pengaruh variasi kecepatan pengelasan terhadap …eprints.umm.ac.id/59215/1/pendahuluan.pdf ·...

PENGARUH VARIASI KECEPATAN PENGELASAN

TERHADAP DISTORSI, KEKUATAN TARIK

DAN KEKERASAN SAMBUNGAN HASIL

PENGELASAN GESEK PUNTIR (FRICTION STIR WELDING)

PADA BAHAN ALUMUNIUM 5083

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

IVAN GIO FANANI AHMAD

201510120311097

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2020

vii

ABSTRAK

Pengelasan merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dari peningkatan

pengembangan industri, sebab pengelasan memiliki peran utama pada bidang

teknik dan perbaikan produksi. Friction Stir Welding (FSW) merupakan sebuah

metode termomekanik dengan memanfaatkan energi panas pada proses gesekan

antara tool dengan benda kerja yang dilas.Friction stir welding (FSW) memiliki

kelebihan biaya produksinya rendah dan sambungan yang dihasilkan berkualitas

baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil distorsi dan sifat mekanik

material melalui uji tarik dan kekerasan dari pengelasan Friction Stir Welding

dengan variasi feed rate. Material yang digunakan adalah Alumnium tipe 5083

dengan ketebalan 4mm. Proses pengelasan menggunakan putaran tool 1320RPM,

dengan feed rate 20 mm/min, 40 mm/min,dan 60 mm/min. Pengujian yang

dilakukan yaitu uji distorsi, uji tarik, dan uji kekerasan. Hasil penelitian

menunjukkan variasi feed rate 60 mm/mnt menunjukkan nilai distorsi yang

terbaik. Untuk pengujian tarik variasi feed rate 20 mm/mnt memiliki nilai kuat

tarik yang baik yaitu 209,393 Mpa. Dan untuk pengujian kekerasan variasi feed

rate 40 mm/mnt nilai rata-rata tertinggi terletak pada daerah weld metal dengan

nilai 41,64 kg/mm2, tertinggi kedua terletak pada daerah HAZ dengan nilai 39,19

kg/mm2, serta tertinggi terakhir terletak pada daerah base metal dengan nilai 35,66

kg/mm2.

Kata Kunci: FSW, Alumunium, Feed Rate, Distorsi, Sifat Mekanik

viii

ABSTRACT

Welding is an inseparable part of increasing industrial development, because welding

has a major role in engineering and improving production. Friction Stir Welding (FSW)

is a thermomechanical method by utilizing thermal energy in the friction process between

the tool and the welded workpiece. Friction stir welding (FSW) has the advantage of low

production costs and good quality of the joints. This study aims to determine the results of

the distortion and mechanical properties of the material through tensile and hardness

testing of Friction Stir Welding with variations in feed rate. The material used is

Alumnium type 5083 with a thickness of 4mm. The welding process uses a 1320RPM tool

rotation, with feed rates of 20 mm / min, 40 mm / min, and 60 mm / min. Tests carried out

are the distortion test, tensile test, and hardness test. Tests carried out are the distortion

test, tensile test, and hardness test. The results showed a variation of feed rate of 60 mm /

min showed the best distortion value. For tensile testing the feed rate variation of 20 mm /

min has a good tensile strength value of 209,393 MPa. for testing the hardness of the feed

rate variation 40 mm / min the highest average value is located in the weld metal area

with a value of 41.64 kg / mm2, the second highest is located in the HAZ region with a

value of 39.19 kg / mm2, and the last highest lies in the area base metal with a value of

35.66 kg / mm2.

Keywords: FSW, Aluminum, Feed rate, distortion, mechanical properties.

ix

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan syukur kehadirat Allah SWT yaitu pemilik alam

semesta dengan segala isinya. Atas rahmat dan hidayah-Nya yang telah

dicurahkan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan yang berjudul

“PENGARUH VARIASI KECEPATAN PENGELASAN TERHADAP

DISTORSI, KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN SAMBUNGAN

HASIL PENGELASAN GESEK PUNTIR (FRICTION STIR WELDING)

PADA BAHAN ALUMUNIUM 5083”, guna memenuhi persyaratan untuk

menyelesaikan program Strata 1 (S1) pada Jurusan Teknik Mesin , Fakultas

Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang.

