Oleh: Yohanes Jeffry

2106100075

Dosen Pembimbing : Ir. Hari Subiyanto, Msc

Proposal Tugas Akhir

Abstrak Temperatur leleh Aluminium oksida (Al2O3) sangat tinggi dibandingkan dengan

aluminium itu sendiri. Sehingga pengelasan secara fusi memiliki banyak kekurangan. Alternatif lain pengelasan aluminium ini adalah menggunakan Friction stir welding (FSW). Friction stir welding adalah metode pengelasan friction welding yang prosesnya berada di bawah titik leleh aluminium. FSW memiliki beberapa parameter penting yaitu: kecepatan putaran tool, kecepatan pengelasan, sudut kemiringan tool, kedalaman ceburan tool (tool depth plunge), dan desain tool. Tool memiliki dua bagian penting yaitu bagian pin dan shoulder, tool ini diputar dan dimasukkan ke dalam material yang akan disambung. Panas dan tekanan yang dihasilkan dari gesekan dan tekanan shoulder tool antara tool dan material ini sangat berpengaruh terhadap kualitas hasil las-lasan.

Pada penelitian ini, diberikan variasi diameter shoulder tool sebesar 18 mm dan 20 mm; dan variasi kecepatan tool sebesar 800, 1000, 1200 RPM. Pada penelitian ini tekanan sepanjang pengelasan dianggap konstan karena kedalaman shoulder tool yang tercelup dalam material las dijaga sebesar 0,3mm. Hasil dari pengelasan akan diuji impact, kekerasan dan diamati struktur mikronya sehingga didapatkan pengaruh variasi diameter shoulder tool dan kecepatan tool terhadap impact strength, kekerasan dan struktur mikronya.

Dari penelitian ini didapat kesimpulan bahwa semakin besar diameter shoulder tool dan putaran tool pada Friction stir welding (FSW) maka Impact Strength yang dihasilkan akan meningkat. Semakin besar diameter tool yang digunakan pada pengelasan FSW maka kekerasan akan semakin meningkat, tetapi semakin besar putaran tool yang digunakan pada pengelasan FSW maka kekerasannya menurun. Pada penelitian ini juga didapatkan, struktur mikro pada logam las yang lebih halus dibandingkan dengan HAZ dan TMAZnya.

Latar belakang Adanya lapisan oksida, titik cair permukaan dan bagian dalam

Aluminium sangat berbeda, sehingga bagian dalam Aluminium lebih dulu meleleh dibandingkan bagian permukaannya bila dilakukan pengelasan fusi

Aluminium cair memiliki kelarutan hidrogen tinggi sehingga pada pendinginan cepat mudah terbentuk rongga halus

Temperatur pengelasan dibawah temperatur leleh aluminium

Perumusan Masalah Bagaimana pengaruh diameter shoulder tool dan

putaran tool terhadap impact strength hasil lasan untuk jenis aluminium seri 5083?

Bagaimana pengaruh diameter shoulder tool dan putaran tool terhadap kekerasan hasil lasan untuk jenis aluminium seri 5083?

Bagaimana pengaruh diameter shoulder tool dan putaran tool terhadap metalografi hasil lasan untuk jenis aluminium seri 5083?

Batasan Masalah Komposisi Aluminium homogen Residual Stress pada proses pengelasan diabaikan Pengelasan dilakukan pada suhu ruangan konstan Tekanan sepanjang pengelasan konstan Kecepatan pengelasan konstan

Tujuan Penelitian Menganalisa pengaruh diameter shoulder tool dan

putaran tool pada Friction stir welding (FSW) terhadap impact strength hasil pengelasan Aluminium seri 5083

Menganalisa pengaruh diameter shoulder tool dan putaran tool pada Friction stir welding (FSW) terhadap kekerasan hasil pengelasan Aluminium seri 5083

Menganalisa pengaruh diameter shoulder tool dan putaran tool pada Friction stir welding (FSW) terhadap metalografi hasil pengelasan Aluminium seri 5083

Aluminium Tahan korosi, paling kuat dari semua paduan non-heat

treatable Banyak di aplikasikan di berbagai bidang Pada penelitian ini menggunakan seri 5083 Kendala pada pengelasan aluminium.

FSW Proses secara umum

Parameter Pada Proses Pengelasan Friction stir welding Kecepatan Putaran Tool Kecepatan Pengelasan (Travel

Speed) Sudut Kemiringan (Tilt Angle) Kedalaman Ceburan Tool

(Tool Plunge Depth) Disain Tool

Desain Tool Tool Grip Tool Shoulder Pin

Energi panas yang terjadi antara tool dan material secara Teori.

