pengaruh ketebalan cover plate dan · pdf filelistrik terhadap sifat fisik dan mekanik...
TRANSCRIPT
PENGARUH KETEBALAN COVER PLATE DAN TEGANGAN
LISTRIK TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
SAMBUNGAN RESISTANCE SPOT WELDING (RSW) LOGAM
TAK SEJENIS BAJA-ALUMUNIUM PADUAN
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh :
JOKO ISNIANTO
NIM. I0408091
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGART]H KETEBALAI\I COWR PLATE DAI\[ TEGAI\IGANILISTRIK TERIIADAP SIFAT FISIK DAI\T MEKAITIK
SAMBUNGAI\ RESISTANCE SPOT WELDING (RSW) LOGAIVITAK SEJtrI\US BAJA.ALT'MT'IYIT]M PAI}UAI\I
Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Jumat tffiggal2a
Oktober 2014
l. Wibowo. ST. MT.NrP. 196904251998021001
Bambang Kusharjanta" ST. MT.NrP. 1 9691 tt6t99702l00t
Mengetahui,
Teknik Mesin
a
L
ul
NIM.10408091
Dr. Trivoio.tST.. MT.NIP. 1 9740625t999031002 NrP. 197003231
NIP. 1971061 51998021002131997021001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
MOTTO
Percayalah, sesuatu hal di depan sana jauh lebih indah jika dibandingkan
dengan mengenang masa lalu
Masa lalu gak akan mengubah segalanya tanpa sesuatu yang belum
dimulai tidak akan merubah menjadi masa depan yang lebih cerah
Jangan menyerah dan pasrah dengan persoalan yang sulit, tetapi belajarlah
dari kesulitan tersebut untuk mendapatkan petunjuk jalan kemudahan
Membacalah dengan memahami apa yang dibaca, karena dengan kita
paham akan mendapatkan pengetahuan dan informasi baru yang belum
pernah kita ketahui
Gunakan kesempatan yang ada dalam hidup untuk membuka peluang
menuju sukses
Menyenangkan oranglain adalah kunci hidup bahagia
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
PERSEMBAHAN
Dengan segala kerendahan hati saya mengucapkan puji syukur
kehadirat Illahi, kupersembahkan tulisan ini kepada:
1. Allah SWT, Pemilik segala keagungan, kemuliaan, kekuatan dan
keperkasaan. Segala yang kualami adalah kehendak-Mu, semua yang
kuhadapi adalah kemauan-Mu, segala puji hanya bagi-Mu, ya Allah,
Pengatur alam semesta, tempat bergantung segalasesuatu, tempatku
memohon pertolongan.
2. Junjungan Nabi besar Muhammad SAW, Manusia terbaik di muka
bumi, uswatunhasanah, penyempurna akhlak, sholawat serta salam
semoga selalu tercurah padanya, keluarga, sahabat dan pengikutnya
yang istiqomah sampai akhir zaman.
3. Kasih sayang dan cinta yang tidak pernah putus dari Bapak, Ibu, Kakak
serta keluarga besar tercinta yang telah memberi arahan dan do’a.
4. Bapak Triyono dan Bapak Nurul Muhayat yang tidak pernah lelah
untuk membimbing tugas akhir saya.
5. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS. Yang
membantu terselesaikannya skripsi ini.
6. Keluarga besar Karanganyar yang telah memberikan saran, petunjuk
dan tempat tinggal selama mengerjakan skripsi.
7. Keluarga besar calon mertua yang memberikan dorongan langkah
untuk masa depan dalam menjalani hidup dan sabar menanti
perjuangan saya sampai selesainya skripsi ini.
8. Riska Wahyu Ariyani yang telah setia menemani dengan sabar,
memberikan motivasi dan semangat dari Kerja Praktek hingga
menyelesaikan Skripsi dan untuk masa depan yang lebih cerah.
9. Temen – temen seperjuangan yang tiada henti memberikan masukan
dalam menyelesaikan skripsi ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
ABSTRAK
PENGARUH KETEBALAN COVER PLATE DAN TEGANGAN LISTRIK
TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK SAMBUNGAN LAS TITIK
LOGAM TAK SEJENIS BAJA-ALUMUNIUM PADUAN
Joko Isnianto
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh parameter tebal cover
plate dan tegangan listrik terhadap sifat fisik dan mekanik kualitas hasil las.