Tugas akhir ini tidak akan tersusun dengan baik tanpa adanya bantuan dan

dukungan dari berbagai pihak dalam segi moril maupun materil. Oleh karena itu

segala ungkapan terima kasih dipersembahkan kepada:

1. ALLAH SWT dengan segala rahmat serta karunia-Nya yang memberikan

kekuatan dan kelancaran dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Kedua orang tua saya, Ibu Mufadlilah dan Bapak Ahmad Aidin yang selalu

memberikan do’a, restu, semangat serta bantuan material bagi penulis dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Dr. Nur Subeki., ST., MT selaku dosen pembimbing I yang selalu

memberi saran, nasehat, semangat, dan perbaikan selama penyusunan tugas

akhir ini.

4. Bapak Dr. Ir. Achmad Fauzan HS., MT selaku dosen pembimbing II yang

sangat membantu didalam memberikan bimbingan serta arahan dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Jajaran dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah mengajar dan memberi

bantuan ilmu selama pendidikan di Universitas Muhammadiyah Malang.

6. Teman-teman bimbingan yang selalu memberikan saran dan dukungan

didalam penyusunan tugas akhir ini.

x

7. Keluarga besar angkatan 2015 khususnya teman kelas B yang selalu

memberikan dukungan dan cacian yang membangun selama 4 tahun lebih ini.

8. Keluarga besar Himpunan Mahasiswa Mesin (HMM) yang selalu memberikan

moivasi dan dukungan dalam penyelsaian tugas akhir ini.

9. Keluarga besar Senat Mahasiswa Universitas yang pernah berjuang bersama

dan selalu support selama ini.

10. Teman – teman HIMARATIH yang pernah bekerja sama di kampus tercinta

untuk sosialisasi kampus dan selalu dukung saya.

11. Untuk adik saya M yazid arrosid yang selalu dukung dan selalu do’a in saya

dalam perjungan selama ini

12. BOOMERANG FT terimakasih banyak sudah berjuang dan berprestasi di

kampus UMM.

13. Tata usaha jurusan teknik mesin yang selalu membantu administrasi serta

informasi untuk mempermudah dalam proses penyelasaian tugas akhir dengan

baik.

14. Terimakasih alphana fitroh saktiaji yang selalu membantu dalam proses

penyelesaian tugas akhir ini dan setia menunggu hingga bisa selesai bersama

dalam tugas akhir ini.

15. Terimakasih Shintya Budianti yang selalu support dan selalu membantu dalam

penyelasaian tugas akhir ini serta selalu memotivasi ketika dalam keadaan

down untuk lebih giat lagi dalam menyelasaikan tugas akhir.

xi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ………………………………………………………….…....i

POSTER………………………………………………………………...….....….ii

LEMBAR PENGESAHAN……..……………………………..………………..iii

LEMBAR ASISTENSI……………………………………………..…………...iv

LEMBAR ASISTENSI………………………………………..…………………v

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS…………………………...……vi

ABSTRAK……………………………………...……………………………….vii

ABSTRACT……………………………………...……………………..………viii

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

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

DAFTAR TABEL………………………………………..………….....……......xv

DAFTAR GAMBAR………………………………...…………....……....……xvi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1

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

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................. 3

1.3. Tujuan Penelitian ................................................................................... 3

1.4. Manfaat Penelitian ................................................................................. 3

1.5. Batasan Masalah .................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 4

2.1. Pengelasan ............................................................................................. 4

2.2. Friction Stir Welding ............................................................................. 5

2.3. Kelebihan dan Kekurangan Friction Stir Welding .................................. 5

2.4. Prinsip Kerja Friction Stir Welding ........................................................ 6

xii

2.5. Pengaplikasian Friction Stir Welding ..................................................... 8

2.6. Alumunium............................................................................................ 8

2.7. Sifat Mekanik ...................................................................................... 11

2.7.1. Uji Tarik ................................................................................. 11

2.7.2. Uji Kekerasan ......................................................................... 11

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................. 13

3.1. Jenis Penelitian .................................................................................... 13

3.1.1. Variabel Bebas........................................................................ 13

3.1.2. Varibel Terikat........................................................................ 14

3.1.3. Variabel Terkontrol ................................................................. 14

3.2. Diagram Alir Penelitian ....................................................................... 14

3.3. Waktu dan Lokasi Penelitian ................................................................ 16

3.4. Alat dan Bahan yang Digunakan Dalam Penelitian .............................. 16

3.4.1. Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian .................................. 16

