pengaruh kedalaman pin (depth plunge · 2018-02-11 · 3 pengaruh kedalaman pin (depth...

NASKAH PUBLIKASI ILMIAH

PENGARUH KEDALAMAN PIN (DEPTH PLUNGE)TERHADAP KEKUATAN SAMBUNGAN LAS PADA

PENGELASAN ADUKAN GESEK SISI GANDA (DOUBLESIDED FRICTION STIR WELDING) ALUMINIUM SERI 5083

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat – Syarat Guna MemperolehGelar Sarjana Teknik (S1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

DAMAS PRASETYANA

NIM : D200 070 055

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

3



Damas Prasetyana, Bibit SugitoJurusan Teknik Mesin Fakultas TeknikUniversitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, KartosuraEmail : [email protected]

ABSTRAKSI

Pengelasan dalam industri manufaktur memiliki peranan pentingpada proses penyambungan logam. Salah satu metode pengelasan logamadalah pengelasan adukan gesek / friction stir welding (fsw). Metodepengelasan friction stir welding yaitu pengelasan dengan memanfaatkanpanas yang timbul akibat putaran dari tool yang bergesekan denganmaterial induk atau benda kerja. Metode friction stir welding ini padaumumnya digunakan untuk menyambung material aluminium. Tujuan daripenelitian tugas akhir ini adalah mengetahui pengaruh kedalamanpembenaman pin (depth plunge) terhadap perubahan sifat fisis danmekanis dari hasil pengelasan adukan gesek sisi ganda (double sidedfriction stir welding).

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan mesin milling vertikaluntuk materialnya Al 5083 dengan dimensi panjang 200 mm x lebar 100mm x tebal 3 mm sebanyak 6 spesimen. Parameter yang digunakanadalah kecepatan putar spindle 1250 rpm,kecepatan feeding 12,5mm/mnt, variasi kedalaman pembenaman pin 0,9 mm, 1,9 mm dan 2,9mm. Setelah proses pengelasan selesai dilanjutkan dengan pengujiantarik, pengujian micro vickers, foto makro dan foto mikro.

Dari hasil pengujian diketahui tegangan tarik tertinggi pada variasidepth plunge 1,9 mm sebesar 177,78 Mpa. Untuk pengujian micro vickersdaerah pengelasan mengalami penurunan kekerasan jika dibandingkandengan logam induk dan daerah HAZ memiliki kekerasan paling rendah.Sedangkan pada pengamatan foto makro pengelasan tersambung denganbaik, tetapi terjadi cacat rongga pada pengelasan dengan variasi depthplunge 2,9 mm. Pada pengamatan foto mikro terjadi pengecilan butiranstruktur pada daerah stir zone.

Kata kunci : Friction Stir Welding, Mesin Milling Vertikal, Al 5083,Depth Plunge

4



Damas Prasetyana, Bibit SugitoJurusan Teknik Mesin Fakultas TeknikUniversitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, KartosuraEmail : [email protected]

ABSTRACT

Welding in the manufacturing industry has an important role in theprocess of joining metals. One method of welding metal is friction stirwelding / friction stir welding (FSW). Friction stir welding method ofwelding is welding by utilizing the heat due to rotation of the tool that isrubbing against the parent material or workpiece. Friction stir weldingmethod is generally used to connect the aluminum material. The purposeof this research was to determine the effect of the depth of immersion pin(depth plunge) to changes in physical and mechanical properties of frictionstir weld double sides (double sided friction stir welding).

This study was conducted using a vertical milling machine formaterial Al 5083 with the long dimension of 200 mm x width 100 mm xthickness of 3 mm by 6 specimens. The parameters used are rotationalspeed 1250 rpm spindle, feeding speed of 12.5 mm / min, immersiondepth variation pin 0.9 mm, 1.9 mm and 2.9 mm. After the welding processis completed followed by tensile testing, testing micro vickers, macroimage and a micro photograph.

From the test results known to the highest tensile stress onvariations plunge depth of 1.9 mm amounted to 177.78 Mpa. For testingmicro vickers welding area decreased hardness when compared with theparent metal and HAZ region has the lowest hardness. While in theobservation of the macro image of welding is plugged in, but it happens ona welding defect cavity with variations plunge depth of 2.9 mm. Inobservation of micro photograph happen diminution grain structure in theregion stir zone.

