studi sifat mekanik pada sambungan las · pdf filefriction stir welding logam tak sejenis...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

STUDI SIFAT MEKANIK PADA SAMBUNGAN LASFRICTION STIR WELDING LOGAM TAK SEJENIS

ANTARA BAJA KARBON ST.37 DAN ALUMINIUM AA 5052DENGAN PIN KONUS DAN PREHEAT

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syaratuntuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

SAPTO RIYATNONIM. I1409024

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA2015


commit to user

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS SEBELAS MARET. FAKULTAS TEKNIK

,URUSAN TEKNIK MESINJI. lr. Sutami 36A Surakarta tlp. 0271632163 web: http://mesin.ft.uns.ac.id

SURAT TUGAS PEMqIMBING DAN PENGU'I TUGAS AKHIRPROGRAM SARJANA TEKNIK MESIN UNS

Program'Studi :S1 Non RegulerNomor : O553/TA/S 1/O8/2O14

:SAPTO RIYATNO

:114O9024

:llmu Bahan:Dr. TRIYONO, ST., MT./L97 406251999031002:NURUL MUHAYAT, ST,MT/197OO3231998O21OOL: 1. TEGUH TRIYONO, ST MEng/ 1971O43O1998O21OO12. Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T./ X.971O1O319970210013. lndri Yan i n gsi h, S.T., M.T/ 19860T O42OL2L22AO4

Mata Kuliah PendukungI.TEKNOLOG| pE NG ELASAN(MSO5O53-10)2. METATURGt FtSIK(MS34O12-10)3.TEKNOLOG! SERBUK(MSO4O23-10)

JudulTugas Akhir

"STUDI SIFAT MEKANIK PADA SAMBUNGAN LASFRICTION STIR WELDING LOGAM TAK SETENIS ANTARA

Nama

N!M

Bidang

Pembimbing 1

Pembimbing 2

Penguji

BA,A KARBON ST.37 DAN ALUMINIUM AA 5052DENGAN PIN KONUS DAN PREHEAT''

O14-08-27 13:O6:42Teknik Mesin,

suslLo, sr,MT131997021001

-:*busan :

- l/ahasiswa ybs.I lcsen Pembimbing TA ybs.: (:ordinator TA..1. l-< n

rE Hal ldari thal.


commit to user

STUDI SIFAT MEKANIK PADA SAMBUNGAN LASFRICTION,S.rIN WELDING LOGAM TAK SEJENIS


Disusun oleh :,ruSaDto Riyatno

NIM. 11409024

Pembimbing I

Dr. Triyono. ST.. MT.}\IIP. 1974A6251999A3rc02

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Kamis tanggal30 April 2015 :

Teguh Triyono . ST.. M.EngNrP. 197 10430 I 998021 001

Heru Sukanto. ST.. MTNrP. 1972}nfi997121001

Indri Yaningsih. ST.. MTNIP. I 986070 42012122004

Mengetahui:

Pembimbing II

NIP. 197 003231998021 00 I

1.

2.

3.

DR.ENG. Syamsul Hadi..ST.. MTNrP. 197 106 I 5 1998021 002

Koordinator Tuffiilo, S.T.. M.T.

9720313t997A2 I 00 I

11r


commit to user

iv

STUDI SIFAT MEKANIK PADA SAMBUNGAN LASFRICTION STIR WELDING LOGAM TAK SEJENIS


Sapto RiyatnoJurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas MaretJl. Ir. Sutami 36 A Solo 57126

Email: [email protected]

Abstrak

Penelitian ini mempelajari sambungan las logam tak sejenis Baja Karbon

St.37 dan Aluminium AA 5052. Pin konus dan preheat dengan nyala Oxy –

Asitelin digunakan dalam proses friction stir welding. Friction Stir Welding

dioperasikan dengan angka putaran 630 rpm, kecepatan gerak meja 25 mm/menit,

32 mm/menit dan 40 mm/menit dengan kedalaman pembenaman tool 2,95mm.

Welding tool terbuat dari bahan Bohler Amutit yang dikeraskan mencapai 59 HRc

dengan penampang pin berbentuk konus. Pengujian yang dilakukan dalam

penelitian ini adalah uji tarik, uji tekuk, uji kekerasan, pengamatan foto makro dan

struktur mikro. Hasil pengujian mekanis menunjukkan bahwa kekuatan tertinggi

pada uji tarik dan tekuk terdapat pada hasil pengelasan dengan welding speed 32

mm/menit. Pada pengujian kekerasan, nilai kekerasan dipengaruhi oleh ukuran

butir yang keberadaannya dihasilkan oleh temperatur pada saat proses pengelasan

dan penyambungan logam Al – Fe menghasilkan sambungan inter – metallic

compounds dimana sambungan tersebut mempengaruhi kekerasan pada

pengelasan.

