TUGAS AKHIR ANALISIS KEKUATAN LAS BERBAHAN ...
Transcript of TUGAS AKHIR ANALISIS KEKUATAN LAS BERBAHAN ...
i
TUGAS AKHIR
ANALISIS KEKUATAN LAS BERBAHAN ALUMINIUM
MAMPU LAS TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
GALIH EDI WIDODO NIM : D 200 05 0038
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITA MUHAMADIYAH SURAKARTA
2013
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dengan judul :
Analisis Kekuatan Las
Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis
Yang dibuat untuk memenuhi sebagian 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 sumber informasinya saya cantumkan mana mest
iii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dengan judul :
Analisis Kekuatan Las Berbahan Aluminium Mampu Las
Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis
Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat
sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan
iruan 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 sumber informasinya saya cantumkan mana mestinya.
Surakarta,
Yang menyatakan
Galih Edi Widodo
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dengan judul :
Berbahan Aluminium Mampu Las
Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat
sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan
iruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/atau
pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan
Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali
inya.
2010
Yang menyatakan
Galih Edi Widodo
iv
v
vi
MOTTO
Ø Sesungguhnya sholatku ibadahku,hidup dan matiku hanya untuk
Alloh SWT.
Ø Kegagalan adalah keberhasilan yang tertunda
Ø Jadilah dirimu sendiri
Ø Tidak ada jalan yang mewah yang di tempuh untuk mempelajari
sebuah ilmu
Ø Niat dulu baru bekerja
Ø Hadapi kegagalan dengan pikiran yang positif dan jangan takut
untuk mencoba lagi
Ø Lebih baik merasakan terjatuh saat belajar untuk bias daripada
hanya terdiam dan membayangkan hal tersebut
vii
PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada :
1. Alloh SWT yang selalu memberikan nikmat dan rahmat pada umatNYA.
2. Ayah Muchamad Gempur serta ibunda Suwarni yang selalu
melimpahkan kasih sayang serta doa yang tiada hentinya disetiap
langkahku
3. Kakak Sadono dan adikku Nandow yang selalu memberiku semangat
4. Sahabat – sahabatku Partom, Komeng , Dany, Anton, Yoga, serta
teman- teman lain yang selalu memberiku dukungan serta semangat
5. Teman – teman almamater UMS
viii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Alloh
SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah- NYA sehingga penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam mudah –
mudahan tetap pada junjungan kita Nabi Muhammad SAW, keluarga serta
sahabatnya.
Tugas akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk
menyelesaikan program studi S- 1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik
Mesin Universitas Muhamadiyah Surakarta. Bersama ini penulis
mengucapkan terimakasih dan penghargaan setinggi- tingginya kepada
semua pihak yang telah memberikan dukungan nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini , penulis
mengucapkan terimakasih kepada :
1. Ir. Agus Riyanto, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhamadiyah Surakarta .
2. Ir. Sartono Putro, MT., selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhamadiyah Surakarta .
3. Ir. Agus Hariyanto, MT., selaku dosen pembimbing I Tugas Akhir yang
telah memberikan dorongan serta arahan dalam penyusunan Tugas
Akhir ini.
4. Agus Yulianto, ST. MT., selaku dosen pembimbing II yang telah
berkenan meluangkan waktu dalam memberikan arahan dan
bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
5. Pimpinan beserta staf Tata Usaha di Jurusan Teknik Mesin.
6. Staf laboraturium metalurgi dan bahan teknik jurusan Teknik Mesin
UGM, terimakasih atas segala bantuanya.
Penulis menyadari sepenuhnyamasih banyak kekurangan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini. Namun demikian , penulis berharap semoga
Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi
pada umumnya, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis
harapkan.