Keywords : Al 5083, Depth Plunge, Friction Stir Welding, VerticalMilling Machine

5

PENDAHULUAN

Pengelasan dalam industrimanufaktur memiliki peranan pentingpada proses penyambungan logam.Pada hakekatnya proses las ataupengelasan adalah penyambungandua material atau lebih biasanyamaterial metal yang menyebabkanpeleburan diantara material yangdisambungkan. Ini biasanya dilakukandengan cara mencairkan keduamaterial dan memberikan bahantambah pada material yang mencairsehingga pada saat material sudahdingin menjadi sambungan permanenyang kuat.

Proses pengelasandikelompokan menjadi dua, yaitu :Liquid State Welding (LSW) dan SolidState Welding (SSW). LSW adalahproses pengelasan logam dengan caramencairkan dua buah logam induksecara bersamaan, sedangkan SSWmerupakan proses pengelasan logamyang dilakukan pada kondisi logaminduk tidak mencapai titik leburnyapada saat tersambung. Salah satumetode SSW ini adalah pengelasanadukan gesek / Friction Stir Welding(FSW), yaitu pengelasan denganmemanfaatkan panas yang timbulakibat putaran dari tool yangbergesekan dengan material indukatau benda kerja

Friction Stir Welding (FSW)sudah banyak diaplikasikan dalamdunia industri, biasanya diaplikasikanuntuk menyambungkan materialaluminium dan paduannya. Di negaramaju telah mengaplikasikanpengelasan FSW ini pada industripembuatan kapal, kereta api, pesawatterbang, pesawat luar angkasa,bahkan di dunia otomotif pun sudah

mengaplikasikan metode pengelasanini

Tetapi untuk mendapatkankualitas dan kekuatan sambunganyang baik tidak mudah dilakukan.Karena parameter – parameter prosespengelasannya harus disesuaikandengan jenis sambungan yangdiinginkan, material yang disambung,desain dan material tool. Danparameter tersebut sangat berbedaantara yang satu dengan yang lainnyasehingga tidak dapat diaplikasikanpada semua material.

TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan yang ingindicapai dari penelitian ini adalah untukmengetahui perubahan sifat fisis danmekanis dari hasil pengelasan adukangesek sisi ganda ( double sided frictionstir welding) dengan cara :1. Pengujian Kekuatan Tarik.2. Pengujian Microvickers Hardness.3. Pengujian Makro dan Mikro Struktur

BATASAN MASALAH

Agar penelitian ini lebih terfokusdan tidak melebar, makapermasalahan dibatasi pada hal-halsebagai berikut :1. Metode pengelasan friction stir

welding dengan menggunakanmesin milling vertikal.

2. Material yang akan dilas adalahplat aluminium seri 5083 denganketebalan 3 mm.

3. Kecepatan putaran spindel 1250rpm dan kecepatan feeding 12,5mm/menit.

4. Kedalaman pembenaman pin(depth plunge) 0,9 mm, 1,9 mmdan 2,9 mm.

5. Pengujian dilakukan pada suhuruang.

6

TINJAUAN PUSTAKA

Kajian Pustaka

Friction Stir Welding (FSW)adalah salah satu metode pengelasanSolid State Welding (SSW), yaitupengelasan yang berlangsung dibawah titik lebur benda kerja. Prosespengelasan ini ditemukan oleh WayneThomas dari The Welding Institute dandipatenkan di United Kingdom padabulan Desember 1991. Sejakdiketemukan proses FSW telahmengalami banyak perkembanganmelalui berbagai penelitian, baikberupa penelitian tentang parametertool, penelitian parameter proses FSW,penelitian desain sambungan, danpenelitian proses FSW denganmenggunakan material diluaraluminium (Mishra, 2005).

Rajakumar, dkk (2012), didalam penelitiannya meyebutkanbahwa faktor yang mempengaruhihasil pengelasan FSW adalah weldingtool, kecepatan putar tool, kecepatanpengelasan dan kedalamanpembenaman (depth plunge). Denganparameter proses pengelasan yangtepat dapat meningkatkan kekuatansambungan dan meminimalisirterjadinya cacat.

