7/21/2019 TUGAS HAZ

1/19

Pengertian Dasar Aluminium

Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi yang

baik dan hantaran listrik serta sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Adanya

penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dan sebagainya akan meningkatkan kekuatan mekanik

Aluminium (Tata Surdia, !!!"

Alumunium Alloy 1100

#ada penelitian ini logam alumunium yang digunakan adalah alumunium seri $$$

yaitu AA %%. Aluminium ini dikenal sebagai aluminium yang memiliki ketahanan korosi

yang sangat bagus, kondukti&itas listrik serta sifat mampu bentuk yang baik. Aluminium AA

%% ini biasanya digunakan untuk pembuatan pelat nama, heat exchanger, kemasan bahan

kimia dan berbagai 'enis makanan, berbagai peralatan penyimpan serta perakitan kompenen

pengelasan lainnya (right Metal, )%%*"

Tabel ). +omposisi Aluminium AA %% berdasarkanActual Mill Chemical and

Mechanical Property Test Report In Imperial Nomenclature

Si

e Cu Mn Mg Ti Zn AlTS /long

(N0mm)" ("

%,1 %,*2 %,%3 %,% %,% %,% %,%) !!,%3 !,* %

Pengaruh Unsur Unsur Paduan Logam Aluminium

a. 4esi (e" 5 #enambahan unsur besi pada aluminium dapat mengurangi ter'adinya

keretakan panas.

b. Manganase (Mn" 5 Aluminium yang ditambahi unsur mangan dapat perbaiki du6tility

pada logam aluminium.

6. Sili6on 5 #enambahan unsur sili6on akan mempengaruhi aluminium tahan terhadap

korosi tetapi sulit dima6hining.

7/21/2019 TUGAS HAZ

2/19

d. Copper 5 nsur 6opper dapat mempengaruhi logam aluminium mudah dima6hining.

e. Magnesium 5 #enambahan unsur magnesium pada logam aluminium akan

memperbaiki sifat kekuatan, tetapi sulit pada peker'aan proses penuangan

f. Zin6 5 #enambahan unsur seng akan memperbaiki sifat logam aluminium tahan

terhadap korosi dan mengurangi ter'adinya keretakan panas dan pengerutan

Sifat Pengelasan pada Paduan Aluminium

7alam hal pengelasan paduan aluminium mempunyai sifat yang kurang baik

diantaranya adalah sebagai berikut 5

. +arena panas 'enis dan daya hantar panasnya tinggi maka sulit untuk memanaskan

dan men6airkan sebagian ke6il.

). Aluminium mempunyai titik 6air dan &iskositas yang rendah, maka daerah yang

terkena pemanasan mudah men6air dan menetes.

8. #aduan aluminium mudah sekali teroksidasi dan membentuk oksida aluminium yang

mempunyai titik 6air tinggi. +arena sifat ini maka peleburan antara logam dasar

dengan logam las men'adi terhalang.

1. +arena perbedaan yang tinggi antara kelarutan hidrogen dalam logam 6air dan logampadat, maka dalam proses pembekuan yang terlalu 6epat akan terbentuk rongga halus

bekas kantong-kantong hidrogen.

*. #aduan aluminium mempunyai berat 'enis yang rendah karena itu banyak 9at-9at lain

yang terbentuk selama pengelasan akan tenggelam. +eadaan ini memudahkan

terkandungnya 9at-9at yang tidak dikehendaki kedalamnya

7/21/2019 TUGAS HAZ

3/19

Strukturmikro Hasil Pengelasan

Strukturmikro hasil pengelasan friction stir weldingyang terdiri dari daerah bagian

adukan (stir zone", bagian pengaruh panas se6ara termomekanik (thermomechanical

affected zone" dan bagian pengaruh panas (heat affected zone". 4agian adukan (stir

zone" mengalami la'u tegangan dan regangan tertinggi serta temperatur yang tinggi.

+ombinasi ini menyebabkan bagian ini ter'adi rekristalisasi dinamik. Strukturmikro

bagian adukan ini sangat tergantung pada bentuk perkakas las, ke6epatan rotasi dan

translasi, tekanan dan karakteristik bahan yang akan disambung. 7isamping itu,

bagian ini 'uga merupakan bagian yang terdeformasi. #ada bagian pengaruh panas

se6ara termomekanik (thermomechanical affcted zone" ter'adi pengkasaran penguat

presipitat tetapi tidak ada rekristalisasi dinamik. Sedangkan panas pada bagian

pengaruh panas (heat affected zone" selama pengelasan panasnya hanya

menumbuhkan butir-butir sa'a.