Kata kunci:Friction Stir Welding,logam tak sejenis ,welding speed, kekuatan

mekanis


commit to user

v

THE STUDY OF MECHANICAL CHARACTERIZATIONIN DISSIMILAR FRICTION STIR WELDING

BETWEEN CARBON STEEL ST. 37 ANDALUMUNIUM AA 5052

BY USING CONES PIN AND PREHEAT

Sapto RiyatnoMechanical Engineering Department

Faculty of Engineering, Sebelas Maret UniversityJl. Ir. Sutami 36 A Solo 57126

Email: [email protected]

Abstract

This research studied of dissimilar metal friction stir welding between

carbon steel St. 37 and Aluminum AA 5055. Cones pin and Oxy Acytelin torch

were used in preheat the friction stir welding process. Friction Stir Welding

process were conducted with rotation tool at 630 rpm, various welding speed of

25 mm/ minutes, 32 mm/minutes and 40 mm/ minutes and the tool depth plunge

of 2,95 mm. Welding tool was made of Bohler Amutit which is harden by 59 HRc

with cones pin. Tensile strength, bending strength, hardness, and micro structure.

were investigated todetermine the physical dan mechanic properties of weld joint.

The welding speed of 32 mm/ minutes result in the best FSW, it’s tensile strength

was 89 Mpa, face bending strength was 389,440 Mpa and root bending strength

was 327,379 Mpa. The result of hardness, value of the hardness is affected by the

grain size were its appearance is caused by temperature during the welding

process and joint dissimilar metal Al – Fe result inter – metallic compounds joint,

were the joint affected the hardness of welding

Key words: Friction Stir Welding, dissimilar metal, welding speed, mechanicalstrength.


commit to user

vi

MOTTO

Untuk segala sesuatu ada masanya, untuk apa pun di bawah langit ada

waktuya

Ada waktu untuk lahir, ada waktu untuk meninggal, ada waktu untuk

menanam, ada waktu mencabut yang ditanam

Ada waktu untuk menangis, ada waktu untuk tertawa, ada waktu untuk

meratap; ada waktu untuk menari;

Ada waktu untuk mengasihi, ada waktu untuk membenci, ada waktu untuk

perang, ada waktu untuk damai

Ia membuat segala sesuatu indah pada waktunya, bahkan Ia memberikan

kekekalan dalam hati mereka. Tetapi manusia tidak dapat menyelami pekerjaan

yang dilakukan Allah dari Awal sampai akhir.

Dan bahwa setiap orang dapat makan, minum dan menikmati kesenangan

dalam segala jerih payahnya, itu juga adalah pemberian Allah.

Persembahan

Dengan kerendahan hati kupersembahkan karya sederhana ini kepada :

Istri dan kedua anakku yang memaknai hidupku

Bapak dan almarhum Ibu yang mengajarkan prinsip hidup

Saudara -saudaraku yang mengasihiku

Teman-teman UNS – ATMI yang membuat suasana kuliah dan kerja

penuh dengan semangat dan kegembiraan

Almamaterku


commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Allah yang telah melimpahkan segala rahmat dan

berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir penelitian

yang berjudul “Studi sifat mekanik pada sambungan Friction Stir Welding logam

tak sejenis antara baja karbon St.37 dan Aluminium AA 5052 dengan pin konus

dan preheat” dengan baik. Maka dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan

terima kasih kepada:

1. Tuhan Yesus Kristus yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

2. Bapak Dr. Triyono, ST., MT, .selaku pembimbing I dan Bapak Dr. Nurul

Muhayat, S.T., M.T., selaku pembimbing II yang dengan sabar

mengarahkan dan membimbing sehingga penulis dapat menyelesaikan

laporan tugas akhir ini.

3. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T.,M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Bapak Danardana , S.T.,M.T., selaku Ketua Program Studi S1 Non-Reg

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

5. Dosen-dosen Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat

bagi penulis selama ini.

6. Para staf dan karyawan Jurusan Teknik Mesin, atas segala kesabaran dan

pengertiannya dalam memberikan bantuan dan fasilitas demi kelancaran

penyelesaian skripsi ini.

7. Rekan – rekan Instruktor WAP, CT dan WAD di Politeknik ATMI

Surakarta yang sudah banyak membantu dalam mempersiapkan dan

menyelesaikan percobaan pengelasan dalam tugas akhir ini.

8. Rekan – rekan Logistik dan MDC di PT. ATMI Solo yang banyak

membantu dalam pekerjaan selama penulis absen untuk penyelesaian tugas

akhir ini.