3.4.2. Bahan Penelitian ..................................................................... 23

3.5. Tahapan – Tahapan Pelaksanaan Eksperimen....................................... 24

3.5.1.Persiapan Bahan Untuk Proses Pengelasan Friction Stir Welding.24

3.5.2. Persiapan Alat Untuk Proses Pengelasan Friction Stir Welding ... 24

3.5.3. Tahapan - Tahapan Pengelasan Friction Stir Welding ................. 24

3.6. Hasil Pengelasan Tiga Variasi Kecepatan Pengelasan l yang Berbeda .. 25

3.7. Tahapan – Tahapan Pembuatan Spesimen ............................................ 27

3.7.1. Pembuatan Spesimen Pengujian Distorsi ................................ 28

3.7.2. Pembuatan Specimen Pengujian Tarik .................................... 29

3.7.3. Pembuatan Specimen Pengujian Kekerasan Mikro Vikers ....... 30

xiii

3.8. Tahapan – Tahapan Pelaksanaan Pengujian Spesimen .......................... 30

3.8.1. Pelaksanaan Pengujian Distorsi ............................................... 30

3.8.2. Pelaksanaan Pengujian Tarik................................................... 31

3.8.3. Pelaksanan Pengujian Kekerasan Mikro Vickers...................... 32

3.9. Teknik Pengumpulan Data ................................................................... 33

3.9.1. Tabel Data Hasil Pengujian Distorsi ........................................ 34

3.9.2. Tabel Data Awal Spesimen Sebelum Pengujian Tarik ............. 34

3.9.3. Tabel Data Hasil Perhitungan Spesimen Pengujian Tarik ........ 35

3.9.4. Tabel Data Hasil Pengujian Kekerasan.................................... 35

3.10. Analisa Data ..................................................................................... 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................... 37

4.1. Hasil Penelitian .................................................................................... 37

4.1.1. Foto Spesimen Uji Distorsi Hasil Pengelasan Tiga Variasi

Kecepatan ............................................................................................ 38

4.2. Analisis Data Penelitian ....................................................................... 39

4.2.1. Analisa Data Penelitian Uji Distorsi ........................................ 39

4.3. Pembahasan ......................................................................................... 42

4.3.1. Pembahasan Hasil Analisa Data Penelitian Uji Distorsi ........... 42

4.4. Data Hasil Pengujian Tarik .................................................................. 45

4.5. Data Hasil Pengujian Kekerasan .......................................................... 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 51

5.1. Kesimpulan.......................................................................................... 51

5.2. Saran ................................................................................................... 51

xiv

DAFTAR PUSTAKA……..…………………………………………………….52

LAMPIRAN…………………………………………………………………......55

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data Awal Spesimen Uji Tarik ........................................................... 45

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Spesimen Uji Tarik ................................................ 45

Tabel 4.3 Hasil Uji Kekerasan Dengan Variasi Feed Rate 20 mm/mnt ............... 48



xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip Kerja Friction Stir Welding .................................................. 7

Gambar 2.2 Tool Friction Stir Welding ................................................................ 7

Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian ……………………………………………15

Gambar 3.2 Mesin Pemotong Pelat .................................................................... 17

Gambar 3.3 Mesin Frais ..................................................................................... 17

Gambar 3.4 Penjepit Spesimen ........................................................................... 18

Gambar 3.5 Tool HSS ........................................................................................ 18

Gambar 3.6 Gerinda Tangan .............................................................................. 19

Gambar 3.7 Penggaris ........................................................................................ 19

Gambar 3.8 Jangka Sorong ................................................................................ 20

Gambar 3.9 Cekam Pelat Pengujian Distorsi ...................................................... 20

Gambar 3.10 Dial Indicator ............................................................................... 21

Gambar 3.11 Alat Uji Tarik ............................................................................... 21

Gambar 3.12 Alat Uji Kekerasan Mikro Vickers ................................................. 22

