pengaruh arus pada pengelasan aluminium treatable
TRANSCRIPT
i
TUGAS AKHIR
PENGARUH ARUS PADA PENGELASAN ALUMINIUM TREATABLE DENGAN MESIN
TIG TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
Disusun : BADERU HERI TRIJAYA
NIM : D 200 04 0059
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH ARUS PADA PENGELASAN ALUMINIUM TREATABLE DENGAN TIG TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat
sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan
tiruan atau duplikasi dan/atau pernah dipakai untuk medapatkan gelar
kesarjanaan dilingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya
cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta, 3 Maret 2012 Yang menyatakan,
Baderu Heri Trijaya
iii
HALAMAN PERSETUJUAN Tugas akhir berjudul “Pengaruh arus pada pengelasan Aluminium Treatable dengan TIG terhadap sifat mekanik dan fisik“, telah disetujui
oleh pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan
memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhamadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama : BADERU HERI TRIJAYA
NIM : D200 04 0059
Disetujui pada
Hari :
Tanggal :
Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping
Ir. Agus Hariyanto, MT. Ir. Bibit Sugito, MT.
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir berjudul “Pengaruh arus pada pengelasan Aluminium Treatable dengan TIG terhadap sifat mekanik dan fisik“, telah
dipertahankan di hadapan Tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk
memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama : Baderu Heri Trijaya NIM : D200 04 0059 Disahkan pada
Hari :
Tanggal :
Tim Penguji : Ketua : Ir. Agus Hariyanto, MT. (..................................)
Anggota 1 : Ir. Bibit Sugito, MT. (..................................)
Anggota 2 : Ir. Pramuko I.P, MT. (..................................)
Dekan Ketua Jurusan
Ir.Agus Riyanto. MT Sartono Putro, ST, MT
v
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
vi
MOTTO
“Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan pergantian malam
dan siang terdapat tanda-tanda (kebesaran Allah) bagi orang yang
berakal.”
(QS. ALI-IMRAN : 33)
“Sesungguhnya Allah senang kepada kehalusan budi dalam segala
urusan.”
(HR. Bukhari)
"Hidup ini punya sejuta warna, tidak hanya hitam putih, begitulah adanya.
Apa yang kau yakini sebagai kebenaran mungkin bukanlah kebenaran
buat yang lainnya."
(El-Jalaluddin Rumi)
"Jangan pernah meremehkan hal sekecil apapun, karenanya mungkin
orang bisa bahagia dan mungkin juga bisa celaka"
(Mofehd El-Karonji)
Su
kemudah
bimbinga
sederhan
Aga
Ros
bend
men
yang
(“En
Bap
sela
ana
harg
Kak
mau
Dik
mem
Alm
ujud syuku
han bagi ha
an-Mu sela
na ini yang
amaku yan
sul-Nya da
derang, te
nyelesaikan
g Engkau t
ngkau yang
pak dan Ib
alu senant
nda, terim
ganya.
kak dan A
upun dukun
Ratih Kum
mberikanku
amater Fa
P
rku pada-M
amba-Nya
ma hamba
kupersem
ng telah m
anmengara
erimakasih
n tugas a
tetapkan.
g mendeng
bu tercinta
tiasa mem
ma kasih a
Adik-adik k
ngan kepa
mala yang k
u inspirasi,
akultas Tek
vii
PERSEMB
Mu Illahi R
yang mau
a menuntut
mbahkan ke
mengenalka
ahkan jala
h ALLAH
akhir ini, w
gar do’aku
a, dengan
mberikan
atas semua
ku yang se
adaku.
kelak kan
, motivasi,
knik UMS.
