pengaruh profil pin dan jarak preheating FSW filedistance from 60 mm, 70 mm, 80 mm adn 90 mm. The...

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

commit to user

i

PENGARUH PROFIL PIN DAN JARAK PREHEATING TERHADAP

SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO SAMBUNGAN

MATERIAL AA5052-H32 FRICTION STIR WELDING JUDUL

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

HANDI DWI CAHYONO NIM. I1410015

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2016


commit to user

ii


commit to user

iii

EMBAR PENGESAHAN


commit to user

iv

MOTTO & PERSEMBAHAN

Motto

ENDLESS SACRIFICE

Never Stop Getting The Aim

Persembahan

Ku persembahkan karya ini untuk orang tua tercinta,

dan seseorang yang akan menemani sepanjang perjalanan hidupku.


commit to user

v

PENGARUH PROFIL PIN DAN JARAK PREHEATING TERHADAP


MATERIAL AA5052-H32 FRICTION STIR WELDING

ABSTRAK

Handi Dwi Cahyono

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Jl. Ir. Sutami 36 A Solo 57126 Telp: 0271-646994 Fax: 0271-646655

Email: [email protected]

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh profil pin dan jarak

preheat pada proses friction stir welding (FSW) terhadap sifat mekanik dan

struktur mikro sambungan las pelat aluminium sheet 5052. Pengelasan dilakukan

pada mesin milling dan material welding tool dari jenis Bohler K100 dengan

kekerasan 59HRc. Parameter yang digunakan yaitu: kecepatan putar tool 1125

rpm, kecepatan pengelasan 60 mm/menit, kedalaman pembenaman tool 3,90 mm

dengan variasi profil pin silindris, dua sisi datar dan tiga sisi datar, serta variasi

jarak preheat 60 mm, 70 mm, 80 mm dan 90 mm.. Pengujian yang dilakukan

adalah uji tarik, uji tekuk, uji kekerasan dan pengamatan secara makro dan mikro.

Hasil penelitian menunjukan kekuatan tarik tertinggi pada profil pin tiga sisi datar

dan jarak preheat 60 mm yaitu 213,360 Mpa, kekuatan tekuk tertinggi untuk uji

face bending pada profil pin tiga sisi datar dan jarak preheat 60 mm yaitu 425,309

Mpa, sedangkan kekuatan tekuk tertinggi untuk uji root bending pada profil pin

tiga sisi datar dan jarak preheat 60 mm yaitu 426,191 Mpa.

Kata kunci: FSW, profil pin, preheating.


commit to user

vi

THE EFFECT OF PIN PROFILE AND PREHEATING DISTANCE ON THE

MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTUCTURE OF 5052-H32

ALUMINIUM ALLOY JOIN ON FRICTION STIR WELDING

Handi Dwi Cahyono

Mechanical Engineering Department Faculty of Engineering, Sebelas Maret University

Jl. Ir. Sutami 36 A Solo 57126 Hp: 081327903449

Email: [email protected]

Abstract

The aim of this research is to study the effect of welding pin profile and

preheating distance in friction stir welding (FSW) process on the mechanical

properties and micro structural of aluminium sheet 5052 welded joint using depth

of plunge 3,90 mm. FSW process uses milling machine and the welding tool

material is Bohler K100 with hardness 59HRc. Parameter machine are used

rotation of welding tool 1125 rpm, welding rate 60mm/minute with welding pin

profile variation cylindrical, two flat side and three flat side and also preheating

distance from 60 mm, 70 mm, 80 mm adn 90 mm. The testing done are tensile test,

bending test, hardness test, macro and micro structural examination. The results

showed that the highest tensile strength is 213,360 MPa on pin profil three flat

side and preheating distance 60 mm. The highest buckling strength for face

bending methode is 425,309 Mpa on pin profil three flat side and preheating

distance 60 mm , while the highest buckling strength for root bending is 426,191

Mpa on pin profil three flat side and preheating distance 60 mm.

Keywords: FSW, profil pin, preheating


commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat dan

karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul,

“PENGARUH PROFIL PIN DAN JARAK PREHEATING TERHADAP


MATERIAL AA5052-H32 FRICTION STIR WELDING”.

Penulisan skripsi ini bertujuan untuk memenuhi salah satu syarat guna

memperoleh gelar sarjana teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas

Maret, Surakarta.

Pada kesempatan ini penulis ingin menghaturkan terima kasih kepada

pihak-pihak yang telah membantu hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini,

antara lain kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan kasih-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

2. Bapak Dr. Triyono, S.T., M.T. dan Bapak Dr. Nurul Muhayat, ST., MT.

selaku pembimbing skripsi, atas bimbingan dan arahannya dalam

pembuatan skripsi ini.

3. Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya selama

penulis menempuh perkuliahan.

4. Keluarga tercinta yang telah memberikan perhatian dan sumbangan besar

baik moril maupun materil.

5. Teman-teman tim FSW atas kerjasamanya selama penelitian.

6. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, atas segala

bantuannya dalam penulisan skripsi ini.

Surakarta, April 2016

Penulis


commit to user

viii

DAFTAR ISI DAFTAR ISI

JUDUL ..................................................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii MOTTO & PERSEMBAHAN ............................................................................... iv

ABSTRAK .............................................................................................................. v

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiii BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

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

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 3

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 3

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

1.5 Manfaat ..................................................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................... 4

BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................. 5

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 ...................................................................... 11

2.3.3 Kecepatan Pengelasan ..................................................................... 11

2.3.4 Depth Plunge ................................................................................... 12

2.3.5 Preheating ....................................................................................... 12

2.4 Baja Bohler K100 ................................................................................... 13

2.5 Aluminium Paduan ................................................................................. 13

2.5.1 Klasifikasi Aluminium Paduan ....................................................... 13

2.5.2 Aluminium Paduan 5052 ................................................................ 15

2.6 Pengujian Spesimen ............................................................................... 16

2.6.1 Pengujian Tarik ............................................................................... 16

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

2.6.3 Pengujian Kekerasan ....................................................................... 18


commit to user

ix

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

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 21

3.1 Diagram Alir Penelitian .......................................................................... 21

3.2 Bahan Penelitian ..................................................................................... 22

3.3 Peralatan Penelitian ................................................................................ 24

3.3.1 Peralatan untuk pembuatan spesimen dan proses pengelasan......... 24

3.3.2 Peralatan untuk pengujian spesimen ............................................... 28

3.4 Pelaksanaan Pengelasan ......................................................................... 29

3.4.1 Parameter Pengelasan...................................................................... 29

3.4.2 Proses pengelasan............................................................................ 30

3.5 Pengujian Spesimen Hasil Pengelasan ................................................... 34

3.5.1 Uji Kekerasan (Hardness test) ........................................................ 34

3.5.2 Uji Tekuk ........................................................................................ 35

3.5.3 Uji Tarik .......................................................................................... 36

3.5.4 Pengamatan Struktur Mikro dan Makro .......................................... 36

BAB IV DATA DAN ANALISA ......................................................................... 38

4.1 Data Pengelasan ..................................................................................... 38

4.1.1 Data Base Material ......................................................................... 38

4.1.2 Data Percobaan pengelasan dengan Variasi profil pin tanpa pemanasan awal ............................................................................................ 39

4.1.3 Data Percobaan dengan variasi jarak preheat pada profil pin silindris 41

4.1.4 Data Percobaan dengan variasi jarak preheat pada profil pin 2 sisi datar 44

4.1.5 Data Percobaan dengan variasi jarak preheat pada profil pin 3 sisi datar 47

4.2 Analisa .................................................................................................... 50

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

4.2.2 Analisa Struktur Mikro ................................................................... 52

4.2.3 Analisa Kekuatan Tarik................................................................... 58

4.2.4 Analisa Kekuatan Tekuk ................................................................. 61

4.2.5 Analisa Kekerasan ........................................................................... 65

BAB V PENUTUP ................................................................................................ 68

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

5.2 Saran ....................................................................................................... 68

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 69

LAMPIRAN .......................................................................................................... 71


commit to user

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Foto makro hasil pengelasan FSW (Mishra dan Ma, 2005) ............... 7

Gambar 2. 2 Prinsip kerja FSW (TWI) ................................................................... 8

Gambar 2. 3 Pencekaman benda kerja .................................................................... 8

Gambar 2. 4 Variasi sambungan las FSW (Mishra dan Ma, 2005) ........................ 9

Gambar 2. 5 Profil permukaan shoulder (Mishra dan Ma, 2005) ......................... 10

Gambar 2. 6 Beberapa penampang profil pin (Fujii dkk, 2006) ........................... 11

Gambar 2. 7 Gerakan putaran tool ........................................................................ 11

Gambar 2. 8 Posisi tool terhadap benda kerja ....................................................... 12

Gambar 2. 9 Diagram Fasa Al-Mg (Totten dan MacKenzie, 2003) ..................... 16

Gambar 2. 10 Pengujian Tarik (Groover, 2007) ................................................... 17

Gambar 2. 11 Mekanisme pengujian three point bending (Groover, 2007) ......... 18

Gambar 2. 12 Pengujian Vickers secara skematis (Groover and Mikell, 2007) ... 19

Gambar 2. 13 Skema pengamatan struktur mikro ................................................. 20

Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian ..................................................................... 21