Kumar, (2012), meneliti denganmembandingkan pengelasan adukangesek sisi tunggal (single sided frictionstir welding) dengan pengelasanadukan gesek sisi ganda (double sidedfriction stir welding) pada Al 1100 H14,dan hasilnya pengelasan adukangesek sisi ganda (double sided frictionstir welding) arah yang sama lebihunggul dalam kekuatan biladibandingkan dengan pengelasanadukan gesek sisi tunggal (single sidedfriction stir welding). Sedangkan untuk

kekerasan semuanya masih dibawahmaterial logam induk.

Landasan Teori

Prinsip Kerja Friction Stir Welding

Pada proses Friction StirWelding, sebuah tool berupa cylindricalshoulder yang dilengkapi dengan pinberputar dan dibenamkan diantara duabuah plat yang akan dilas. Pin haruslebih pendek daripada tebal plat yangakan dilas supaya tidak mengenai alasbenda kerja (backing plate). Gesekanantara tool dengan benda kerjamengakibatkan panas dan melunakkandidaerah sekitarnya. Dengan kondisilunak ini maka welding tool dapatdigerakkan di sepanjang jalurpengelasan (joint line) sehingga terjadiproses pengelasan. Prinsip kerja FSWditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1. Prinsip Kerja FSW

Dalam proses pengerjaannyaFSW dibedakan menjadi dua. Pertamaproses FSW sisi tunggal (single sidedfriction stir welding ) yaitu prosespengerjaaannya hanya pada satubidang pengelasan, dan yang keduaFSW sisi ganda (double sided frictionstir welding ) yaitu prosespengerjaaannya pada kedua bidangpengelasan. Proses pengerjaan FSWditunjukkan pada gambar 2.

7

Single sided Double sided

Gambar 2. Proses Pengerjaan FSW

Parameter Friction Stir Welding

1. Welding ToolTool adalah salah satu faktor

yang mempengaruhi kualitas hasilpengelasan sehingga pemilihan toolharus tepat. Bahan tool, diameterdan profil shoulder, profil pin,diameter dan panjang pin perludiperhatikan secara seksama.Bahan tool harus mempunyai titiklebur yang lebih tinggi dari bendakerja supaya tidak ikut meleleh padasaat proses pengelasan.

2. Kecepatan Putar ToolKecepatan putar dari tool

mempengaruhi temperatur yangterjadi pada saat prosespengelasan. Semakin tinggi putarantool maka temperatur akibatgesekan yang terjadi akan semakintinggi.

3. Kecepatan PengelasanKecepatan pengelasan juga

akan mempengaruhi temperaturpengelasan. Semakin lambatpergerakan tool maka temperaturpengelasan yang terjadi akansemakin tinggi dan begitupunsebaliknya.

4. Depth plungeKedalaman pembenaman

(depth plunge) adalah kedalamanujung pin di bawah permukaan

benda kerja yang dilas terhadappermukaan benda kerja. Depthplunge perlu diperhatikansedemikian rupa sehingga tidakterlalu dangkal dan terlalu dalam.Depth plunge yang dangkal akanmengakibatkan hasil pengelasantidak sempurna, sedangkan jikaterlalu dalam dapat mengakibatkanpin bergesekan dengan landasanbenda kerja atau anvil.

Aluminium

Aluminium ialah unsur kimia yangterletak pada golongan 13 periode 3.Lambang aluminium ialah Al, dannomor atomnya 13. Aluminium terbuatdari 66% bauksit dan 33% tanah liat.

Aluminium ditemukan oleh SirHumphrey Davy dalam tahun 1809sebagai suatu unsur dan pertama kalidireduksi sebagai logam oleh H. C.Oersted, tahun 1825. Secara industritahun 1886, Paul Heroult di Perancisdan C. M. Hall di Amerika Serikatsecara terpisah telah memperolehlogam aluminium dari alumina dengancara elektrolisasi dari garam yangterfusi. Sampai sekarang prosesHeroult Hall masih dipakai untukmemproduksi aluminium. Penggunaanaluminium sebagai logam setiaptahunnya adalah urutan yang keduasetelah besi dan baja, yang tertinggidi antara logam non ferro.