BAHAN
obbi yang
u berusaha
t ilmu dipe
epada :
an aku ke
n dari gel
atas ridho
walaupun k
dan meng
do’a dan
kekuatan
a pengorb
elalu mem
menjadi pe
dan keset
senantiasa
a. Petunjuk
rantauan b
pada ALLA
lap-gulita
onya hingg
kadang ke
gabulkan je
n kasih sa
dalam s
banan yan
mberikanku
endamping
iaan.
a member
k dan
berbuah ka
AH SWT
menuju te
ga saya d
eluar dari
erih payahk
ayang tulu
setiap lan
g tidak te
u do’a, inp
gku, yang
ikan
arya
serta
erang
dapat
jalan
ku”).
usnya
gkah
ernilai
pirasi
telah
viii
ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kandungan unsur kimia aluminium, mengetahui struktur mikro, mengetahui kekuatan tarik dan impak spesimen hasil pengelasan aluminium treatable dengan arus 80 ampere, 120 ampere dan raw material dan mengetahui besarnya arus yang baik dan cocok digunakan dalam pengelasan aluminium treatable.
Penelitian ini menggunakan material aluminium treatable dengan variasi arus 80 ampere dan 120 ampere dengan pengelasan TIG (Tungsten Inert Gas welding) berdasarkan standar (AWS). Spesimen hasil pengelasan dilakukan uji komposisi kimia, struktur mikro, uji tarik, dan uji impak. Pengujian komposisi kimia menggunakan spectrometer berdasarkan standar (ASTM E 1257–93), pengujian struktur mikro menggunakan olympus photomicrographic system berdasarkan standar (ASTM E 3 – 01), pengujian tarik menggunakan mesin universal dengan standar (AWS dan ASTM E8M), dan uji impak menggunakan mesin uji impak charpy merk TATONAS dengan standard (AWS dan ASTM E23).
Dari hasil penelitian dan pembahasan didapatkan komposisi kimia aluminium paduan Al, Mg, dimana unsur Al (98,17), Si (0,412), Fe (0,371), Cu (0,0704), Mn (0,0483), Mg (0,824), Cr (0,0213), Ni (0,018), Zn (0,0054), Sn (0,0099), Ti (0,0130), Pb (0,00), Be (0,00), Ca (0,0160), Sr (0,0000), V (0,0161), Zr (0,0114). Berdasarkan hasil yang didapat dari pengujian struktur mikro, proses pengelasan akan mempengaruhi terbentuknya struktur logam baru. Pada arus pengelasan 120 ampere, jumlah butiran Mg-Si pada daerah lasan lebih kecil-kecil dan tersebar merata dibandingkan spesimen dengan arus pengelasan 80 ampere. Dari hasil pengujian tarik diketahui perbandingan spesimen hasil pengelasan dengan arus 80 ampere dan 120 ampere dan raw material adalah tagangan tarik maksimum rata-rata 46.4 N/mm
2, 76.73 N/mm
2, 226.67
N/mm2
regangan rata-rata 4.39 mm, 3.76 mm, 12.9 mm, modulus elastisitas rata-rata 11.68 N/mm
2, 23.35 N/mm
2, 17.66 N/mm
2 Dari hasil
pengujian impak diketahui perbandingan spesimen hasil pengelasan dengan arus 80 ampere dan 120 ampere dan raw material adalah energi serap rata-rata 32.68 joule, 36.59 joule, dan 60.59 joule. Harga impak rata-rata 0.65 j/mm2, 0.73 j/mm2, 1.21 j/mm2.
Kata kunci : Aluminium, Pengelasan, Sifat Fisik dan Mekanik.
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum. Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusun laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul ” Pengaruh arus pada pengelasan Aluminium Treatable dengan TIG terhadap sifat mekanik dan fisik”,
dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-
besarnya kepada : 1. Ir. Agus Riyanto,SR, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta. 2. Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Ir. Agus Hariyanto, MT., selaku Dosen pembimbing utama yang
telah banyak memberikan ilmu dan arahan serta bimbingannya
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Ir. Bibit Sugito, MT., selaku Dosen Pembimbing pendamping terima
kasih atas waktu, pengarahan, saran, dan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta,
terima kasih untuk ilmu yang telah diajarkan selama berada
dibangku kuliah. 6. Ir. Eko Surojo, MT., selaku kepala Laboratorium Material Fakultas
Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. 7. Semua pihak yang telah membantu, sehingga terselesaikannya
Tugas Akhir ini, semoga Allah membalas kebaikannya.
x
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati.
