TUGAS AKHIR

ANALISA METALOGRAFI PENGARUH FILLER SERBUK ZINC PADA PENGELASAN TITIK BEDA MATERIAL

ALUMINIUM DAN MILD STEEL

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh :

YUDA PERDANA ANDIKA PUTRA

D200120025

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

ii

v

vi

MOTTO

“ Sesungguhnya allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali

kaum itu sendiri yang mengubah apa-apa yang ada pada diri mereka”

(Ar-ra’d :11)

“Tidak ada proses yang instan, karena sukses butuh perjuangan”

(Penulis)

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”

(Q.S Al – Insyiroh : 6)

“Hai orang – orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai

penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang – orang yang sabar”

(Al-Baqarah : 153)

“Sebuah hasil tidak akan pernah mengkhianati prosesnya”

(Penulis)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan penuh harap ridho Allah SWT, seiring perasaan

syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi,

setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal

lelah, Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada:

Kedua orang tuaku yang aku sayangi, cintai dan hormati, yang telah

memberikan doa dan semangat selama menempuh pendidikan.

Semoga Allah SWT membalas kemuliaan yang luar biasa

kepadamu atasku.

Adikku tercinta, para sahabat satu angkatan, pembimbing, keluarga

besarku dan almamaterku.

.

viii

ANALISA METALOGRAFI PENGARUH FILLER SERBUK ZINC PADA

PENGELASAN TITIK BEDA MATERIAL ALUMINIUM DAN MILD

STEEL

ABSTRAK

Perkembangan teknologi dalam industri otomotif yang semakin

maju menuntut perusahaan yang bergerak di bidang ini untuk dapat

menghasilkan produk yang baik dan sesuai dengan permintaan pasar.

Pemilihan material akan berpengaruh pada beban mesin kendaraan

yang mempengaruhi efisiensi mesin kendaraan itu sendiri. Resistant

spot welding (RSW) merupakan metode pengelasan yang sering

digunakan untuk menyambung dua buah material berupa plat dalam

industri otomotif. Penelitian ini menggunakan material Mild steel dan

aluminium dengan tambahan filler serbuk zinc (Zn). Pengelasan

dilakukan dengan pengaturan parameter arus 6000 A, 7000 A, 8000 A

dan waktu pengelasan 0,2 detik, 0,3 detik, 0,4 detik. Standar yang

digunakan adalah ASTM E407-07 untuk pengujian foto makro dan

mikro. Pada pengamatan foto makro didapatkan hasil bahwa

parameter arus dan waktu berpengaruh terhadap lebar logam las

(nugget). Lebar nugget semakin besar seiring dengan bertambahnya

arus dan waktu pengelasan. Pada foto mikro terlihat fasa martensit

yang terbentuk pada nugget mild steel, sedangkan pada aluminium

hanya terjadi perubahan besar butiran.

Kata Kunci: Pengelasan Titik, Beda Material, Filler Zinc, Uji Metalografi

ix

ABSTRACT

Technological developments in the increasingly advanced

automotive industry require companies engaged in this field to be able

to produce good products and in accordance with market demand.

Material selection will affect the vehicle engine load that affects the

efficiency of the vehicle engine itself. Resistant spot welding (RSW) is a

welding method that is often used to connect two pieces of plate

material in the automotive industry. This research uses Mild steel and

aluminum material with additional zinc filler (Zn). Welding is done by

setting the current parameters of 6000A, 7000A, 8000A and welding

time 0,2s, 0,3s, 0,4s. The standard used is ASTM E407-07 for macro

and micro photo testing. On macro photo observation, it is found that

the current and time parameters affect the width of weld metal

(nugget). The width of the nugget increases with the increase of current

and weld time. In the micro photograph seen martensitic phase formed

on mild steel nugget, whereas in aluminum only a big change of grain.

Keywords: Point Welding, Different Material, Zinc Filler,

Metallographic Test

x

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada Allah SWT atas

segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian

ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul “ANALISA METALOGRAFI

PENGARUH FILLER SERBUK ZINC PADA PENGELASAN TITIK

BEDA MATERIAL ALUMINIUM DAN MILD STEEL” dapat terselesaikan

atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini saya

selaku penulis dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin

menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya

kepada :

1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Subroto, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak M. Alfatih Hendrawan, ST, MT., selaku Dosen Pembimbing

yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam

penyusunan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Agus Hariyanto, MT., selaku Pembimbing Akademik.

5. Bapak Susun dan Ibu S i t i Musyarofah tercinta selaku orang tua

saya yang senantiasa selalu mencintai, menyayangi, memberikan

dukungan, menenangkan hati dan mendo’akan penulis dalam

menyelesaikan Tugas Akhir.

6. Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin dan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta yang membantu kelancaran

Tugas Akhir ini.

7. Kepada semua team, yang selalu membantu, memberi solusi dan

bersama-sama dalam menyelesaikan proses Tugas Akhir sampai

selesai.

8. Teman angkatan 2012 Teknik Mesin yang banyak memberikan

motivasi dan semangat bagi penulis.

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan terima kasih atas

dukungannya.

xi

Semoga Allah melimpahkan Rahmat dan Kasih SayangNya atas

segala kebaikan yang telah dikerjakan. Penulis menyadari tulisan ini

masih jauh dari kata sempurna, hal ini dikarenakan keterbatasan

wawasan dan pengetahuan penulis. Untuk itu penulis mengharapkan

kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis mengharapkan Tugas Akhir ini dapat memberikan

manfaat pada semua pihak dan sebagai amalan yang tidak terputus.

