TUGAS AKHIR

ANALISIS PENGARUH BAHAN PIN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO SAMBUNGAN PLAT ALUMINIUM PADA PROSES FRICTION STIR WELDING

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

RICKY OKA MAHENDRA

NIM : D.200.12.0085

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan

judul “ANALISIS PENGARUH BAHAN PIN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO SAMBUNGAN PLAT ALUMINIUM PADA PROSES FRICTION STIR WELDING” yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta,

sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari

skripsi yang sudah dipublikasikan dan/atau pernah dipakai untuk

mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas

Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang

informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakarta, Agustus 2019

Yang menyatakan

Ricky Oka M

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir ini berjudul “ANALISIS PENGARUH BAHAN PIN

TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO SAMBUNGAN

PLAT ALUMINIUM PADA PROSES FRICTION STIR WELDING” telah

disetujui oleh Pembimbing untuk memenuhi sebagai persyaratan

memperoleh derajat Sarjana (Strata 1) Teknik Mesin Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : RICKY OKA MAHENDRA

NIM : D200.12.0085

Disetujui pada

Hari :

Tanggal :

Pembimbing Utama

(Ir. Bibit Sugito, MT.)

v

MOTTO

“Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali

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

(QS. Ar-ra’d : 11)

“Waktu bagaikan pedang. Jika engkau tidak memanfaatkannya dengan

baik (untuk memotong), maka ia akan memanfaakanmu (dipotong).”

(HR. Muslim)

“Dan janganlah kamu memalingkan mukamu dari manusia (karena

sombong) dan janganlah kamu berjalan di muka bumi dengan angkuh.

Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang-orang yang sombong lagi

membanggakan diri.”

(QS. Luqman : 18)

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”

(QS. Al-Insyiroh : 6)

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

penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar.”

(QS. Al-Baqarah : 153)

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN

“Untuk kedua orang tua yang kusayangi terimakasih telah

mendidikku dari kecil hingga sekarang, memberikan dukungan

moral, kasih sayang, serta doa yang tidak ada habisnya.”

.

vii

ANALISIS PENGARUH BAHAN PIN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO SAMBUNGAN PLAT ALUMINIUM PADA PROSES

FRICTION STIR WELDING

ABSTRAK

Material alumunium ( Al ) dan paduanya telah banyak digunakan secara luas di bidang industri. Pengelasan pada penelitian ini mengunakan material alumunium dan pengelasan menggunakan friction stir welding Teknologi pengelasan gesek puntir (friction stir welding, FSW) merupakan alternatif yang potensial untuk diaplikasikan pada aluminum Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat mekanik dan struktur mikro sambungan plat alumunium pada proses friction stir welding dengan variasi bahan pin.

Pada penelitian pengelasan ini parameter yang di gunakan adalah kecepatan putar 2280rpm, kecepatan pemakanan 60 mm/menit. Bahan pin menggunakan baja AISI 4340, AISI O1 dan AISI D2 Dalam penelitian ini, digunakan mesin freis vertikal merk richon model X8140A dan sambungan menggunakan butt joint, dengan melihat analisis kekuatan sambungan hasil pengelasan di bandingkan dengan pengelasan lainnya.

Hasil pengujian ini menunjukan tegangan tarik maksimal pengelasan menggunakan tool joint AISI 4340 yaitu sebesar 78.01 Mpa dan regangan maksimal menggunakan tool joint AISI D2 yaitu sebesar 22.51 %. Pengujian kekerasan di daerah stir zone semuanya mengalami peningkatan nilai kekerasan dibandingkan daerah base metal dan HAZ. Pengujian struktur mikro pada daerah stir zone terlihat ukuran butiran lebih kecil dan halus dibandingkan dengan daerah HAZ maupun base metal, sehingga pada daerah stir zone nilai kekerasannya lebih tinggi dibandingkan daerah HAZ dan base metal.