9. Rekan-rekan sesama mahasiswa Swadaya Transfer 2009, atas segala

kekompakan dan kerjasamanya.

10. Rekan - rekan satu tim FSW Supriyadi, Indra, Handi, Radian atas kerja

sama, kekompakan, semangat, dan keceriaan selama penyelesaian tugas

akhir ini.


commit to user

viii

11. Lisa, Abel dan Muel atas dukungan dan kesabarannya mendampingi

penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. This is all for you

12. Seluruh pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, atas

segala bimbingan, bantuan, kritik dan saran dalam penyusunan skripsi ini.

Penulis juga menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat

penulis harapkan.

Surakarta, 30 April 2015


commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman

Abstrak........................................................................................................... iv

Kata Pengantar............................................................................................... vii

Daftar Isi........................................................................................................ ix

Daftar Tabel................................................................................................... xi

Daftar Gambar............................................................................................... xii

Daftar Lampiran.............................................................................................xv

BAB I. PENDAHULUAN

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

1.2 Perumusan Masalah........................................................................2

1.3 Batasan Masalah.............................................................................2

1.4 Tujuan ............................................................................................3

1.5 Manfaat ..........................................................................................3

1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................3

BAB II. LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka............................................................................ 5

2.2 Prinsip Kerja Friction Stir Welding (FSW).................................... 7

2.3 Parameter Friction Stir Welding.....................................................9

2.3.1 Tool…….............................................................................. 9

2.3.2 Kecepatan Putar Tool ......................................................... 10

2.3.3 Kecepatan Pengelasan......................................................... 10

2.3.4 Depth Plunge ...................................................................... 11

2.3.5 Preheating ........................................................................... 11

2.4 Aluminium Paduan ....................................................................... 12

2.4.1 Aluminium Paduan 5052 .....................................................14

2.5 Baja Karbon Rendah St. 37 .......................................................... 15

2.6 Pengujian Spesimen ...................................................................... 17

2.6.1 Pengujian Tarik……………................................................ 17

2.6.2 Pengujian Tekuk……………….......................................... 18

2.6.3 Pengujian Kekerasan…………............................................ 19


commit to user

x

2.6.4 Pengujian Struktur Mikro dan Foto Makro......................... 19

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Bahan Penelitian…….................................................................... 21

3.2 Peralatan Penelitian……................................................................ 22

3.3.1 Peralatan Untuk Pembuatan Spesimen dan Proses

Pengelasan ………………................................................. 22

3.3.2 Peralatan Untuk Pengujian Spesimen..................................26

3.4 Pelaksanaan Pengelasan……........................................................ 27

3.4.1 Parameter Pengelasan……………......................................27

3.4.2 Proses Pengelasan……………............................................28

3.5 Pengujian Spesimen Hasil Pengelasan.......................................... 31

3.5.1 Uji Kekerasan (Hardness Test)……................................... 31

3.5.2 Uji Tekuk……………………..…….................................. 32

3.5.3 Uji Tarik…..…………………..…….................................. 33

3.5.4 Pengamatan Struktur Mikro dan Foto Makro.................... 34

3.6 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 35

BAB IV. DATA DAN ANALISA

4.1 Analisa Visual .……..................................................................... 36

4.2 Analisa Temperatur Pengelasan ................................................... 40

4.3 Analisa Foto Makro ................…................................................. 42

4.4 Analisa Struktur Mikro..................................................................44

4.5 Analisa Kekuatan Tarik.................................................................48

4.6 Analisa Kekuatan Tekuk............................................................... 52

4.7 Analisa Kekerasan.........................................................................55

BAB V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan……............................................................................58

5.2 Saran………………..................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA………………......................................................... 60

LAMPIRAN………………..........................................................................62


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1 Data hasil distribusi temperatur............................................. 41

Tabel 4.2 Data pengujian tarik...............................................................50

Tabel 4.3 Data regangan........................................................................ 51

Tabel 4.4 Data pengujian face bending.................................................53

Tabel 4.5 Data pengujian root bending.................................................54

Tabel 4.6 Data pengujian micro vickers……......................................... 56


commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Foto makro hasil pengelasan FSW........................................ 6

Gambar 2.2 Prinsip kerja FSW..................................................................7

Gambar 2.3 Pencekaman benda kerja........................................................8

Gambar 2.4 Variasi sambungan las FSW.................................................. 8

Gambar 2.5 Beberapa profil permukaan pin..............................................10

Gambar 2.6 Beberapa penampang profil shoulder ................................... 10

Gambar 2.7 Gerakan tool...........................................................................10

Gambar 2.8 Posisi tool terhadap benda kerja............................................ 11

Gambar 2.9 Pengelasan metode FSW dengan induction preheat .............12

Gambar 2.10 Diagram Fasa Al-Mg............................................................. 14