Gambar 3. 2 Base metal ........................................................................................ 22

Gambar 3. 3 Penampang profil pin ....................................................................... 22

Gambar 3. 4 Geometri tool ................................................................................... 23

Gambar 3. 5 Ukuran backing plate dan posisi lubang termokopel ....................... 23

Gambar 3. 6 Mesin Cutting ................................................................................... 24

Gambar 3. 7 Mesin Milling ................................................................................... 25

Gambar 3. 8 Peralatan pengukur temperatur......................................................... 26

Gambar 3.10 Infrared Pyrometer .......................................................................... 28

Gambar 3. 13 Pemasangan termokopel ................................................................. 30

Gambar 3. 14 Pemasangan backing plate ............................................................. 30

Gambar 3.21 Spesimen uji tekuk .......................................................................... 35

Gambar 4. 1 Base metal aluminium AA 5052 H-32 ............................................. 38

Gambar 4. 2 Foto mikro base metal ...................................................................... 38


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 4. 1Tabel data pengujian Base metal AA 5052 – H32 ................................ 39

Tabel 4. 2 Tabel data foto makro FSW tanpa pemanasan awal ............................ 39

Tabel 4. 3 Tabel data foto mikro FSW tanpa preheat ........................................... 40

Tabel 4. 4 Tabel data pengujian FSW tanpa preheat ............................................ 41

Tabel 4. 5 Tabel data foto makro FSW profil pin silindris dan jarak pemanasan

awal 60 mm, 70 mm, 80 mm dan 90 mm ........................................... 42

Tabel 4. 6 Tabel data foto mikro FSW profil pin silindris dan jarak pemanasan

awal 60 mm, 70 mm, 80 mm dan 90 mm ........................................... 43

Tabel 4. 7 Tabel data pengujian FSW profil pin silindris dan jarak pemanasan

awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ............................................... 44

Tabel 4. 8 Tabel data foto makro FSW profil pin 2 sisi datar jarak pemanasan awal

60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ....................................................... 45

Tabel 4. 9 Tabel data foto mikro FSW profil pin 2 sisi datar dan jarak pemanasan


Tabel 4. 10 Tabel data pengujian FSW profil pin 2 sisi datar dan jarak pemanasan


Tabel 4. 11 Tabel data foto makro FSW profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan


Tabel 4. 12 Tabel data foto mikro FSW profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan


Tabel 4. 13 Tabel data pengujian FSW profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan


Tabel 4. 14 Tabel Perbandingan foto makro antar spesimen ................................ 50

Tabel 4. 15 Tabel Perbandingan struktur mikro antar spesimen pada daerah HAZ

Retreating Side ................................................................................... 53

Tabel 4.16 Tabel Perbandingan struktur mikro antar spesimen pada daerah HAZ

Advancing Side ................................................................................... 54

Tabel 4.17 Tabel Perbandingan struktur mikro antar spesimen pada daerah TMAZ

Retreating Side ................................................................................... 55


commit to user

xii

Tabel 4.18 Tabel Perbandingan struktur mikro antar spesimen pada daerah TMAZ

Advancing Side ................................................................................... 56

Tabel 4.19 Tabel Perbandingan struktur mikro antar spesimen pada daerah weld

nugget ................................................................................................. 57


commit to user

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 : Hasil pengelasan dengan variasi profil pin silindris .................. 71

Lampiran 2 : Hasil pengelasan dengan variasi profil pin 2 sisi datar ............. 72

Lampiran 3 : Hasil pengelasan dengan variasi profil pin 3 sisi datar ............. 73

Lampiran 4 : Contoh Hasil print out uji tarik, dalam hal ini pengujian FSW

tanpa preheat I............................................................................. 74

Lampiran 5 : Contoh Hasil print out uji face bending, dalam hal ini

pengujian FSW tanpa preheat I ................................................. 75

Lampiran 6 : Contoh Hasil print out uji root bending, dalam hal ini pengujian

FSW tanpa preheat I .................................................................... 76

Lampiran 7 : Contoh perhitungan tegangan tarik ........................................... 77

Lampiran 8 : Contoh perhitungan tegangan tarik ........................................... 78

Lampiran 9 : Data hasil pengujian ................................................................. 79

Lampiran 10 : Data hasil uji kekerasan dengan variasi jarak preheat 60 mm .. 80

Lampiran 11 : Data hasil uji kekerasan dengan variasi jarak preheat 70 mm . 81



pengaruh profil pin dan jarak preheating FSW filedistance from 60 mm, 70 mm, 80 mm adn 90 mm. The...

Documents

Transcript of pengaruh profil pin dan jarak preheating FSW filedistance from 60 mm, 70 mm, 80 mm adn 90 mm. The...