Gambar 3.13 Desain Pelat Aluminium Seri 5083 ............................................... 23

Gambar 3.14 Pelat Aluminium Seri 5083 ........................................................... 23

Gambar 3.15 Proses Pengelasan Friction Stir Welding ....................................... 25

Gambar 3.16 Bagian Atas Hasil eksperimen pengelasan spesimen dengan variasi

kecepatan pengelasan 20 mm/menit ................................................................... 25

Gambar 3.17 Bagian Bawah Hasil eksperimen pengelasan spesimen dengan

variasi kecepatan putaran 20 mm/menit .............................................................. 25

xvii


variasi kecepatan pengelasan 40 mm/menit. ....................................................... 26


variasi kecepatan pengelasan 40 mm/menit. ....................................................... 26

Gambar 3.20 Bagian Atas Hasil eksperimen pengelasan spesimen dengan variasi



variasi kecepatan pengelasan 60 mm/menit ........................................................ 27

Gambar 3.22 Spesimen pengujian distorsi eksperimen pengelasan dengan variasi


Gambar 3.23 Spesimen pengujian distorsi eksperimen pengelasan dengan variasi


Gambar 3.24 Spesimen pengujian distorsi eksperimen pengelasan variasi


Gambar 3.25 Spesimen Benda Uji Tarik Sesuai Standar ASTM E8 .................... 29

Gambar 3.26 Proses Pengukuran Distorsi ........................................................... 31

Gambar 3.27 Skema Pengujian Kekerasan Mikro Vickers .................................. 32

Gambar 3.28 Alat Pengujian Kekerasan Mikro Vickers ...................................... 33

Gambar 4.1 foto spesimen uji distorsi hasil pengelasan Variasi kecepatan

pengelasan 20 mm/menit…………………………………………………………38


pengelasan 40mm/menit..................................................................................... 38


pengelasan 60 mm/menit.................................................................................... 38

xviii

Gambar 4.4 Grafik 3D permukaan pengujian distorsi variasi kecepatan pengelasan

20 mm/menit ...................................................................................................... 39


40 mm/menit ...................................................................................................... 40


60 mm/menit ...................................................................................................... 41

Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Panjang Terhadap Distorsi Pada Baris 10 mm ...... 42

Gambar 4.8 Grafik Pengaruh Panjang Terhadap Distorsi Pada Baris 110 mm .... 43

Gambar 4.9 Grafik Pengaruh Panjang Terhadap Distorsi Pada Baris 210 mm .... 43

Gambar 4.10 Grafik Pengaruh Kecepatan Pengelasan Terhadap Tegangan Tarik 46

Gambar 4.11 Grafik Pengaruh Kecepatan terhadap Nilai kekerasan ................... 49

52

DAFTAR PUSTAKA

Budi, Muhammad, Et Al. Pengaruh Feed Rate Dan Kecepatan Putar Pin Tool

Friction Stir Welding ( Fsw ) Terhadap Kekuatan Tarik Dan Kekerasan

Aluminium 5052. Vol. 2, No. 2, 2018, Pp. 83–95.

Farid, Robi, And Abdurachman Wahid. P K P T S M S A P 5052-H32 P F S W.

No. 2018, 2019, Pp. 9–18.

Fema, Jurnal, And Jurnal Fema. Pengaruh Putaran Dan Kecepatan Tool

Terhadap Sifat Mekanik Pada Pengelasan Friction Stir Welding Aluminium

5052. Vol. 2, 2014, Pp. 23–27.

Hamid, Abdul. Deutsche Industrie Norman ). 2016. Pp. 26–36.

Industri, Jurusan Teknik, Et Al. Analisis Variasi Arus Las 125 , 150 , Dan 175

Pada Pengelasan Alur V , 60 O ( One Side Welding ) Terhadap Distorsi Dan

Kekuatan Tarik Las Baja Karbon. Vol. 12, 2014, Pp. 99–104.

Mikro, Struktur, Et Al. 22 Pengaruh Besar Aliran Gas Terhadap Cacat Porositas

Dan Struktur Mikro Hasil Pengelasan Mig Pada Paduan Aluminium 5083

Salahuddin Junus 1. Vol. 4, 2011, Pp. 22–31.