Gambar 2.11 Diagram Fe – C .................................................................... 17

Gambar 2.12 Pengujian tarik ...................................................................... 17

Gambar 2.13 Mekanisme pengujian three point bending........................... 18

Gambar 2.14 Pengujian Micro Vickers secara skematis............................. 19

Gambar 2.15 Skema pengamatan struktur mikro........................................ 20

Gambar 3.1 Base metal aluminium............................................................21

Gambar 3.2 Base metal baja karbon St.37................................................ 21

Gambar 3.3 Geometri tool......................................................................... 21

Gambar 3.4 Ukuran backing plate dan posisi lubang termokopel.............22

Gambar 3.5 Mesin Cutting........................................................................ 23

Gambar 3.6 Mesin Milling........................................................................ 23

Gambar 3.7 Peralatan pengukur temperatur dan laptop............................ 24

Gambar 3.8 Dial untuk mengatur ketegaklurusan dan kesejajaran........... 24

Gambar 3.9 Dialcaliper............................................................................. 25

Gambar 3.10 Asitelin welding unit ............................................................ 25

Gambar 3.11 Infrared pyrometer................................................................ 25

Gambar 3.12 Kikir....................................................................................... 26

Gambar 3.13 Alat uji tarik dan bending...................................................... 26

Gambar 3.14 Mikro Vickers Machine......................................................... 27


commit to user

xiii

Gambar 3.15 Alat uji foto struktur mikro................................................... 27

Gambar 3.16 Pemasangan termokopel dan alat pengukur temperatur....... 28

Gambar 3.17 Pemasangan backing plate.....................................................28

Gambar 3.18a Pemasanganbase metal dan proses dial................................. 29

Gambar 3.18b Posisi pencekaman secara keseluruhan..................................29

Gambar 3.19 Parameter proses pengelasan................................................. 29

Gambar 3.20 Proses masuknya tool dan preheat asitelin welding.............. 30

Gambar 3.21 Proses Friction Stir Welding..................................................30

Gambar 3.22 Exit hole ................................................................................ 30

Gambar 3.23 Layout pemotongan spesimen uji.......................................... 31

Gambar 3.24 Posisi titik pengujian kekerasan.............................................32

Gambar 3.25 Spesimen uji tekuk.................................................................32

Gambar 3.26 Spesimen uji tarik.................................................................. 33

Gambar 3.27 Spesimen uji struktur mikro dan makro.................................34

Gambar 3.28 Diagram alir penelitian.......................................................... 35

Gambar 4.1 Hasil pengelasan pada welding speed 25 mm/menit..............36

Gambar 4.2 Kontur permukaan weld joint pada welding speed 25 mm/menit

............................................................................................... 37

Gambar 4.3 Exit hole pada welding speed 25 mm/menit.......................... 37



............................................................................................... 38




............................................................................................... 39


Gambar 4.10 Perbandingan hasil pengelasan pada ketiga penampang Welding

speed...................................................................................... 40

Gambar 4.11 Gambar Skema posisi termokopel......................................... 41

Gambar 4.12 Hubungan antara welding speed dan temperatur

pengelasan..............................................................................41


commit to user

xiv

Gambar 4.13 Foto makro spesimen dengan welding speed 25 mm/menit...43



Gambar 4.16 Mikro struktur pada welding speed 25 mm/menit................. 45



Gambar 4.19 HAZ pada welding speed 25 mm/menit.................................46



Gambar 4.22 Weld nugget pada welding speed 25 mm/menit.....................47



Gambar 4.25 Spesimen uji tarik standard AWS D1.2..................................48

Gambar 4.26 Foto hasil uji tarik.................................................................. 49

Gambar 4.27 Hubungan antara welding speed dan kekuatan tarik..............50

Gambar 4.28 Hubungan antara welding speed dan regangan......................51

Gambar 4.29 Foto Spesimen uji Tekuk face bending.................................52

Gambar 4.30 Hubungan antara welding speed dan kekuatan tekuk face

bending.................................................................................. 53

Gambar 4.31 Foto Spesimen uji Tekuk root bending.................................54

Gambar 4.31 Hubungan antara welding speed dan kekuatan tekuk root

bending...................................................................................55

Gambar 4.33 Grafik hubungan nilai kekerasan dan posisi titik uji............. 56


commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Data pengujian tarik welding speed 25 mm/menit spesimen 1






Lampiran 7 Data pengujian tekuk face welding speed 25 mm/menit spesimen 1





Lampiran 12 Data pengujian tekuk root welding speed 25 mm/menit spesimen 1






studi sifat mekanik pada sambungan las · pdf filefriction stir welding logam tak sejenis...

Documents