler maupun tanpa filler. Material menggunakan baja tahan karat tipe ferit seri 430 tebal 1 mm dan aluminium seri 6019 tebal 1,2 mm dengan zinc (Zn) sebagai filler tebal 0,2 mm. Proses pengelasan menggunakan mesin las titik merk Dayok model 0K-25. Spesimen dibagi menjadi 2 kelompok yaitu menggunakan filler dan tanpa filler dengan variasi arus 6000 A, 7000 A, dan 8000 A. Sedangkan variasi waktu yaitu 0,2 dt; 0,3 dt; dan 0,4 dt. Pengujian dilakukan untuk menentukan sifat mekanik sambungan las titik yaitu pengujian beban tarik-geser (Tensile Shear Load) dan pengujian kekerasan Vickers microhardness. Pengujian beban tarik-geser menggunakan standar pengujian ASME IX. Sedangkan pengujian kekerasan Vickers microhardness menggunakan standar pengujian AWS D8.9-97. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan filler metal zinc dengan variasi arus dan waktu berpengaruh signifikan terhadap kekuatan sambungan las. Begitu pula pada hasil uji kekerasan spesimen dimana terjadi peningkatan kekerasan yang signifikan pada daerah sambungan las dibandingkan dengan logam induk. Untuk hasil pengujian beban tarik-geser yang optimal terjadi pada spesimen menggunakan filler metal zinc pada variasi arus 8000 A dan waktu 0,4 detik dengan nilai sebesar 1235,165 N. Sedangkan nilai kekerasan tertinggi juga terdapat pada daerah logam las (nugget) spesimen menggunakan filler dengan arus 8000 A dan waktu 0,4 detik.

Kata Kunci: las titik, logam tak sejenis, sifat mekanik

viii

Abstracts

Availability of fossil fuels dwindling human demands for innovation in energy savings. A vehicle with high fuel efficiency is one solution to the energy savings that can be obtained by reducing vehicle weight. The type of material used will affect the weight of the vehicle. Stainless steel and aluminum is a material that can not be separated in the automotive industry. However, in the manufacturing process, the welding between stainless steel and aluminium is difficult because its melting point are much different. This study investigates the strength of welded joints different points using a filler material with or without filler. Material uses ferrite type stainless steel 1 mm thick 430 series and 6019 series aluminum 1.2 mm thick zinc with 0.2 mm thick as filler. Welding process using spot welding machine brands Dayok 0K-25 models. Specimens were divided into 2 groups: using filler and non filler with current variations are 6000 A, 7000 A and 8000 A. The time variations are 0.2 s; 0.3 s; and 0.4 s. Tests were conducted to determine the mechanical properties of welded joints that tensile shear load testing and microhardness Vickers hardness testing. Tensile shear load testing using standard testing ASME IX. While the Vickers hardness testing using standard testing microhardness AWS D8.9-97. Result showed that the addition of zinc filler metal with a variety of current and time weld significantly influence the strength of the weld joint. Similarly, the results of hardness test specimen where there is a significant increase in hardness at weld joint areas compared with the base metal. For optimum tensile shear load test occurred on the specimen using a zinc filler metal at 8000 A current variation and a time of 0.4 seconds with a value of 1235.165 N. The highest hardness values are also present in the area of the weld metal (nugget) specimens using a filler with a current of 8000 A and a time of 0.4 seconds.

Keywords: spot welding, dissimilar metal, mechanical properties

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang

telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul

“ANALISA PENGARUH FILLER METAL ZINC TERHADAP SIFAT

MEKANIK SAMBUNGAN BEDA MATERIAL PADA LAS TITIK ANTARA

BAJA TAHAN KARAT DAN ALUMINIUM” dengan baik dan tepat pada

waktunya. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Allah SWT, atas segala limpahan rahmatnya sehingga penulis dapat

menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Tri Widodo Besar R, ST.,M.Sc.,Ph.D. selaku Ketua Jurusan

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir.

4. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan, S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing

utama Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan

bimbingan kepada penulis.

5. Bapak Supriyono, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing

pendamping Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan

bimbingan kepada penulis.

6. Bapak Amin Sulistyanto, S.T. selaku dosen Pembimbing Akademik

yang memberikan arahan dan semangat kepada penulis.

7. Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

yang telah memberikan pengalaman yang bermanfaat.

8. Kedua'orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,

mendo'akan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis

sampaisekarang.

9. Sahabat dalam penelitian maupun penulisan Rika lsnanto, Makhruf

B.D, M. Kholik F.N, Dessy A.K. i

10. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2012 dan semua

pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan

Tugas Akhir ini baik moril maupun materiil.

Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa

menjadi referensi untuk laporanJaporan yang akan dilakukan di kemudian

hari.

Akhirnya apabila ada kritik dan saran yang sifatnya membangun

akan penulis terima dengan senang hati demi sempurnanya laporan ini.