Sifat – Sifat Teknis Aluminium1. Sifat Fisik Aluminium

Aluminium memilikiketahanan terhadap korosi yangbaik pada beberapa kondisilingkungn krena permukaanaluminium mampu membentuklapisan alumina (Al2O3) bilabereaksi dengan oksigen. Strukturkristal yang dimiliki aluminium

8

adalah struktur kristal FCC (FaceCentered Cubic), sehinggaaluminium tetap ulet meskipun padatemperatur yang sangat rendah.Untuk lebih lanjut berikut ini tabelsifat fisik aluminium.

Tabel 1. Sifat Fisik Aluminium

2. Sifat Mekanik AluminiumSifat teknik bahan aluminium

murni dan aluminium paduandipengaruhi oleh konsentrasi bahandan perlakuan yang diberikan terhadapbahan tersebut. Aluminium terkenalsebagai bahan yang tahan terhadapkorosi. Hal ini disebabkan olehfenomena pasivasi, yaitu prosespembentukan lapisan aluminiumoksida di permukaan logam aluminiumsegera setelah logam terpapar olehudara bebas. Lapisan aluminiumoksida ini mencegah terjadinyaoksidasi lebih jauh. Namun, pasivasidapat terjadi lebih lambat jikadipadukan dengan logam yang bersifatlebih katodik, karena dapat mencegahoksidasi aluminium.

Standarisasi dan PengkodeanAluminium

Pengkodean aluminium tempaberdasarkan International AlloyDesignation System adalah sebagaiberikut:

Seri 1xxx merupakan aluminiummurni dengan kandungan minimum99,00% aluminium berdasarkanberatnya.

Seri 2xxx adalah paduan dengantembaga. Terdiri dari paduanbernomor 2010 hingga 2029.

Seri 3xxx adalah paduan denganmangan. Terdiri dari paduanbernomor 3003 hingga 3009.

Seri 4xxx adalah paduan dengansilikon. Terdiri dari paduanbernomor 4030 hingga 4039.

Seri 5xxx adalah paduan denganmagnesium. Terdiri dari paduandengan nomor 5050 hingga 5086.

Seri 6xxx adalah paduan dengansilikon dan magnesium. Terdiri daripaduan dengan nomor 6061 hingga6069.

Seri 7xxx adalah paduan denganseng. Terdiri dari paduan dengannomor 7070 hingga 7079.

Seri 8xxx adalah paduan denganlithium.

Aluminium Paduan 5083

Al 5083 adalah jenis aluminiumpaduan Al-Mg dengan sifat mampu lasdan daya tahan korosi yang baiksehingga sering di aplikasikan diindustri perkapalan. Komposisi kimiadari Al 5083 adalah (berat %)4,73%Mg; 0,7%Mn; 0,14%Si;0,19%Fe; 0,08%Fr; Al bal.

Pada diagaram fasa Al-Mg yangdi tunjukkan melalui gambar 2.8 terlihatbahwa untuk titik eutektiknya adalah450o C, 35 % Mg dan batas kelarutanpadatnya pada temperatur eutektikadalah 17,4 % Mg, yang menurunpada temperatur biasa kira – kira 1,9% Mg.

9

Gambar 3. Diagram Fasa Al-Mg(Totten, 2003)

METODOLOGI PENELITIAN1. Diagram Alir Penelitian

Gambar 4. Diagram Alir Penelitian

2. Bahan Penelitian

a. Material

Material base metal yangdigunakan adalah dari jenis pelataluminium alloy 5083 tebal 3 mmsebanyak 6 buah dengan ukuran100x200.

b.Tool

Tool terbuat dari material bajaBohler K100. Pada bagianshoulder berdiameter 20mm danbagian pin berbentuk silinderberdiameter 4mm. Denganpanjang pin 0,7mm, 1,7mm dan2,7mm.