ix
Penulis menyadari sepenuhnyamasih banyak kekurangan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini. Namun demikian , penulis berharap semoga
Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca
pada umumnya, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis
Surakarta 2011
Galih Edi Widodo
Penulis menyadari sepenuhnyamasih banyak kekurangan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini. Namun demikian , penulis berharap semoga
penulis khususnya dan pembaca
pada umumnya, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis
Surakarta 2011
Galih Edi Widodo
x
Analisis Kekuatan Las Berbahan Aluminium Mampu Las Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis
Galih Edi Widodo, Agus Hariyanto, Agus Yulianto Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Sukoharjo
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan sambungan las aluminium dari dua macam pengelasan yang berbeda yaitu las TIG ( Tungsten Inert Gas ) dan Oxy – Acetylene terhadap sifat fisis dan mekanis. Material digunakan adalah aluminium jenis 6063 dengan tebal ± 5mm dan lebar 25mm yang disambung masing – masing dengan las TIG dan Oxy- Acetylene. Tipe sambungan las mengunakan sambungan tumpul (butt joint) dengan sudut kampuh 600. Kemudian untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis material setelah dilas dilakukan beberapa pengujian meliputi : pengujian komposisi kimia menggunakan standar ASTM E34, pengujian struktur mikro pada bagian logam induk, logam las, dan logam HAZ ( Heat Affected Zone ) menggunakan standar ASTM E3, dan pengujian impak menggunakan standar JIS-Z2202 dan pengujian tarik menggunakan standar JIS-Z2201 . Hasil pengujian koposisi kimia didapatkan unsur – unsur penyusun dengan prosentase aluminium (AL) 97,76 %, silikon (Si) 0,48%, magnesium (Mg) 0,41 %, tembaga (Cu) 0,15%. Pengujian struktur mikro pada logam induk terlihat butiran – butiran Mg2Si berwarna gelap dan halus. pada daerah HAZ ( Heat Affected Zone ) untuk pengelasan Acetylene butiran Mg2Si terlihat berukuran lebih besar dan cenderung merapat, sedangkan untuk las TIG butiran terlihat berbentuk guratan kecil. Pada logam las Acetylene butiran struktur mikro lebih besar dibanding dengan las TIG. Harga impak tertinggi pada raw material yaitu 0,39 joule/mm2, kemudian pengelasan TIG sebesar 0, 12 joule/mm2 ,dan pada pengelasan Acetylene sebesar 0,07 joule/mm2 . Kekuatan tarik maksimal pada raw material yaitu 176,3 N/mm2 kemudian pada las TIG sebesa 125,4 N/mm2, dan pada las Oxy- Acetylene sebesar 114,2 N/mm2 .
Kata kunci : “ Aluminium”, “HAZ”, “TIG”,”Oxy-Acetylene”.
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDU ..................................................................................... i
LEMBAR SOAL ........................................................................................ ii
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ..................................... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................... iv
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... v
MOTO ...................................................................................................... vi
PERSEMBAHAN ...................................................................................... vii
KATA PENGANTAR............................................................................... viii
ABSTRAK ................................................................................................ x
DAFTAR ISI ............................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xv
DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN ................................................................ 1
1.1 Latar Belakang Masalah ..................................................... 1
1.2 Tujuan Penelitian ............................................................... 3
1.3 Manfaat Penelitian .............................................................. 3
1.4 Perumusan Masalah ........................................................... 4
1.5 Batasan Masalah ................................................................ 4
1.6 Metode Penelitian .............................................................. 5
1.7 Sistematika Penulisan ........................................................ 6
BAB II LANDASAN TEORI .......................................................... 8
xii
2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................ 8
2.2. Landasan Teori .................................................................. 9
2.2.1.Aluminium .................................................................. 9
A. Jenis- Jenis Aluminum .................................................. 11
B. Sifat Mampu Las aluminium........................................... 20
2.2.2. Las Tig ...................................................................... 22
2.2.3. Las Karbit .................................................................. 24
2.2.4.Logam Pengisi ( filler metal ) ...................................... 28
2.2.5. Jenis Sambungan Las ............................................... 29
2.2.6.Pengujian Sifat Fisis Dan Mekanis Material .............. 34
2.2.6.1.Pengujian Sifat Fisis ............................................... 34
2.2.6.2.Pengujian Sifat Mekanis .......................................... 28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................. 34
3.1. Bahan .................................................................................. 34
3.1.1.plat Aluminium ............................................................ 34
3.1.2 logam Pengisi( fiiler ) ................................................... 34
3.2. Alat Penelitian ...................................................................... 44
3.3. Metode Penelitian ................................................................ 39
3.3.1.Diagram Alur Penelitian Penelitian ............................. 39
3.3.2.Urutan Pelaksanaan Penelitian .................................. 50