Wasalammu’alaikum.Wr.Wb
Surakarta, 3 Maret 2012
Penulis
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ........................................................ ii
HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .................................................................. v
MOTTO ................... ................................................................................ vi
PERSEMBAHAN .................................................................................... vii
ABSTRAKSI ............................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ................................................................................ ix
DAFTAR ISI ................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................................ xiv
DAFTAR TABEL .................................................................................... xvi
DAFTAR SIMBOL ................................................................................ xviii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .................................................................... 1
1.2. Tujuan Penelitian ................................................................ 3
1.3. Manfaat Penelitian ........................................................ 3
1.4. Perumusan masalah ............................................................. 4
1.5. Batasan Masalah .................................................................. 4
1.6. Sistematika Penulisan Laporan ............................................. 5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka .................................................................. 8
2.2. Landasan Teori .................................................................... 9
2.2.1. Aluminium .................................................................. 9
2.2.2. Klasifikasi Aluminium dan Paduannya ....................... 12
2.2.3. Pengaruh Unsur-unsur Paduan .................................. 22
2.2.4. Sifat mampu las Aluminium dan Paduannya .............. 24
xii
2.2.5. Pengelasan Aluminium dan Paduannya ..................... 29
2.2.6. Las Wolfram Gas Mulia (Las TIG) .............................. 32
2.2.7. Pemilihan Elektroda ................................................... 38
2.2.8. Geometri Sambungan Las.......................................... 39
2.2.9. Besarnya Arus Pengelasan ........................................ 40
2.2.10. Pengujian Komposisi Kimia ...................................... 42
2.2.11. Pengujian Struktur Mikro .......................................... 45
2.2.12. Pengujian Kekuatan Tarik ........................................ 45
2.2.13. Pengujian Kekuatan Impak ...................................... 48
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Penyiapan Bahan Dan Alat ................................................................... 52
3.1.1 Penyiapan Bahan ........................................................ 52
3.1.2 Alat .............................................................................. 53
3.2. Diagram Alir .......................................................................... 54
3.2.1 Study Literatur dan Survey Lapangan ......................... 55
3.2.2 Penyimpanan Bahan ................................................... 55
3.2.3 Pembuatan Spesimen Uji Komposisi Kimia ................ 55
3.2.4 Pengujian Komposisi Kimia ......................................... 56
3.2.5 Pembuatan Spesimen ................................................. 57
3.2.6 Pengujian Tarik ........................................................... 60
3.2.7 Pengujian Impak ......................................................... 62
3.2.8 Pengujian Struktur Mikro ............................................. 64
BAB IV DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Komposisi Kimia ...................................................... 66
4.1.1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia .................................. 66
4.1.2. Pembahasan Pengujian Komposisi Kimia .................. 67
4.2. Pengujian Struktur Mikro .......................................................... 68
4.2.1. Hasil Pengujian Struktur Mikro .................................... 68
4.2.2. Pembahasan Pengujian Struktur Mikro ....................... 69
4.3. Pengujian Tarik ..................................................................... 70
xiii
4.3.1. Hasil Pengujian Tarik .................................................. 70
4.3.2. Pembahasan Pengujian Tarik ..................................... 75
4.4 Pengujian Impak ................................................................... 76
4.4.1. Hasil Pengujian Impak ................................................ 76
4.4.2. Pembahasan Pengujian Impak ................................... 79
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan...................................................................... 81
5.2. Saran................................................................................ 82
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 84