Gambar 5. Tool Welding

3. Alat Penelitiana. Mesin vertikal milling

Gambar 6. Mesin Milling vertikal

9




2. Bahan Penelitian

a. Material


b.Tool





9




2. Bahan Penelitian

a. Material


b.Tool





10

b. Mesin Cutting

Gambar 7. Mesin Cutting

c. Dial indicator

Gambar 8. Dial Indicatord. Jangka soronge. Garinda tanganf. Kikirg. Amplas

4. Alat Ujia. Mesin Uji Tarik

Gambar 9. Mesin Uji Tarik

b. Alat Uji Kekerasan

Gambar 10. Micro Vickers HardnessMechine

c. Alat Uji Struktur Makro

Gambar 11. Alat uji struktur makro

d. Alat Uji Struktur Mikro

Gambar 12. Alat uji stuktur mikro

11

DATA HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Hasil Uji Komposis KimiaHasil uji komposis kimia dapat

dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2. Data hasil uji komposisikimia

Unsur % Unsur %Si 0.1949 Zn 0.0115Fe 0.3577 Ti 0.0145Cu 0.0658 Ca 0.0032Mn 0.0843 P 0.0002Mg 4.0468 Pb 0.0012Cr 0.1971 Sb 0.0002Ni 0.0050 Sn 0.0022

Al 95.87

Sifat paduan aluminiumdipengaruhi seberapa besarmaterial yang dipadukan denganaluminium murni. Salah satunya Al5083, aluminium seri ini merupakanpaduan aluminium denganmagnesium. Kadar paduanaluminium ini antara lain Al 92,4 –95,8%; Mg 4 – 4,9%; Cr 0,05 -0,25%; Mn 0,4 – 1%; Fe max 0,4%;Cu max 0,1%; Si max 0,4%; Ti max0,15% dan Zn max 0,25% (ASMMaterial Data Sheet, MatWeb).

Hasil uji komposisi kimia diatasmenunjukkan bahwa material yangdigunakan dalam penelitian initermasuk pada aluminium seri 5083.

2. Hasil pengelasanParameter pengelasan :- Rotation speed : 1250 Rpm- Welding speed : 12,5 mm/ mnt- Kemiringan tool : 1°- Depth plunge : 0,9 mm, 1,9 mm,

2,9 mm

a. Spesimen I variasi depth plunge 0,9mm

Gambar 13. Hasil pengelasan dengandepth plunge o,9 mm

b. Spesimen I variasi depth plunge 1,9mm

Gambar 14. Hasil pengelasan dengandepth plunge 1,9 mm

c. Spesimen I variasi depth plunge 2,9mm

Gambar 15. Hasil pengelasan dengandepth plunge 2,9 mm

3. Hasil uji tarikPengujian tarik menggunakan

standar ASTM E8, dari prosespengujian didapat besaran tegangantarik dan regangan tarik. Data hasilpengujian dapat dilihat pada tabelberikut :

12

Tabel 3. Tabel Tegangan Hasil UjiTarik

DepthPlunge(mm)

A(mm )

Tegangan (Mpa) Rata –rata σ(MPa)σ σ σ

0,9 18 171,63 164,45 146,17 160,75

1,9 18 132,05 205,17 196,12 177,78

2,9 18 186,56 186,35 146,14 173,02

BaseMetal 18 221,95 220,31 220,15 220,80

Tabel 4. Tabel Regangan Hasil UjiTarik

DepthPlunge(mm)

L(mm)

∆L(mm)

Regangan (%) Rata –rata ε(%)ε ε ε

0,9 32 0,70 2,59 2,31 1,71 2,2

1,9 32 1,12 1,07 3,45 4,91 3,5

2,9 32 1,25 3,49 5,96 2,31 3,92BaseMetal 32 1,33 4,38 3,94 3,87 4,06

Dari tabel diatas didapatkan grafikhubungan antara depth plungeterhadap tegangan dan regangan tarik.