Material yang digunakan baja karbon rendah galvanis dengan ketebalan plat 2,2
mm dan aluminium A5052 dengan ketebalan plat 3 mm. Ketebalan plat penutup
1,2; 1,4; dan 1.8 mm Untuk waktu las konstan pada 7,5 detik. Menggunakan
parameter tegangan listrik 2,30; 2,67; dan 3,20 V. Pengujian yang dilakukan
adalah pengujian kekerasan dengan metode Vickers, pengujian kekuatan geser
dengan metode uji tarik, dan pengujian foto makro dan foto mikro dengan
menggunakan mikroskop optik.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tebal plat penutup 1,8 mm dan
tegangan 3,20 V menghasilkan kekuatan tarik geser tertinggi yaitu 8,93 kN
dengan mode kerusakan berupa pull out. Peningkatan tebal plat penutup dan
tegangan listrik menyebabkan diameter nugget sisi antarmuka semakin lebar.
HAZ mengalami perluasan akibat meningkatnya tebal plat penutup, dikarenakan
plat yang tebal mempunyai hambatan yang besar. Nilai kekerasan vikers tertinggi
pada tebal plat penutup 1,8 mm dan tegangan listrik 3,20 V di daerah lasan (manik
las) mencapai 191,8 HV. Nilai kekerasan meningkat dengan meningkatnya
tegangan listrik di kedua jenis pengelasan menggunakan plat penutup dan tidak
menggunakan plat penutup.
Keywords: Resistance spot welding, Logam tak sejenis, Tebal plat penutup,
Tegangan listrik,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
ABSTRACT
EFFECT OF COVER PLATE THICKNESS AND VOLTAGE ON THE
PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES RESISTANCE SPOT
WELD JOINT DISSIMILAR METALS STEEL-ALUMUNIUM ALLOY
Joko Isnianto
Mechanical Engineering Department
Sebelas Maret University
This study aims to determine the effect of the cover plate thickness
parameters and the voltage on the physical properties and mechanical quality of
the weld. Materials used are galvanized low carbon steel with plate thickness is
2,2 mm and aluminum A5052 with plate thickness is 3 mm. Cover plate thickness
1,2; 1,4 and 1,8 mm. For the constant weld time is at 7,5 second. The voltage
parameters used are 2,30; 2,67; and 3,20 V. The test performed are hardness test
with Vickers method, shear strength test with tensile test method, and macro and
micro photograph tests that uses optical microscope.
As a result of the experiment, it was determined that cover plate thickness
1,8 mm and voltage 3,20 V result tensile shear load was 8,93 kN with pull out
failure mode. The increasing of cover plate thickness and voltage cause higher
fusion zone size along sheet/sheet interface. The area of HAZ was increased
because there was an increase in the cover plate thickness, because plate more
thick have big resistivity. The highest vikers hardness value at cover plate
thickness 1,8 mm and voltage 3,20 V in the weld area (nugget) reached 191,8 HV.
Hardness values increased with increasing voltage in both kind of welding used
cover plate and no used cover plate.
Keywords: Resistance spot welding, Dissimilar metals, Cover plate thickness,
Voltage
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah senantiasa kami panjatkan kehadirat Allah SWT
yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga saya dapat
menyelesaikan skripsi dengan judul “Pengaruh Ketebalan Cover Plate dan
Tegangan Listrik Terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Sambungan Resistance Spot
Welding (Rsw) Logam Tak Sejenis Baja-Alumunium Paduan”. Skripsi ini disusun
guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Skripsi ini tidak mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai
pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada
kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih kepada semua
pihak atas segala bantuan dan perhatian selama penulis menyelesaikan skripsi ini.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Triyono, ST., MT selaku dosen pembimbing I yang senantiasa
memberikan nasehat, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi
ini.
2. Bapak Nurul Muhayat, ST., MT selaku dosen pembimbing II yang turut
serta memberikan motivasi, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan
skripsi ini.
3. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT dan Bapak Wibowo, ST., MT
selaku dosen penguji tugas akhir saya yang telah memberi saran dan
masukan untuk bias diperbaiki dan membangun agar terselesaikan skripsi
ini
4. Bapak Wibowo, ST., MT, Bapak Tri Istanto, ST., MT, Bapak Wibawa
Endra Juwana, ST., MT selaku pembimbing akademis lama selama
semester 1 sampai semester 10 yang setiap kali berganti memberikan
motivasi belajar dan mengontrol perkembangan nilai hasil belajar saya.
5. Bapak Purwadi Joko Widodo, ST., MKom selaku pembimbing akademis
baru yang telah berperan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan
studi di Universitas Sebelas Maret.
6. Bapak Didik Djoko Susilo, ST., MT selaku ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
7. Bapak Dr Eng Syamsul Hadi, ST., MT selaku koordinator Tugas Akhir.
8. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret yang turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan
studi S1.
9. Seluruh staf karyawan administrasi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan kemudahan dalam hal
administrasi.