Kata Kunci: FSW, Bahan Pin, Sifat Mekanik, Struktur Mikro

viii

ABSTRACT

Aluminum material (Al) and both have been widely used in the industrial

sector. Welding in this study uses aluminum material and welding using friction

stir welding. Twisted friction welding technology is a potential alternative to be

applied to aluminum. This study aims to determine the mechanical properties and

microstructure of aluminum plate joints in the friction stir welding process. with a

variety of pin material.

In this welding study the parameters used are the rotational speed of

2280rpm, feed speed of 60 mm / minute. The pin material uses AISI 4340 steel,

AISI O1 and AISI D2. In this study, the X8140A model of the brand Richon

vertical freis machine was used and the connection using a butt joint, by looking

at the analysis of the strength of the weld results compared to other welding.

The results of this test show that the maximum welding tensile stress using

the AISI 4340 tool joint is 78.01 Mpa and the maximum strain using the AISI D2

tool joint is 22.51%. Hardness testing in the stir zone area all experienced an

increase in hardness value compared to base metal and HAZ regions.

Microstructure testing on the stir zone area showed smaller and finer grain sizes

compared to the HAZ and base metal regions, so that the stir zone area had a

higher hardness value than the HAZ and base metal regions.

Keywords: FSW, Pin Material, Mechanical Properties, Micro Structur

ix

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 “ANALISIS PENGARUH BAHAN PIN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO SAMBUNGAN PLAT ALUMINIUM PADA PROSES FRICTION STIR WELDING” 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 Ir. Bibit Sugito, MT., selaku Dosen Pembimbing yang telah

membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan

Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir.Tri Tjahyono, MT., selaku Pembimbing Akademik.

5. Bapak Ir. Sunardi wiyono, MT., selaku Koordinator Tugas Akhir.

6. Bapak Ir. Bibit sugito, MT., selaku Dosen penguji Tugas Akhir.

7. Bapak dan Ibu tercinta selaku orang tua yang senantiasa selalu

mencintai, menyayangi, memberikan dukungan, menenangkan hati

dan mendoakan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir ini.

9. Kepada rekan satu kelompok Tugas Akhir yang selalu membantu,

memberi solusi dan bersama-sama dalam menyelesaikan proses

Tugas Akhir sampai selesai.

10. Teman angkatan 2012 Teknik Mesin yang telah banyak

x

memberikan motivasi dan semangat bagi penulis.

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

dukungannya.

Semoga Allah melimpahkan Rahmat dan Kasih SayangNya atas

segala kebaikan yang telah dilakukan. 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, Agustus 2019

Ricky Oka M

xi

DAFTAR ISI

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

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

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

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

MOTTO ............................................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................. vi

ABSTRAK ........................................................................................... vii

ABSTRACT ......................................................................................... viii

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

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

DAFTAR GAMBAR ............................................................................. xiv

DAFTAR TABEL ................................................................................. xvi

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Batasan Masalah ............................................................... 3

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

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................. 4

BAB II DASAR TEORI

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

2.2 Perumusan Masalah .......................................................... 6

2.3 Dasar Teori ........................................................................ 7

xii

2.3.1 Pengertian las ...................................................... 7

2.3.2 Friction Stir Wellding ............................................ 8

2.3.3 Prinsip Kerja Friction Stir Welding ......................... 10

2.3.4 Parameter Pengelasan Friction Stir Welding .......... 12

2.3.5 Baja AISI 4340 ....................................................... 16

2.3.6 Baja AISI O1 .......................................................... 17

2.3.7 Baja AISI D2 .......................................................... 19

2.3.8 Aluminium dan Karakteristik .................................. 20

2.3.9 Jenis-jenis Aluminium ............................................. 21

2.3.10 Pengujian Tarik ..................................................... 24

2.3.11 Pengujian Kekerasan ............................................ 26

2.3.12 Pengujian Struktur Mikro ....................................... 30

2.3.13 Pembagian zona friction stir welding………………. 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir ....................................................................... 35