Wassalamu'alaikum Wr.\A/b

Surakarta, 2t Oktober 2016

xi

DAFTAR ISI

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

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

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

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

LEMBAR SOAL .................................................................................... v

MOTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ............................................................................ ix

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

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

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

DAFTAR SIMBOL ................................................................................ xvii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Tujuan Penulisan ............................................................ 3

1.3 Manfaat Penelitian .......................................................... 4

1.4 Batasan Masalah ............................................................ 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kajian pustaka .................................................................... 6

2.2 Dasar teori .......................................................................... 13

2.2.1 Las titik (Resistance Spot Welding) ....................... 13

xii

2.2.2 Baja tahan karat (Stainless Steel) .......................... 18

2.2.3 Aluminium ............................................................. 23

2.2.4 Seng (Zinc) ........................................................... 28

2.2.5 Pengujian Tegangan Geser .................................. 29

2.2.5 Pengujian Kekerasan ............................................ 31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Rancangan penelitian ..................................................... 36

3.2 Bahan Penelitian ............................................................. 38

3.3 Alat Penelitian ................................................................. 39

3.4 Sampel ............................................................................ 48

3.5 Lokasi Penelitian ............................................................. 49

3.6 Prosedur Penelitian ........................................................ 49

3.7 Rancangan Analisis Data ................................................ 55

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Beban Tarik-Geser ......................................... 56

4.2 Pengujian Kekerasan ...................................................... 67

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ....................................................................... 80

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

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 82

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hubungan antara arus pengelasan terhadap kekuatan

tarik dan geser (Arghavani, M. dkk, 2016) ........................... 6

Gambar 2.2 Hubungan antara ketebalan 4047 AlSi12 sebagai filler

terhadap kekuatan tarik dan geser (Zhang, W. dkk, 2013) .. 8

Gambar 2.3 Pengaruh energi pengelasan pada beban maksimal

pengujian tarik-geser dan tipe kegagalan sambungan

las USW material (a) aluminium 6061-T6 dengan

baja tahan karat AISI 304 dan (b) Al 6061-T6 dengan

baja ASTM A36. Jenis kegagalan sambungan dan

lokasi kegagalan ditunjukkan dengan panah kuning

(Mirza, F. dkk, 2016) ............................................................ 9

Gambar 2.4 Perbandingan nilai distribusi kekerasan antara (a) dengan

interlayer dan (b) tanpa interlayer (Sun, M. 2016) ................ 11

Gambar 2.5 Nilai kekerasan sambungan beda material

(Charde, N. 2013 .................................................................. 12

Gambar 2.6 Skema hambatan listrik pada proses las titik antara material

baja dan aluminium (EAA - European Aluminium

Association, 1994)................................................................ 16

Gambar 2.7 Welding process and welding time (ISF, Welding and joining

institute, 2005) ..................................................................... 17

Gambar 2.8 Diagram Scaeffler (Wiryosumarto, H. dkk, 2000) ................. 20

Gambar 2.9 Jenis-jenis tegangan ............................................................ 29

xiv

Gambar 2.10 Contoh gaya geser ............................................................. 30

Gambar 2.11 Ukuran spesimen (Annual book of ASME IX standart ) ...... 31

Gambar 2.12 Macam indentor uji kekerasan (Kalkapkjian,S. dkk, 2009) . 32

Gambar 2.13 (a) Indentasi Vickers (b) pengukuran diagonal cetakan.

(The Welding Institute, 2016) ............................................ 34

Gambar 2.14 Standar pengujian kekerasan (AWS D8.9-97) ................... 36

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ......................................................... 37

Gambar 3.2 Pelat baja tahan karat tipe ferit seri 430 ............................... 38

Gambar 3.3 Pelat aluminium dengan tebal 1,2 mm ................................. 39

Gambar 3.4 Lembaran seng (Zn) ............................................................. 39

Gambar 3.4 Mesin las titik (Lab. Teknik Mesin UMS, 2016) .................... 41

Gambar 3.5 Mesin Pengujian Geser

(Laboratorium BLKI Surakarta, 2016) ................................... 42

Gambar 3.6 Alat uji kekerasan Vickers microhardness

(Lab. Material Teknik Mesin UNS, 2016) .............................. 43

Gambar 3.7 Mistar dan spidol permanen ................................................. 43

Gambar 3.8 Mesin potong (Lab. Teknik Mesin UMS, 2016) .................... 44

Gambar 3.9 Amplas ................................................................................. 44

Gambar 3.10 Sarung tangan ................................................................... 45

Gambar 3.11 Tang dan gergaji besi ......................................................... 45

Gambar 3.12 Stopwatch .......................................................................... 45

Gambar 3.13 Jangka sorong ................................................................... 46