10. Staf laboratorium Proses Produksi, Mas Arifin dan Mas Endri yang telah
memberi arahan dalam pengelasan resistance spot welding.
11. Staf laboratorium Material, Mas Maruto yang telah memberi arahan dalam
proses pengujian spesimen skripsi.
12. Almarhum Bapak Supardjo, Ibu Sukarni, Mas Suharno, Mbak Yuli, Tante
Eni (Etek) serta keluarga yang telah memberikan segala do’a, masukan
kritik dan saran, dukungan moral, spiritual, maupun material.
13. Pendamping hidup saya Riska Wahyu Ariyani, yang telah setia bersama
dari semester 6 hingga sekarang kesabarannya menunggu, memberikan
semangat dan segala perhatian serta pengertian.
14. Om Wahono Karanganyar, dan calon mertua (Bapak Achmad Baihaki dan
Ibu Rasmini, S, Pd), yang memberikan masukan untuk jalan masa depan
saya.
15. Rekan-rekan seperjuangan di Cosinus 08, kakak tingkat dan adik tingkat di
Jurusan Teknik Mesin UNS, M-solidarity forever!!
16. Temen kost Intan Ari Nugroho dan semua pihak yang belum tersebut
namanya yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
Disadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak
yang merupakan masukan untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan
lain yang akan datang. Semoga laporan skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat
bagi kita semua.
Surakarta, Oktober 2014
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ............................................................................... i
SURAT PENUGASAN ........................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. iii
MOTTO ................................................................................................... v
PERSEMBAHAN ……………………………………………………... vi
ABSTRAK ............................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ............................................................................. ix
DAFTAR ISI .......................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................... xvi
DAFTAR NOTASI ................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ...................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah .............................................................. 3
1.3. Batasan Masalah .................................................................... 3
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................. 3
1.5. Sistematika Penulisan ............................................................ 4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka .................................................................... 5
2.2. Dasar Teori ............................................................................ 12
a. Definisi Pengelasan ……………………………………… 12
b. Prinsip Las Titik ………………………………………… 13
c. Siklus Las Titik ………………………………………….. 14
d. Pengaruh parameter las terhadap hasil las ……………… 15
e. Alumunium murni dan paduan ………………………….. 17
f. Baja Galvanis ……………………………………………. 22
g. Pengelasan logam beda material (dissimilar) .................... 24
2.3. Metalurgi Las ………………………………………………. 25
2.3.1 Siklus Pemanasan ……………………………………. 25
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
2.3.2 Siklus Pendinginan ………………………………….. 26
2.4. Hipotesis …………………………………………………... 28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian .................................................................. 29
3.2. Alat dan Bahan ....................................................................... 29
3.3. Prosedur Penelitian................................................................. 31
a. Persiapan penyusunan plat ................................................ 31
b. Menetapkan variabel penelitian atau parameter las .......... 33
c. Proses pengelasan titik ....................................................... 33
d. Tahap pengujian ................................................................. 34
e. Tahap analisa ..................................................................... 39
3.4. Diagram Alir Penelitian ......................................................... 40
BAB IV DATA DAN ANALISIS
4.1. Hasil Pengelasan Titik Logam tak sejenis ............................ 41
4.2. Hasil Pengujian Struktur makro dan mikro (Metalografi)….. 43
4.3. Tensile Load Bearing Capasity (TLBC) ................................ 58
4.4. Kekerasan Mikro (Vikers Microhardness) ............................. 62
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ........................................................................... 65
5.2. Saran ....................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. 66
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Hasil uji struktur makro: (a) Hasil nugget; (b) Bentuk
nugget las ........................................................................... 6
Gambar 2.2 Pengaruh kuat arus listrik pengelasan terhadap beban
puncak................................................................................ 6
Gambar 2.3 SEM antarmuka A5052/SPCC (a) SEM antarmuka
A5052/SUS304 (b) Distribusi ketebalan lapisan reaksi