Surakarta, 20 April 2018

Yuda Perdana Andika Putra

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................... i

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ....................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................ iii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .......................................................... v

MOTTO ................................................................................................ vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... vii

ABSTRAK ............................................................................................ viii

ABSTRACT .......................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ............................................................................ x

DAFTAR ISI ......................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xv

DAFTAR TABEL .................................................................................. xviii

DAFTAR NOTASI ................................................................................ xix

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Tujuan Penelitian ................................................................ 4

1.3 Batasan Masalah ................................................................ 4

1.4 Manfaat Penelitian .............................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kajian Pustaka.................................................................... 6

xiii

2.2 Dasar teori .......................................................................... 11

2.2.1. Las titik (Resistance Spot Welding) ........................ 12

2.2.2. Aluminium ............................................................... 18

2.2.3. Baja Karbon Rendah (Mild steel) ............................ 24

2.2.4. Seng (Zinc) ............................................................. 25

2.2.5. Daerah Metalografi ................................................. 25

2.2.6. Daerah Las ............................................................. 26

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ....................................................... 28

3.2 Alur Penelitian .................................................................... 29

3.3 Alat dan Bahan ................................................................... 36

3.3.1 Alat Penelitian .......................................................... 36

3.3.2 Bahan Penelitian ...................................................... 41

3.3.3 Tempat Penelitian .................................................... 42

3.4 Proses Pengelasan Titik ..................................................... 43

3.5 Tahapan Pengujian ............................................................. 44

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian Komposisi Kimia ......................................... 48

4.2 Hasil Pengujian Metalografi (Makro dan Mikro) .................. 50

4.2.1 Foto Makro ........................................................... 50

4.2.2 Foto Mikro ............................................................ 56

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ...................................................................... 73

5.2 Saran ................................................................................ 74

xiv

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hasil uji struktur makro dan mikro ............................. 7

Gambar 2.2 Hasil uji struktur makro ............................................. 8

Gambar 2.3 Grafik pengaruh arus terhadap lebar nugget ............ 8

Gambar 2.4 Histogram pengaruh arus dan waktu terhadap lebar

logam las .................................................................... 9

Gambar 2.5 Perbandingan foto makro filler dan tanpa filler ......... 10

Gambar 2.6 Klasifikasi cara pengelasan ...................................... 11

Gambar 2.7 Skema hambatan listrik pada proses las titik antara

material baja dan aluminium ..................................... 15

Gambar 2.8 Proses pengelasan dan waktu pengelasan ............. 16

Gambar 2.9 Diagram keseimbangan besi-karbon ........................ 24

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................. 28

Gambar 3.2 Ukuran spesimen ..................................................... 30

Gambar 3.3 Skema pengelasan titik ............................................. 33

Gambar 3.4 Arah pemotongan spesimen ..................................... 33

Gambar 3.5 Hasil Mounting spesimen .......................................... 34

Gambar 3.6 Mesin las titik ............................................................ 38

Gambar 3.7 Alat uji komposisi kimia (spectrometer) .................... 40

Gambar 3.8 Mikroskop makro Olympus SZX7 ............................. 41

Gambar 3.9 Miskroskop mikro Rax Vision MM10A ...................... 41

Gambar 3.10 Material yang digunakan ........................................... 42

Gambar 4.1 Hasil foto makro filler dan tanpa filler ........................ 53

xvi

Gambar 4.2 Histogram pengaruh arus dan waktu terhadap lebar

logam las (nugget) aluminium .................................... 54

Gambar 4.3 Perbandingan foto makro filler dan tanpa filler ......... 55

Gambar 4.4 Foto makro pengelasan aluminium dan baja karbon

rendah ...................................................................... 56

Gambar 4.5 Logam induk aluminium ............................................ 57

Gambar 4.6 Logam induk mild steel ............................................ 57

Gambar 4.7 Logam induk (base metal) spesimen uji ................... 58

Gambar 4.8 Foto makro HAZ dan logam las (nugget) .................. 58

Gambar 4.9 Data hasil penelitian HAZ aluminium ........................ 60

Gambar 4.10 Perbandingan foto mikro daerah HAZ pada

aluminium filler dan tanpa filler ................................. 61

Gambar 4.11 Variasi pada daerah HAZ ......................................... 62

Gambar 4.12 Struktur logam induk dan partial grain refening pada

daerah HAZ mild steel .............................................. 62

Gambar 4.13 Struktur grain refining dan grain coarsening pada

daerah HAZ .............................................................. 62

Gambar 4.14 Daerah HAZ logam mild steel filler dan tanpa filler ... 64

Gambar 4.15 Perbandingan foto mikro daerah HAZ logam mild

steel filler dan tanpa filler .......................................... 65

Gambar 4.16 Logam las (nugget) filler dan tanpa filler ................... 69

Gambar 4.17 Perbandingan foto mikro daerah logam las .............. 70

Gambar 4.18 Fasa martensit .......................................................... 71

xvii

Gambar 4.19 Hasil struktur mikro logam las (nugget) mild steel-

zinc dan mild steel-aluminium ................................... 72

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 variabel dan jumlah spesimen yang akan dibuat ............ 31

Tabel 4.1 Hasil uji komposisi kimia aluminium ................................ 48

Tabel 4.2 Hasil uji komposisi kimia mild steel ................................. 49

Tabel 4.3 Hasil uji komposisi kimia zinc .......................................... 50

Tabel 4.4 Pengaruh arus dan waktu pada lebar logam las ............. 53

xix

DAFTAR NOTASI

H = Total Heat Input (joule)

I = Arus Listrik (Ampere)

R = Total Hambatan Listrik (Ohm)

t = Waktu Pengelasan (detik)