4agian : bagian pengelasan dengan metode fri6tion stir ;elding ini akan di'elaskan

pada gambar ).1.

7/21/2019 TUGAS HAZ

4/19

halus di daerah pengadukan. eld bentuknya bergantung pada parameter proses,

geometri tool, temperatur, benda ker'a dan kondukti&itas termal material

( ! ) Daerah "#A$ 5 Thermome6hani6ally affe6ted 9one (TMAZ" daerah transisi

antara logam induk dan daerah las yang mengalami deformasi struktur tetapi tidak

ter'adi reksristalisasi

( % ) Daerah HA$ 5 adalah daerah yang mengalami siklus termal tetapi tidak

mengalami deformasi plastis dan perubahan sifat mekanik. #ada daerah ini ter'adi

perubahan struktur mikro

( A ) Daerah %#5 4ase metal atau unaffte6ted material atau logam induk merupakan

daerah yang tidak terpengaruh siklus termal, mikrostruktur maupun sifat mekanik.

Struktur mikro berupa butiran halus meman'ang searah dengan rah rol

&S (friction stir welding)

#roses penyambungan aluminium paduan salah satunya dapat dilakukan dengan

6ara pengelasanfriction stir welding.

S (friction stir welding" merupakan sebuah metode pengelasan yang telah

diketemukan dan dikembangkan oleh ayne Thomas untuk benda ker'a alumunium

dan alumunium alloy pada tahun !! di T? (The "elding Institute" Amerika

Serikat. #rinsip ker'a S adalah memanfaatkan gesekan dari benda ker'a yang

berputar dengan benda ker'a lain yang diam sehingga mampu melelehkan benda ker'a

yang diam tersebut dan akhirnya tersambung men'adi satu. #roses pengelasan dengan

S ter'adi pada kondisi padat (solid state #oining". #roses pengelasan dengan S

ter'adi pada temperature sol$us, sehingga tidak ter'adi penurunan kekuatan akibat

o$er aging dan larutnya endapan koheren. +arena temperature pengelasan tidak

terlalu tinggi, maka tegangan sisa yang terbentuk dan distorsi akibat panas 'uga

rendah. +arakteristik mekanis sambungan pada S ditentukan oleh parameter 5

ke6epatan pengelasan, putaran tool, dan tekanan tool%

#engelasan ini berhasil menekan biaya proses pengelasan men'adi lebih murah

7/21/2019 TUGAS HAZ

5/19

karena pengelasan hanya membutuhkan input energi yang rendah dan tidak

menggunakan filler metal% +ualitas hasil pengelasan friction stir welding memiliki

permukaan yang lebih halus dan rata dari hasil pengelasan tradisional lain, kuat dan

tidak ada pori - pori yang timbul%#roses ini ramah terhadap lingkungan karena tidak

ada uap atau per6ikan dan tidak ada silauan busur nyala padafusion.

riction stir welding adalah suatu metode pengelasan baru yang dapat men'adi

solusi untuk masalah tersebut, karena hasil pengelasan yang menggunakan metode ini

memiliki daerah =AZ yang lebih ke6il sehingga 6a6at serta kerusakan dan kerugian

dapat dikurangi.

S #ada prosesnya tidak memerlukan bahan penambah atau pengisi. #anas

yang digunakan untuk men6airkan logam ker'a dihasilkan dari gesekan antara benda

yang berputar (pin" dengan benda yang diam (benda ker'a". Pin berputar dengan

ke6epatan konstan disentuhkan ke material ker'a yang telah di6ekam.

7/21/2019 TUGAS HAZ

6/19

7/21/2019 TUGAS HAZ

7/19

D'+A' #",DFRICTION STIR WELDING(&S)

leh 5

Angger Sudra-at &. P.

urusan Teknik Mesin

akultas Teknik ni&ersitas ember

)%)

%ahan

-Aluminium %% dengan ketebalan 1 mm

Proses Pengelasan

#roses pengelasan pada penelitian ini dilakukan dengan metode S, dengan

menggunakan parameter-parameter yang telah ditentukan.

. 4ahan Aluminium%% dengan tebal 1 mm

). Tool Stainless Stell

8. 7iamater Shoulder 3 mm, diameter pin 2 mm, dan pan'ang pin 8,) mm.

1. Mesin milling &ertikal.

*. #utaran #ahat >3%, !3%, dan )% rpm

2. eed Date * mm0s

Hasil Pengelasan Friction Stir Welding

#engelasan dengan metode friction stir weldingmerupakan pengelasan yang

ter'adi pada kondisi padat (solid state #oining" dengan memanfaatkan gesekan dari

benda ker'a yang berputar dengan benda ker'a lain yang diam sehingga mampu

melelehkan benda ker'a yang diam tersebut dan akhirnya tersambung men'adi satu.