Gambar 16. Grafik tegangan tarik

Gambar 17. Grafik regangan tarik

4. Hasil Foto Makroa. Foto makro dengan variasi

depth plunge 0,9 mm

Gambar 18. Hasil foto makrodengan variasi depth plunge 0,9 mm

b. Foto makro dengan variasidepth plunge 1,9 mm


c. Foto makro dengan variasidepth plunge 2,9 mm


160,75 177,78 173,02

220,8

0

50

100

150

200

250

0,9 1,9 2,9 Basemetal

Tega

ngan

(MPa

)

Depth Plunge (mm)

2,2

3,53,92 4,06

0

1

2

3

4

5

0,9 1,9 2,9 Base Metal

Reg

anga

n (%

)

Depth Plunge (mm)

13

5. Hasil Foto Mikroa. Daerah Base Metal

Gambar 21. Struktur mikro pada basemetal dengan variasi depth plunge 0,9 mm



b. Daerah HAZ

Gambar 24. Struktur mikro denganvariasi depth plunge 0,9 mm



10 µm 10 µm

10 µm 10 µm

10 µm10 µm

14

c. Daerah Stir Zone




6. Uji Kekerasan

Pengujian kekerasan menggunakanalat micro vickers hardness denganparameter sebagai berikut :

- Beban yang digunakan sebesar

200gf

- Waktu tahan selama 10 detik

- Jarak tiap titik uji 1mm

- Setiap daerah masing – masing 5

titik

Tabel 5. Data rata – rata hasilpengujian Vickers (HVN)

Deptplunge

Basemetal HAZ Stir

zone HAZ Basemetal

0,9mm 64,76 53,34 60,66 56,14 66,96

1,9mm 70,58 57,7 63,12 61,08 70,72

2,9mm 66,62 55,76 59,44 58,72 66,64

Dari data diatas dapat dibuat grafikantara variasi depth plunge denganperubahan tingkat kekerasan materialsambungan, berikut ini grafik hubungantersebut :

Gambar 28. Grafik Uji Kekerasan(HVN)

01020304050607080

BaseMetal

HAZ StirZone

HAZ BaseMetal

Keke

rasa

n (H

VN)

0,9 mm

1,9 mm

2,9 mm

10 µm

10 µm

10 µm

15

PEMBAHASAN1. Hasil Uji Tarik

Dilihat dari tabel dan grafikhasil pengelasan adukan gesek sisiganda (double sided friction stirwelding) dengan variasi kedalamanpembenaman (depth plunge) 0,9mm mempunyai tegangan tarik rata– rata 160,75 MPa dan reganganrata – rata 2,2%. Pada variasikedalaman pembenaman (depthplunge) 1,9 mm mempunyaitegangan tarik rata – rata 177,78MPa dan regangan rata – rata3,5%. Pada variasi kedalamanpembenaman (depth plunge) 2,9mm mempunyai tegangan tarik rata– rata 173,02 MPa dan reganganrata – rata 3,92%. Sedangkan padabase metal mempunyai tegangantarik rata – rata 220,08 MPa danregangan rata – rata 4,06%.

Dari data pengujian tarikterlihat perbedaan tegangan tarikdiantara variasi kedalamanpembenaman (depth plunge)0,9mm, 1,9mm dan 2,9mm. Padavariasi kedalaman pembenaman1,9 mm mempunyai tegangan tarikrata – rata paling tinggi yaitu 177,78MPa dan tegangan tarik rata – ratapaling rendah terjadi pada variasikedalaman pembenaman 0,9 mmyaitu 160,75 MPa. Diduga hal initerjadi karena proses pengadukandan penempaan yang tepat padavariasi 1,9 mm, dimanapembenamannya tidak terlaludalam dan tidak terlalu dangkalsehingga panas yang dihasilkanlebih stabil. Akan tetapi dari hasilsemua proses pengelasanmengalami penurunan tegangantariknya.

Dari keseluruhan pengujianyang dilakukan patah pada

spesimen uji rata – rata terjadi padadaerah pengelasan tetapi adasebagian yang patah pada basemetal. Patah dibagian base metalterjadi pada variasi kedalamanpembenaman 1,9 mm. Sedangkanpada variasi kedalamanpembenaman 0,9 mm dan 2,9 mmrata – rata patahan terjadi padadaerah pengelasan.