antarmuka A5052/SPCC (c) Distribusi ketebalan lapisan
reaksi antarmuka A5052/SPCC (d) ................................... 8
Gambar 2.4 (a) dan (b) menunjukkan sisi permukaan patahan A5052
yang diperoleh dari pengujian tegangan melintang dari
sambungan A5052/SPCC dan A5052/SUS304, masing-
masing yang dilas di bawah kondisi pengelasan arus
10kA .................................................................................. 9
Gambar 2.5 (a) Sisi permukaan retakan A5052/SPCC (b) Sisi
permukaan retakan A5052/SUS304 (c) Skema ilustrasi
A5052/SPCC (d) Skema ilustrasi A5052/SUS304 ........... 10
Gambar 2.6 Efek pengelasan pada beban tarik geser dan diameter
nugget di bawah kondisi pengelasan set 1 dan 2 ............... 11
Gambar 2.7 (a) menunjukkan mikrograf optic penampang
sambungan, yang dilas dengan RSW dengan cover plate
dan (b) tanpa menggunakan cover plate ............................ 12
Gambar 2.8 Skema dari proses spot welding. R1 dan R5 resistansi
antara elektroda-benda kerja, R2 dan R4 resistansi benda
kerja, R3 resistansi antar permukaan ................................. 13
Gambar 2.9 Siklus resistance spot welding........................................... 15
Gambar 2.10 Pengaruh waktu pengelasan pada RSW ................................. 16
Gambar 2.11 Hubungan kekuatan tarik dengan temperature anil baja… 26
Gambar 2.12 Perubahan fasa pada baja hypoeutektoid………………... 27
Gambar 3.1 Mesin las titik tipe DN-16-1 AC Point Welder ................. 29
Gambar 3.2 Elektroda tembaga diameter 8 mm .................................... 30
Gambar 3.3 Jig yang telah terpasang pada mesin las titik..................... 30
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
Gambar 3.4 Benda kerja tampak samping, (a) susunan 1,8-3-2,2 mm,
(b) susunan 1,4-3-2,2 mm (c) susunan 1,2-3-2,2 mm ....... 32
Gambar 3.5 Benda kerja tampak atas .................................................... 32
Gambar 3.6 Mesin tarik geser dan hasil pengujian ............................... 34
Gambar 3.7 Ilustrasi pembebanan tarik geser pada sampel uji ............. 35
Gambar 3.8 Jenis perpatahan uji tarik geser pada sambungan .............. 35
Gambar 3.9 Skema uji kekerasan vikers secara diagonal ...................... 35
Gambar 3.10 Skema dan indentor hasil pengujian jejak vikers .............. 36
Gambar 4.1 Tampak atas hasil pengelasan titik logam tak sejenis ....... 42
Gambar 4.2 Tampak samping hasil pengelasan titik logam tak sejenis 43
Gambar 4.3 Struktur makro sambungan las .......................................... 43
Gambar 4.4 Hubungan antara tegangan listrik dan ketebalan cover
plate dengan diameter sisi antarmuka (FZAL) ................... 46
Gambar 4.5 Cavities terbentuk pada daerah tengah nugget .................. 47
Gambar 4.6 Stuktur mikro logam induk baja galvanis .......................... 48
Gambar 4.7 Struktur mikro logam induk alumunium paduan A5052 ... 49
Gambar 4.8 Skema daerah pengujian foto mikro .................................. 50
Gambar 4.9 Struktur mikro daerah HAZ dan nugget baja galvanis ...... 50
Gambar 4.10 Struktur mikro daerah HAZ dan nugget alumunium
A5052 ................................................................................ 53
Gambar 4.11 Lapisan reaksi antar muka A5052 dengan baja galvanis ... 57
Gambar 4.12 Pengaruh ketebalan cover plate terhadap kapasitas beban
dukung tarik geser sambungan las ..................................... 58
Gambar 4.13 Pengaruh tegangan listrik terhadap kapasitas beban
dukung tarik geser sambungan las ..................................... 59
Gambar 4.14 Hubungan antara parameter pengelasan terhadap mode
kegagalan sambungan las penampang patahan nugget
setelah mengalami uji tarik geser pada alumunium
A5052 ................................................................................ 60
Gambar 4.15 Hubungan antara parameter pengelasan terhadap mode
kegagalan sambungan las penampang patahan nugget
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
setelah mengalami uji tarik geser pada alumunium baja
galvanis .............................................................................. 61
Gambar 4.16 Perubahan spesimen las setelah uji tarik geser .................. 61
Gambar 4.17 Profil kekerasan diagonal pada tegangan listrik 2,30 V .... 63
Gambar 4.18 Profil kekerasan diagonal pada tegangan listrik 2,67 V .... 63
Gambar 4.19 Profil kekerasan diagonal pada tegangan listrik 3,20 V .... 64
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Parameter Pengelasan ........................................................ 10
Tabel 2.2 Sifat mekanik Alumunium paduan A5052 ........................ 20
Tabel 2.3 Sifat spesifik material baja dan alumunium paduan
A5052 ................................................................................ 25
Tabel 3.1 Komposisi kimia plat baja galvanis dan alumunium
paduan A5052 …………………………………………... 31
Tabel 3.2 Variasi tegangan listrik terhadap ketebalan cover plate … 33
Tabel 3.3 Jumlah spesimen pengujian …………………………….. 39
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user