Gambar 3.14 Kikir .................................................................................... 46

xv

Gambar 3.15 Ragum ............................................................................... 46

Gambar 3.16 Cetakan kaca ..................................................................... 47

Gambar 3.17 Resin dan katalis ................................................................ 47

Gambar 3.18 Autosol dan kain bludru ...................................................... 48

Gambar 3.19 Spesimen pengujian beban tarik-geser .............................. 48

Gambar 3.20 Hasil mounting untuk pengujian kekerasan ........................ 49

Gambar 3.21 Ukuran Spesimen Standar ASME IX .................................. 51

Gambar 3.22 Skema Pengelasan ............................................................ 52

Gambar 4.1 Pengaruh arus listrik terhadap beban tarik-geser sambungan

las ....................................................................................... 57

Gambar 4.2 Pengaruh waktu pengelasan terhadap beban tarik-geser

sambungan las ................................................................... 59

Gambar 4.3 Pengaruh penambahan filler metal terhadap lebar logam las

(nugget) ................................................................................ 62

Gambar 4.4 Foto makro spesimen dengan parameter 8000 A dan

waktu 0,4 detik. (A) Tanpa Filler (B) Menggunakan Filler .... 63

Gambar 4.5 Interfacial failure (a) dan pull out failure (b)

(Pouranvari, M. 2010) ........................................................... 65

Gambar 4.6 Pola kegagalan uji geser sambungan tanpa filler (A),

menggunakan filler dan filler menempel pada baja tahan

karat (B), menggunakan filler dan filler menempel

pada aluminium (C) .............................................................. 65

Gambar 4.7 Arah pembebanan dan mekanisme kegagalan

xvi

(Sreenivasulu, R. 2014) ....................................................... 65

Gambar 4.8 Distribusi profil kekerasan pada arus 6000 A

tanpa filler Zn ....................................................................... 68

Gambar 4.9 Distribusi profil kekerasan pada arus 6000 A

dengan filler Zn .................................................................... 68

Gambar 4.10 Distribusi profil kekerasan pada arus 7000 A

tanpa filler Zn ...................................................................... 69

Gambar 4.11 Distribusi profil kekerasan pada arus 7000 A

dengan filler Zn .................................................................. 69

Gambar 4.12 Distribusi profil kekerasan pada arus 8000 A

tanpa filler Zn ..................................................................... 70

Gambar 4.13 Distribusi profil kekerasan pada arus 8000 A

dengan filler Zn .................................................................. 70

Gambar 4.14 Distribusi profil kekerasan pada weld time 0,2 detik tanpa

filler Zn ............................................................................... 71

Gambar 4.15 Distribusi profil kekerasan pada weld time 0,2 detik dengan

filler Zn ............................................................................... 71

Gambar 4.16 Distribusi profil kekerasan pada weld time 0,3 detik tanpa

filler Zn ............................................................................... 72

Gambar 4.17 Distribusi profil kekerasan pada weld time 0,3 detik dengan

filler Zn .............................................................................. 72

Gambar 4.18 Distribusi profil kekerasan pada weld time 0,4 detik tanpa

filler Zn ............................................................................... 73

xvii

Gambar 4.19 Distribusi profil kekerasan pada weld time 0,4 detik dengan

filler Zn ............................................................................... 73

Gambar 4.20 Perbandingan foto mikro pada daerah logam las. (A) tanpa

filler, (B) dengan filler ......................................................... 76

Gambar 4.21 Diagram Schaffler .............................................................. 77

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data Pengujian Beban Tarik-Geser ......................................... 51

Tabel 3.2 Data Pengujian Kekerasan Vickers Microhardness ................. 52

Tabel 4.1 Output SPSS hasil pengujian statik Beban Tarik-Geser .......... 60

Tabel 4.2 Nilai kekerasan daerah las pada parameter 6000 A ................ 74

Tabel 4.3 Nilai kekerasan daerah las pada parameter 7000 A ................ 74

Tabel 4.4 Nilai kekerasan daerah las pada parameter 8000 A ................ 75

xix

DAFTAR SIMBOL

H atau Q = Heat input (masukan panas) (Joule)

I = Arus (Ampere)

R = Tahanan material (Ω/ ohm)

t = Waktu (detik)

P = Daya (watt)

V = Tegangan listrik (volt)

Ss = tegangan geser (Pa,Mpa)

P = gaya geser eksternal (N)

A = luasan yang dikenai gaya geser (mm², m²)

HV = Nilai kekerasan Vickers (HV)

P = Gaya penekanan (gf)

d = Panjang lekukan rata-rata (µm)

xx

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil Uji Komposisi Kimia

Lampiran 2. Standar ASME IX

Lampiran 3. Standar AWS D8.9-97

Lampiran 4. Hasil uji beban tarik-geser

Lampiran 5. Output Pengujian Statistik

Lampiran 6. Hasil uji kekerasan