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Cu ........................................................... 15
Gambar 2.2 Diagram Fasa Al-Si ............................................................. 17
Gambar 2.3 Diagram Fasa Al-Mg ............................................................. 18
Gambar 2.4 Struktur Mikro Paduan Al-Mg .............................................. 19
Gambar 2.5 Struktur Mikro Paduan Al-Si-Cu ........................................... 19
Gambar 2.6 Diagram Fasa Al-Mg-Si ........................................................ 20
Gambar 2.7 Diagram Fasa Al-Zn ............................................................ 21
Gambar 2.8 Terjadinya Lubang Halus Dalam Pengelasan Aluminium ... 27
Gambar 2.9 Struktur Mikro Daerah Las Dari Paduan Aluminium Yang
Dapat Diperlakukan Panas .................................................. 28
Gambar 2.10 Bentuk Penembusan Dari Pemakaian Gas Pelindung ..... 31
Gambar 2.11 Diagram Rangkaian Listrik Dari Mesin Las Listrik ............ 33
Gambar 2.12 Pengaruh Polaritas Pada Pengelasan TIG ....................... 35
Gambar 2.13 Mesin Las TIG Dengan Tangan ....................................... 36
Gambar 2.14 Mesin Las TIG Semi Otomatis .......................................... 37
Gambar 2.15 Pemindahan Logam Cair .................................................. 41
Gambar 2.16 Dimensi Spesimen Uji Tarik .............................................. 45
Gambar 2.17 Kurva Regangan Tegangan .............................................. 46
Gambar 2.18 (a) Dimensi spesimen uji impak. (b) Skematik peralatan uji
impak ............................................................................... 51
Gambar 3.1 Plat Aluminium .................................................................... 51
Gambar 3.2 Diagram Alir ....................................................................... 54
Gambar 3.3 Alat Uji Komposisi Kimia..................................................... 56
Gambar 3.4 Mesin Las TIG .................................................................... 57 Gambar 3.6 Alat Uji Tarik ....................................................................... 61
Gambar 3.7 Alat Uji Impak ..................................................................... 62
Gambar 3.8 Alat Uji Struktur Mikro ......................................................... 64
Gambar 4.1 Struktur Mikro Spesimen Las Arus 80 Ampere ................. 68
xv
Gambar 4.3 Hubungan antara tegangan tarik dengan regangan tarik
spesimen1 ......................................................................... 72
Gambar 4.4 Hubungan antara tegangan tarik dengan regangan tarik
spesimen2 ......................................................................... 72
Gambar 4.5 Hubungan antara tegangan tarik dengan regangan tarik
spesimen3 ......................................................................... 73
Gambar 4.6 Histogram tegangan tarik maksimum rata-rata ................. 73
Gambar 4.7 Histogram Regangan Tarik rata-rata ................................ 74
Gambar 4.8 Histogram modulus elastisitas rata-rata ............................ 74
Gambar 4.9 Histogram energi terserap rata-rata .................................. 78
Gambar 4.10 Histogram Harga Impak rata-rata .................................... 79
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pembersihan permukaan las ................................................. 31
Tabel 2.2 Perencanaan sambungan las TIG pada pengelasan aluminium
dan paduannya ...................................................................... 39
Tabel 2.3 Besar arus untuk beberapa ukuran diameter logam pengisi .. 41
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Komposisi Kimia ................................... 66
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Tarik Arus Pengelasan 80 Ampere ...... 70
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Tarik Arus Pengelasan 120 Ampere .... 71
Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Tarik Raw Material ............................... 71
Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Impak Arus Pengelasan 80 Ampere ..... 77
Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian Impak Arus Pengelasan 120 Ampere ... 77
Tabel 4.7 Data Hasil Pengujian Impak Raw Material ............................. 78
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data mentah hasil pengujian tarik
Lampiran 2. Data hasil pengujian komposisi kimia, pengujian struktur
mikro, pengujian tarik, dan pengujian impak.
Lampiran 3. Annual Book of ASTM
Lampiran 4. Properti Bahan dan Alat
Lampiran 5. Konversi Satuan
xviii
DAFTAR SIMBOL
A0 = Luas Penampang (mm2)
b = Lebar spesimen (mm)
t = Tebal spesimen (mm)
L = Panjang batang uji yang diberi pembebanan (mm)
L0 = Panjang batang uji mula-mula (mm)
F = gaya (N)
∆L = Deformasi/pemanjangan (mm)
σt = Tegangan tarik(N/mm2)
Et = Modulus Elastisitas tarik(N/mm2)
εt = Regangan tarik(%)
Eserap = Energi Yang Terserap (J)
HI = Harga Impak (J/mm2)
m = berat pendulum (gr)
g = grafitasi (m/s2)
α = Sudut Pendulum Sebelum Diayunkan (o)
β = Sudut Pendulum Setelah Diayunkan (o)