ω = kecepatan angular P = Tekanan antar permukaan µ = koefisien gesek T= Interfacial Shear Strength pada temperatur tertentu

Sliding

Sticking

Daerah Terpengaruh oleh Pengelasan

Flow Chart Penelitian Start

Studi literatur

Proses Pembuatan tools dan perlengkapan FSW

Penentuan Parameter tetap: 1. Shoulder tool depth 0.3 mm 2. Sudut inklinasi 2° 3. Dwell time 10 s 3. Travel speed ± 0.3mm/s

Proses pengujian: 1. Impact tes 2. Uji kekerasan 3. Metalografi

Proses pengelasan dg variasi parameter: 1.Diameter Shoulder (18; 20 mm) 2. Putaran tool (800; 1000; 1200 rpm)

Analisis data & kesimpulan

Selesai

Data spesimen alumunium 5083

tebal 8mm

Mengetahui pengaruh perubahan diameter

shoulder dan perubahan kecepatan tool terhadap

kekuatan impact, kekerasan dan metalografi

hasil pengelasanahuo

Material Aluminium Aluminium Alloy seri 5083 Dimensi specimen yang akan dilakukan pengelasan adalah sebagai

berikut : Panjang : 200 mm Lebar : 150 mm Tebal : 8 mm Jumlah specimen : 12 buah (6 pasang)

Disain Tool Tool yang akan digunakan pada penelitian tugas

akhir ini terbuat dari spesial K-100 sebagai shoulder dan material HSS sebagai pin untuk dapat digunakan pada mesin milling. Tool terdiri dari 2 bagian, yaitu shoulder dan pin berbentuk straight square dengan ukuran sebagai berikut:

Panjang pin : 7.6 mm Diameter shoulder : 18, 20 mm Diagonal pin : 6 mm

2

4 3

1

1. Pin tool

2. Fixing screw

3. Shoulder tool

4. Pushing screw

Tahap tahap pengelasan

ω

8mm

2°

2°

0.3m

m

ω

8mm

Dwell time 10s

2°

ω

8mm

Travel speed

Impact test ∅shoulder (mm)

Kecepatan tool (rpm)

Energy (kpm)

IS (kpm/m2)

IS rata2 (kpm/m2)

18

800

0,7 10937,5

9635 0,5 7812,5

0,6 10156,25

1000 0,9 14062,5

15625 1,1 17187,5 1 15625

1200 1,6 24218,75

23698 1,5 23437,5 1,5 23437,5

20

800 1,1 17187,5

16667 1,1 17187,5 1 15625

1000 2,2 34375

37500 2,1 32812,5 2,9 45312,5

1200 3,7 57812,5

49479 2,8 43750 3 46875

Base metal 4,8 75000 4,2 65625 66146 3,7 57812,5

5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000

600 800 1000 1200 Im

pact

Str

engt

h kp

m/m

m^2

kecepatan tool

RPM

impact strength rata-rata

18mm

20mm

∅ shoulder tool

Uji kekerasan Pengujian kekerasan (HVN)

Diameter

Shoulder (mm)

Kecepata

n putaran

(rpm)

wn(1) haz(2) bm(3)

18

800 44,4 39,4 48,1

1000 43,7 38,9 48,1

1200 43,5 38,9 47,9

20

800 46,8 42,2 48,2

1000 45,7 41,1 48,1

1200 44,4 41,6 48,4

36

38

40

42

44

46

48

50

800 1000 1200

HV

N

rpm

Vickers 18mm

wn

haz

36

38

40

42

44

46

48

50

800 1000 1200

HV

N

rpm

Vickers 20mm

wn

haz

metalografi makro

b

a

d

c f

e

Metalografi Mikro

a b c

d e f

Weld nugget

Metalografi • Mikro TMAZ

a b c

d e f

Metalografi Mikro HAZ

a b c

d e f

Kesimpulan Semakin besar diameter shoulder dan kecepatan putaran tool

maka Impact strength pada sambungan las juga akan semakin meningkat. Impact strength terbesar didapat dengan menggunakan diamater shoulder 20mm dan kecepatan putaran tool 1200rpm sebesar 49479 kpm/m2

Semakin besar diameter shoulder yang digunakan pada saat pengelasan, akan mengakibatkan peningkatan kekerasan .

Semakin besar kecepatan putaran tool akan mengakibatkan kekerasan yang menurun. Kekerasan tertinggi terdapat pada pengelasan friction stir welding dengan menggunakan diameter shoulder 20mm dan kecepatan putaran 800rpm.

Untuk hasil dari foto mikro, bentuk butir pada weld nugget lebih halus dibandingkan dengan HAZ dan TMAZnya.