2. Hasil Foto MakroDari pengamatan foto makro

terlihat semua spesimenpengelasan berhasil menyambung.Spesimen dengan variasi depthplunge 0,9 mm terlihat bekasadukan hanya pada bagian atas danbawah saja sedangkan dibagiantengah tidak terlihat adanya adukanpin. Spesimen dengan variasi depthplunge 1,9 mm terlihat bekasadukan pin yang rata dan halus danhampir tidak terlihat cacat ataupunrongga. Spesimen dengan variasidepth plunge 2,9 mm terlihat bekasadukan yang merata, tetapi adacacat seperti rongga pada daerahlas dan ada bagian yang terlihattidak menyatu pada stir zone.

3. Hasil Foto Mikro

Pengamatan struktur mikrodilakukan untuk mengetahuiperubahan struktur mikro yangterjadi akibat adanya prosespengelasan dengan metode frictionstir welding, yaitu didaerah stirzone, HAZ dan base metal . Padapengelasan friction stir weldingpaduan Al 5083 hanya terjadipenghalusan partikel – partikelpada daerah stir zone dan tidakterjadi perubahan fase karenapada pengelasan ini tidakmenggunakan logam pengisi.

16

Analisa struktur mikro pada tiapbagian spesimen akan diterangkanlebih lanjut pada pembahasanberikut.

Struktur mikro pada basemetal seperti yang ditunjukkanpada gambar 21.- 23., mempunyaibentuk pipih dan dan relatifseragam. Hal ini dikarenakanmaterial Al 5083 merupakan salahsatu jenis aluminium yangmengalami perlakuan cold workingatau strain hardening di dalamproses pembuatannya. Perlakuanini mendeformasi bentuk butirsampai ukuran tertentu melaluiproses rol atau tekan sampaidiperoleh kekuatan dan kekerasanyang diinginkan. Bentuk butirsetelah mengalami cold workingakan terdeformasi dan mengalamiperpanjangan menjadi pipih sesuaidengan arah prosespengerjaannya.

Pada daerah HAZ terjadiperubahan bentuk struktur mikro,dapat dilihat pada gambar 24 - 26.bentuk strukturnya menjadi lebihkotak jika dibandingkan denganbase metal yang cenderung pipihatau lonjong. Hal ini tejadi kerenapengaruh panas gesekan dariproses pengelasas. Sedangkanpada daerah stir zone sangatterlihat perubahannya, bentukbutiran menjadi lebih kecil dansusunannya menjadi rata. Hal initerjadi karena pengaruh puntiranpin pada proses pengelasan.

4. Uji kekerasan

Dari data dan grafik diatasproses pengelasan adukan geseksisi ganda (double sided frictionstir welding) dengan variasikedalaman pembenaman (depthplunge) 1,9 mm memiliki

kekerasan paling tinggidibandingkan dengan variasiyang lainnya.Hal ini terjadi karenavariasi 1,9 mm memilkikedalaman yang tepat, jadi tidakterlalu dangkal dan tidak terlaludalam sehingga prosespengadukanya menjadi rata.

Pada grafik gambar 30.dapat dilihat bahwa trend daribase metal, HAZ dan stir zonemenunjukkan penurunankekerasan pada setiap variasikedalaman pembenaman pintool. Hal ini disebabkan padapengelasan ini tidakdimasukkannya logam baru(electrode) pada saatpengelasan. Pada pengelasanbusur adanya logam baru(electrode) dapat diatur tingkatmechanical propertiesnya sesuaidengan yang diinginkan. Padapengelasan friction stir welding,penyambungan logam dilakukandengan gesekan dan adukantanpa memasukkan logam barudiantara material. Dan hasilpengelasan pada daerah stirzone tentu saja tidak bisamelebihi kekuatan dari basemetal. Sifat yang kurang baik dariproses ini adalah terjadinyapelunakan pada daerah lassebagai akibat panas yangtimbul. Penurunan nilaikekerasan pada daerah lasan,selain karena karakteristik daripaduan itu sendiri jugadisebabkan karena prosespengerasan tidak bisa terjadiketika proses pengelasanberlangsung.