=asil pengelasan menggunakan metodefriction stir weldingditun'ukkan pada gambar

7/21/2019 TUGAS HAZ

8/19

1. di ba;ah ini.

Arah pengelasan

7/21/2019 TUGAS HAZ

9/19

Dpm

Ao Eo FE TS Data G H FE0Eo

(mm" (mm" (mm" rata (I" ("I I) I8>3% )1 8) > *).%38 *).!> *.22> *).))) %.)3>*

!3% )1 8) * 83.888 83.888 83.>* 83.1>) %.*2)*

)% )1 8) 2.* **.388 *2.22> *>.%38 *2.*)3 %.)%8)*

Selain itu diperoleh nilai TS bahan aluminium %% berdasarkan sertifikat

sebesar !,* M#a dan nilai regangan sebesar % . Selan'utnya tabel 1. diolah dan

disa'ikan dalam bentuk grafik seperti tersa'i pada gambar 1.) dan 1.8

7/21/2019 TUGAS HAZ

10/19

7ari grafik diatas (gambar 1.)" tampak terlihat 'elas bah;a kekuatan tarik

tertinggi (TS" terbesar terdapat pada proses pengelasan menggunakan putaran tool

)% rpm yaitu sebesar *2,*)3 M#a, kemudian berturut-turut yaitu putaran tool>3%

sebesar *),))) Mpa, putaran tool!3% rpm sebesar 83,1>) Mpa. Sedangkan untuk

regangan pada gambar 1.8 yang ter'adi pada pengu'ian tarik ini regangan terbesar

ter'adi pada proses pengelasan dengan putaran tool>3% rpm yaitu sebesar ),3>* ,

dan untuk regangan terke6il ter'adi pada proses pengelasan dengan putaran tool!3%

rpm sebesar *,2)* . #ada gambar 1.8 terlihat regangan pada logam induk paling

rendah, hal ini dikarenakan proses kalibrasi pengu'ian yang berbeda. #ada lampiran

hasil pengu'ian tarik 'uga didapat nilai yield point yang tidak berbeda 'auh pada

masing : masing &ariasi putaran, hal ini menun'ukkan pengelasan dengan metode ini

tidak berpengaruh terhadap nilai yield point dan baik untuk aplikasi pada bidang

kontruksi.

+ekuatan tarik berbanding terbalik dengan regangannya. Semakin besar tegangan

tariknya maka regangannya semakin ke6il, sedangkan semakin ke6il tegangan

tariknya regangannya akan semakin besar. Akan tetapi berdasarkan hasil pengu'ian

tarik di atas menun'ukkan nilai regangan dan kekuatan tarik terendah pada &ariasi

putaran tool !3% rpm. +emungkinan penyebab perbedaan ini adalah holding time

yang terlalu 6epat (@ 8% detik". #ada saat pengu'ian holding time belum men'adi

pertimbangan sebagai parameter yang berpengaruh terhadap hasil lasan, seiring

pengalaman ternyata diperlukan holding time sekitar ) menit. +arena holding time

yang diberikan kurang memadai sehingga menyebabkan panas yang kurang merata

dan berpengaruh terhadap hasil pengelasan. +urangnya masukan panas ini

menimbulkan 6a6at wormholesyang paling besar diantara &ariasi putaran toolyang

lainnya. Ca6at ini pada pengelasan dengan putaran !3% rpm adalah hal utama yang

mengurangi kekuatan tarik dari hasil pengelasan dalam penelitian ini. 4erbeda dengan

hasil pengelasan dengan &ariasi putaran tool >3% rpm dan )% rpm yang

menghasilkan nilai kekuatan tarik yang lebih tinggi, akan tetapi hasil kekuatan tarik

tersebut belum optimal karena kurangnya penetrasi terhadap logam yang akan

disambung, hal ini disebabkan pan'ang pin pada toolyang kurang pan'ang sehingga

hasil penyambungan kurang baik dan adanya 6elah di bagian rootyang menimbulkan

7/21/2019 TUGAS HAZ

11/19

konsentrasi tegangan pada saat pengu'ian tarik dilakukan.

Menurut arot i'ayanto B Agdha Anelis antara logam induk Aluminium

2% dengan logam yang sudah dilas memiliki perbedaan tegangan tarik yang sangat

signifikan, yang hampir men6apai *% dari kekuatan raw materialnya. =al di

karenakan pada daerah logam lasan mengalami perubahan stuktur mikro, akibat dari

penempaan pada saat pengelasan. Selain hal itu, perbedaan nilai tegangan dan

regangan ter'adi karena pada material hasil pengelasan memiliki 6a6at, baik 6a6at luar

maupun 6a6at dalam.