3.2 Lokasi Penelitian ............................................................... 36

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

3.3.1 Bahan penelitian ………………………………………… 45

3.3.2 Hasil Uji Komposisi ................................................... 46

3.4 Proses Penelitian ……………………………………………… 51

3.4.1 Persiapan material………………………………………. 51

3.4.2 Persiapan Peralatan……………………………………. 51

xiii

3.4.3 Proses Pengelasan ................................................ 51

3.4.4 Pembuatan Spesimen Uji ....................................... 52

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengelasan ............................................................. 57

4.2 Hasil Pengujian Tarik ....................................................... 58

4.3 Hasil Pengujian Kekerasan .............................................. 62

4.4 Hasil Pengujian Struktur Mikro ......................................... 64

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ..................................................................... 68

5.2 Saran ............................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Friction Stir Welding .................................................. 9

Gambar 2.2 Pengelasan Friction Stir Welding ................................. 10

Gambar 2.3 Proses Pengelasan Pada Friction Stir Welding ............. 11

Gambar 2.4 Bagian Tool joint ....................................................... 12

Gambar 2.5 Contoh Jenis Kontur Shoulder ................................. 13

Gambar 2.6 Contoh Jenis Profil Pin ............................................ 14

Gambar 2.7 Tool Tilt Angle .......................................................... 15

Gambar 2.8 Depth Plunge ........................................................... … 16

Gambar 2.9 Kurva tegangan-regangan ......................................... 25

Gambar 2.10 Macam Indentor Uji Kekerasan ............................... 27

Gambar 2.11 (a) Indentasi Vickers (b) pengukuran diagonal

cetakan ..................................................................... 28

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................ 35

Gambar 3.2 Mesin Milling ............................................................ 37

Gambar 3.3 jangka sorong .......................................................... 37

Gambar 3.4 Kikir ........................................................................... 37

Gambar 3.5 Mesin shearing ........................................................ 38

Gambar 3.6 Spot Infared Thermometer ...................................... 39

Gambar 3.7 cekam ...................................................................... 39

Gambar 3.8 ragum ...................................................................... 40

Gambar 3.9 resin dan katalis ....................................................... 40

Gambar 3.10 Autosol dan kain bludru ........................................... 41

xv

Gambar 3.11 alat uji tarik UTM ...................................................... 41

Gambar 3.12 Alat Uji Kekerasan Microhardness Vickers .............. 42

Gambar 3.13 Gergaji ..................................................................... 43

Gambar 3.14 Amplas……………………………………………………... 43

Gambar 3.15 Alat uji komposisi kimia ............................................ 44

Gambar 3.16 Alat Uji Mikro ............................................................ 44

Gambar 3.17 Dimensi specimen………………………………………. 45

Gambar 3.18 Tool Joint ………………………………………………… 47

Gambar 3.19 Ukuran Spesimen Uji Tarik ...................................... 53

Gambar 3.20 Ukuran Spesimen Uji Kekerasan ............................. 53

Gambar 3.21 Ukuran Spesimen Uji Stuktur Mikro ......................... 54

Gambar 4.5 Histogram Perbandingan Regangan Hasil Pengujian

Tarik ......................................................................... 65

Gambar 4.6 Nilai Kekerasan Hasil Dari Pengujian Kekerasan .... 67

Gambar 4.7 Struktur Mikro Daerah Base Metal ........................... 68

Gambar 4.8 Struktur Mikro Daerah HAZ ..................................... 69

Gambar 4.9 Struktur Mikro Daerah Stir Zone .............................. 70

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jenis Material Friction Stir Welding .............................. 1

Tabel 3.1 Hasil Uji Komposisi Aluminium ..................................... 46

Tabel 3.2 Hasil Uji Komposisi Baja AISI 4340 ............................. 47

Tabel 3.3 Hasil Uji Komposisi Baja AISI O1 ................................. 48

Tabel 3.4 Hasil Uji Komposisi Baja AISI D2 ................................. 50

Daftar Pustaka

Lampiran