17

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian prosespengelasan adukan gesek sisi ganda(double sided friction stir welding) yangtelah dilakukan pada material Al 5083dengan variasi kedalamanpembenaman (depth plunge) makadapat diambil kesimpulan sebagaiberikut :1. Hasil pengujian tarik diperoleh

bahwa tegangan tarik rata – ratauntuk pengelasan adukan geseksisi ganda (double sided friction stirwelding) dengan variasikedalaman pembenaman (depthplunge) 0,9 mm adalah 160,75MPa, untuk kedalamanpembenaman (depth plunge) 1,9mm adalah 177,78 MPa dankedalaman pembenaman (depthplunge) 2,9 mm adalah 173,02MPa. Dengan hasil ini dapatdiketahui tegangan tarik rata – ratatertinggi pada variasi kedalamanpembenaman (depth plunge) 1,9mm dan tegangan tarik rata – rataterendah pada variasi kedalamanpembenaman (depth plunge) 0,9mm.

2. Dari pengamatan foto makroterlihat bekas adukan yang tidakmerata pada variasi kedalamanpembenaman 0,9 mm dan terjadicacat rongga pada variasikedalaman pembenaman 2,9 mm,hal inilah yang menyebabkanpenurunan tegangan tarik darikedua variasi tersebut.

3. Dari pengamatan foto mikrodiketahui bahwa bentuk butir padadaerah stir zone menjadi lebih

halus dan merata yang disebabkanadanya proses puntiran pin padasaat pengelasan berlangsung.

4. Pengujian kekerasan menunjukandaerah stir zone lebih lunakdaripada logam induk (basemetal). Sedangkan daerah HAZmempunyai kekerasan palingrendah.

SARAN

Saran yang dapat diajukan agarpercobaan berikutnya lebih baik danmenyempurnakan percobaan yangtelah dilakukan dalam penelitian iniadalah :

1. Memilih bentuk profil pin yangberulir supaya pengadukan lebihsempurna.

2. Perhatikan dalam prosespencekaman, cekam benda kerjasekuat mungkin karena dalamproses masuknya pin ke bendakerja memiliki getaran yangbesar.

3. Pemilihan parameter pengelasanyang optimal supaya hasilnyabaik dan efisien dalam waktupelaksanaannya.

4. Perhatikan temperatur bendakerja pada saat prosespengelasan, karena perubahantemperatur sangat berpengaruhdalam pembentukan ikatanlogamnya.

DAFTAR PUSTAKA

Kumar, R.A., Varghese, S., Sivapragash, M., 2012, A Coparative Study Of

The Mechanical Properties Of Single And Double Sided Friction Stir

Welded Aluminium Joint, Procedia Engineering 38 (2012), p, 3951 –

3961.

Mishra, R.S., Ma, Y.z, 2005, Friction Stir Welding And Processing

Materials Science and Engineering, R 50: 1–78.

Nurdiansyah, F., Soeweify, Zubaydi, A., 2012, Pengaruh Rpm Terhadap

Kualitas Sambungan Dan Metalurgi Las Pada Joint Line Untuk

Aluminium Seri 5083 Dengan Proses Friction Stir Welding, Jurnal

Teknik ITS Vol. 1 (September 2012) p. G55 - G58.

Rajakumar, S., Balasubramanian, V., 2012, Correlation between weld

nugget grain size, weld nugget hardness and tensile strength of

friction stir welded commercial grade aluminium alloy joints, Materials

and Design 34: 242–251.

Smallman, R.E., Bishop, R.J., 2000, Metalurgi Fisik Modern Dan

Rekayasa Material, Erlangga, Jakarta.

Sudrajat, A., 2012, ”Analisa Sifat Mekanik Hasil Pengelasan Aluminium

AA 1100 Dengan Metode Friction Stir Welding ( FSW )”, Tugas Akhir

S -1, Teknik Mesin Universitas Jember, Jember.

Wijayanto, W., 2015, “Pengaruh Sudut Kemiringan Tool Terhadap Sifat

Mekanik Dan Struktur Mikro Sambungan Pelat Aa5083 Pada

Proses Friction Stir Welding”, Tugas Akhir S-1, Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Wiryosumarto, H., Okumura, T., 1994,Teknologi Pengelasan Logam,

Cetakan Ke-6, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

pengaruh kedalaman pin (depth plunge · 2018-02-11 · 3 pengaruh kedalaman pin (depth...

Documents