/. Hasil U-i &oto #akro dan #ikro

1.8. =asil 'i oto Makro

#engamtan makro dilakukan untuk mengetahui dan membedakan daerah hasil lasan

yang terdiri dari logam induk, =AZ, TMAZ danstir zonepada hasil pengelasan

friction stir welding. #ada gambar 1.8 dapat dilihat hasil dari pengamatan foto makro

untuk pengelasan dengan &ariasi putaran tool>3% rpm, !3% rpm dan )% rpm

HAZ TMAZ Stir zone TMAZ

HAZ

Cacat

( a "

HAZ TMAZ Stir zone TMAZ HAZ

7/21/2019 TUGAS HAZ

12/19

Cacat

( b "

HAZ TMAZ Stir zone TMAZ HAZ

Cacat

(c)

Gambar 4.4 Foto makro hasil pengelasan dengan variasi putaran tool:

(a) 780 rpm, (b) 980 rpm dan (c) 1120 rpm

Dari gambar di atas dapat diketahui daerah:daerah hasil pengelasanfriction

stir welding dan adanya cacatwormholes pada setiap variasi pengelasan. Cacat

wormholes terbesar terdapat pada hasil pengelasan dengan putaran tool 980

rpm danjuga adanya celah karena kurangnya penetrasi dan menimbulkan

konsentrasi tegangan pada hasil pengelasan, celah ini juga terjadi pada variasi

putaran tool780 rpm.

4.3.2 Hasil Uji Foto Mikro

Pengamatan struktur mikro dilakukan untuk mengetahui perubahan

struktur mikro yang terjadi akibat adanya proses pengelasan dengan metode

friction stirwelding, yaitu di daerahstir zone, TMAZ, HAZ, danbase metal.

Pada pengelasan friction stir welding paduan AA 1100 hanya terjadi

7/21/2019 TUGAS HAZ

13/19

penghalusan partikel-pertikelpada daerah stir zonedan tidak terjadi perubahan

fase karena pada pengelasan ini tidak menggunakan logam pengisi. Menurut

ASM Hand Book Metalography and Microstructures, partikel hitam yang

terdispersi merata pada matriks aluminium adalah FeAl3,

seperti yang

diperlihatkan pada gambar 4.5 dibawah ini.

FeAl3

FeAl3

Gambar 4.5 Struktur mikro base metalAluminium AA1100, menurutASM

Hand BookMetalography and Microstructures (kiri), setelah pengujian

mikrostruktur denganpembesaran 400x (kanan)

FeAl3

( a "

FeAl3

7/21/2019 TUGAS HAZ

14/19

(b)

FeAl3

(c)

Gambar 4.6 Struktur mikro daerah stir zonedengan variasi putaran tool:

(a) 780 rpm, (b) 980 rpm dan (c) 1120 rpm, pembesaran 400x

TMAZ

HAZ

(a)

TMAZ

HAZ

7/21/2019 TUGAS HAZ

15/19

(b)

TMAZ

HAZ

Gambar 4.7 Struktur mikro daerah transisi antara TMAZ dan HAZ dengan variasi putaran

tool: (a) 780 rpm, (b) 980 rpm dan (c) 1120 rpm, pembesaran 100x

Pada Gambar 4.6 menunjukkan struktur mikro daerah stir zone pada setiap

variasi pengelasan. Daerah stir zone ini partikel FeAl3 tersebar lebih merata pada

matriks Al yang disebabkan adanya proses puntiran pada saat proses pengelasan

berlangsung. Struktur mikro juga terlihat memanjang, hal ini dikarenakan adanya

penekanan dan menimbulkan efek tempa pada saat pengelasan berlangsung.

Pada Gambar 4.7 menunjukkan struktur mikro daerah transisi antara base

metal danstir zone. Daerah TMAZ (thermomechanical affected zone) partikel FeAl3

masih berbentuk kasar karena hanya terpengaruh panas termomekanik dari gesekan.

Sedangkan pada Gambar 4.8 menunjukkan struktur mikro daerah HAZ (heat affected

zone). Pada daerah ini hanya terjadi pertumbuhan butir karena terpengaruh panas

akibat gesekan yang terjadi pada saat pengelasan berlangsung.