Nurdiansyah, Fery, Et Al. Pengaruh Rpm Terhadap Kualitas Sambungan Dan

Metalurgi Las Pada Joint Line Untuk Aluminium Seri 5083 Dengan Proses

Friction Stir Welding. Vol. 1, 2012, Pp. 55–58.

Of, Analysis, And Mechanical Properties. Analisa Sifat Mekanik Dan Struktur

Mikro Pada Proses Friction Stir Welding Alumunium 5052 Analysis Of

Mechanical Properties And Micro Structure In The. Pp. 70–82.

Pengaruh, Analisa, Perbedaan Feed, Et Al. Jurnal Teknik Perkapalan. Vol. 5, No.

2, 2017, Pp. 473–81.

Pengaruh, Analisa, Perbedaan Diameter, Et Al. Jurnal Teknik Perkapalan. Vol. 7,

No. 1, 2019, Pp. 1–9.

Perkapalan, Jurusan Teknik, Et Al. Pengaruh Kuat Arus Listrik Dan Sudut

53

Kampuh V Terhadap Kekuatan Tarik Dan Tekuk Aluminium 5083. Vol. 4, No. 1,

2016, Pp. 256–64.

Prawira, Muhammad Zaki, And Sarjito Joko Sisworo. Pengaruh Perbedaan Suhu

Terhadap Kekuatan Impact Alumunium 5083 Hasil Pengelasan Tungsten

Inert Gas. Pp. 362–70.

Santosa, Puguh Budi, And Abdul Qolik. Pengaruh Pola Gerak Elektroda Pada

Proses Pengelasan Baja St 37 Dengan Las Smaw Terhadap Sudut Distorsi

Dan Kekuatan Tarik. Vol. 1, 2018, Pp. 1–11.

Stir, Friction, Et Al. Sifat Mekanik Dan Struktur Mikro Aluminium Aa1100 Hasil

Pengelasan Friction Stir Welding Dengan Variasi Feed Rate Moh. Indra P,

Mahros Darsin, Sumarji. 1991, Pp. 15–22.

Studi Pengelasan Friction Stir Welding ( Fsw ) Pada Aa-7075 Dengan Fe

Menggunakan Variasi Feedrate 30. 2018.

Sudrajat, Angger, And Jurnal Rotor. Analisis Sifat Mekanik Hasil Pengelasan

Aluminium Aa 1100 Dengan Metode Friction Stir Welding (Fsw) Angger

Sudrajat F.P. 1 , Sumarji 2 , Mahros Darsin 3. Vol. 5, 2012, Pp. 8–17.

Sugito, Bibit, Et Al. Pengaruh Kedalaman Pin ( Depth Plunge ) Terhadap

Kekuatan Sambungan Las Pada Pengelasan Gesek Al . 5083. 2016, Pp. 94–

100.

Suyuti, Muhammad Arsyad, Et Al. Optimasi Kualitas Hasil Pengelasan Friction

Stir Welding ( Fsw ) Sambungan Similar Paduan Aluminium Aa 6061 A ).

Uji Tarik B ). Uji Kekerasan Hb. Vol. 2017, 2017, Pp. 35–40.

Teknik, Aplikasi, Et Al. Pengaruh Diameter Shoulder Pada Friction Stir Welding

Aluminum 5083 Terhadap Sifat Mekanis Bahan. No. November, 2018, Pp.

21–22.

Wijayanto, Jarot, Et Al. Friction Stir Welding / Fsw Pada Paduan Aluminium Seri

6061 Dan 2024.

Wijayanto, Jarot, And Agdha Anelis. Pengaruh Feed Rate Terhadap Sifat

Mekanik Pada Pengelasan Friction Stir Welding Alumunium 6110. Vol. 2,

54

No. 1, 2010, Pp. 19–28.

Waratama Edy. Studi Pengelasan Friction Stir Welding (FSW) Pada AA-7075

dengan Fe Menggunakan Variasi Feedrate 30 mm/menit, 40 mm/menit, dan

50 mm/menit. Tugas Akhir, Jurnal Tugas. Jurnal Tugas Akhir 1.2018.Pp. 1–

pengaruh variasi kecepatan pengelasan terhadap …eprints.umm.ac.id/59215/1/pendahuluan.pdf ·...

Documents