4.4 Hasil Uji Kekerasan

7/21/2019 TUGAS HAZ

16/19

Pengujian kekerasan ini dilakukan pada tiap spesimen hasil pengelasan

dengan variasi putaran tool. Pada table 4.2 menunjukkan data hasil pengujian

kekerasan dengan menggunakan uji kekerasan brinell, kemudian pada gambar 4.9

menunjukkan grafik perbandingan kekerasan pada setiap variasi pengelasan.

Tabel 4.2 Data hasil pengujian kekerasan (BHN)

Putaran Base Stir Base

Tool Metal HAZ TMAZ Zone TMAZ HAZ metal

780 rpm 59 51 49 50 50 49 59

980 rpm 59 50 48 49 48 50 59

1120 rpm 59 50 49 50 49 50 59

Gambar 4.9 Grafik nilai kekerasan hasil pengelasanfriction stir welding

Proses pengelasan aluminium dengan friction stir welding menggunakan

putaran 780 rpm memiliki kekerasan yang paling besar. Kekerasan yang rendah

terdapat pada penggunaan putaran 1120 rpm, ini dapat terjadi karena heat input yangbesar dapat menghasilkan bentuk grain yang kecil. Seharusnya dalam penelitian ini

kekerasan dapat disebabkan oleh besar kecilnya putaran toolyang dipakai, semakin

besar putaran yang dipakai maka masukan panas juga akan semakin besar dan akan

membentuk grain yang kecil sehingga menyebabkan nilai kekerasan yang tinggi.

Pada gambar 4.9 dapat dilihat bahwa trend dari base metal, HAZ, TMAZ dan stir

zone menunjukkan penurunan kekerasan pada setiap variasi putaran tool. Hal ini

7/21/2019 TUGAS HAZ

17/19

disebabkan pada pengelasan ini tidak dimasukkannya logam baru (electrode) pada

saat pengelasan. Pada pengelasan busur adanya logam baru (electrode) dapat diatur

tingkat mechanical propertiesnya sesuai dengan yang diinginkan. Pada pengelasan

friction stir welding, penyambungan logam dilakukan dengan gesekan dan adukan

tanpa memasukkan logam baru diantara material. Dan hasil pengelasan pada daerah

stir zone tentu saja tidak bisa melebihi kekuatan dari base metal. Sifat yang kurang

baik dari proses ini adalah terjadinya pelunakan pada daerah las sebagai akibat panas

yang timbul. Penurunan nilai kekerasan pada daerah lasan, selain karena karakteristik

dari paduan itu sendiri juga disebabkan karena proses pengerasan tidak bisa terjadi

ketika proses pengelasan berlangsung. H. Wiryosumarto,1996, menyatakan bahwa

pengerasan akan tercapai bila terjadi pengendapan fasa kedua pada temperatur 160-

185C dalam waktu 6 sampai 20 jam

Kesimpulan

Dari hasil penelitian proses pengelasan dengan metode friction stir welding

yang telah dilakukan pada material Aluminium AA 1100 dengan variasi putaran tool

maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Pengelasan Alumunium AA 1100 dengan metodefriction stir welding(FSW)

dapat dilakukan dengan baik.

2. Hasil pengujian tarik diperoleh bahwa rata - rata ultimate strength untuk

pengelasan dengan menggunakan putaran tool 780 rpm adalah 52.222 Mpa,

untuk putaran tool 980 rpm adalah 38.472 Mpa dan putaran tool 1120 adalah

56.528 Mpa. Dengan hasil ini dapat diketahui bahwa ultimate strength yang

tertinggi adalah dengan menggunakan putaran tool 1120 rpm dan ultimatestrength pada putaran tool 980 rpm adalah yang terendah. Cacat wormholes

pada pengelasan dengan putaran tool 980 rpm adalah hal utama yang

mengurangi kekuatan tarik pada penelitian ini

3. Dari pengamatan makro diketahui cacat wormholes terbesar terdapat pada

hasil pengelasan dengan putaran tool980 rpm dan juga adanya celah karena

kurangnya penetrasi dan menimbulkan konsentrasi tegangan pada hasil

7/21/2019 TUGAS HAZ

18/19

pengelasan, celah ini juga terjadi pada variasi putaran tool780 rpm.

4. Dari pengamatan mikro diketahui bahwa bentuk butir pada daerah stir zone

partikel FeAl3tersebar lebih merata pada matriks Al yang disebabkan adanya

proses puntiran pada saat proses pengelasan berlangsung.

5. Pengujian kekerasan menunjukan bahwa logam las lebih lunak daripada logam

induk. Sedangkan daerah TMAZ mempunyai kekerasan yang paling rendah .

7/21/2019 TUGAS HAZ

19/19