3.4. Pelaksanaan pengujian ....................................................... 54
xiii
3.4.1. Pengujian Komposisi Kimia ...................................... 54
3.4.2. pengujian struktur Mikro ........................................... 55
3.4.3. Pengujian Impak ...................................................... 55
3.4.4 .Pengujian Tarik ........................................................ 57
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..................... 59
4.1 Data Hasil Pengujian Komposisi Kimia ............................. 59
41.1 Pembahasan Pengujian Komposisi Kimia ............... 59
4.2. Data Hasil Pengujian Struktur Mikro ................................. 60
4.2.1. Data Hasil Pengujian ............................................... 61
4.2.2. Pembahasan Pengujian Struktur Mikro ................... 62
4.3. Data Hasil Pengujian Impak ................................................ 63
4.3.1. Hasil Uji Impak Aluminium Las Tig ........................... 63
4.3.2 .Hasil Uji Impak Aluminium Las OAW ........................ 64
4.3.3. Hasil Uji Impak Aluminium Tanpa Las ...................... 64
4.3.4. Pembahasan Hasil Uji Impak ................................... 66
4.4. Data Hasil Pengujian Tarik ................................................. 66
4.4.1. Hasil Uji Tarik Rata- rata Aluminium ....................... 66
. 4.4.2. Grafik Hubungan Tegangan dengan Regangan
Pengujian Tarik Aluminium ................................................. 67
4.4.3. Grafik Hubungan Modulus Elastisitas dengan
Regangan Pengujian Tarik Aluminium ................................ 68
4.4.4. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Modulus
Elastisitas Dengan Regangan Hasil Pengujian Tarik .......... 70
4.5. Pembahasan Hasil Uji Tarik................................................ 71
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................. 73
5.1.Kesimpulan ....................................................................................... 73
5.2.Saran - saran .................................................................................... 73
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar .2.1. Struktur mikro aluminium murni .......................................... 12
Gambar .2.2. Struktur mikro Al- Cu .......................................................... 14
Gambar .2.3. Struktur mikro Al- Mg .......................................................... 16
Gambar .2.4. Struktur mikro Al- Mg- Si .................................................... 19
Gambar .2.5. Letak elektroda wolfram pada las Tig ................................. 22
Gambar .2.6. Jenis nyala api netral pad alas asetilin ............................... 25
Gambar .2.7. Jenis nyala api asetiline pada las asetiin ............................ 25
Gambar .2.8. Jenis nyala api oksigen lebih pad alas asetilen .................. 26
Gambar.2.9. Skema alat las oxi-acetylene ............................................... 27
Gambar.2.10. Jenis- jenis sambungan dasar ........................................... 30
Gambar.2.11. Macam- macam sambungan T .......................................... 31
Gambar.2.12. Sambungan tumpang ........................................................ 32
Gambar.2.13. Sambungan sisi ................................................................. 33
Gambar.2.14. Sambungan dengan penguat ............................................ 33
Gambar.2.15. Hubungan beban tarik dengan pertambahan panjang ...... 40
Gambar.3.1. material plat aluminium 6063 ............................................... 43
Gambar .3.2. Kawat pengisi ( filler ) ......................................................... 44
Gambar.3.3. Alat uji komposisi kimia ....................................................... 45
Gambar .3.4. Alat uji struktur mikro .......................................................... 46
xv
Gambar .3.5. Alat uji impak ...................................................................... 46
Gambar .3.6. Alat uji tarik ......................................................................... 47
Gambar .3.7. Alat las oxy – acetylene ...................................................... 48
Gambar 3.8. Alat las TIG ......................................................................... 48
Gambar .3.9. Diagram alir penelitian ........................................................ 49
Gambar .3.10. Proses pengelasan las karbit ........................................... 51
Gambar .3.11. Proses pengelasan TIG .................................................... 52
Gambar .3.12. Skema spesimen uji impak (JIS-Z2202) ........................... 56
Gambar .3.13. Skema spesimen uji tarik (JIS-Z2201) .............................. 58
Gambar.4.1. Gambar struktur mikro logam induk aluminium ................... 61
Gambar.4.2. Struktur mikro aluminium paduan seri 6063 sebagai pembanding ........................................................................ 61
Gambar.4.3. Gambar struktur mikro aluminium pada proses las asetilin . 62
Gambar.4.4. Gambar struktur mikro aluminium pada proses las TIG ...... 62
Gambar.4.5. Histogram perbandingan harga impak aluminium ............... 65
Gambar.4.6. Histogram perbandingan energi terserap pengujian
impak aluminium ................................................................. 65
Gambar4.7. Grafik hubungan tegangan dengan regangan hasil
pengujian tarik aluminium proses las TIG ............................ 67
Gambar4.8. Grafik hubungan antara tegangan dengan regangan
hasil pengujian tarik aluminium proses las 0xy-
acetylene ............................................................................. 67
Gambar4.9. Grafik hubungan antara tegangan dengan regangan
xvi
hasil pengujian tarik aluminium tanpa proses las ( raw ) ...... 68
Gambar4.10. Grafik hubungan antara modulus elastisitas dengan
regangan hasil pengujian tarik aluminium proses las
TIG ...................................................................................... 68
Gambar4.11.Grafik hubungan antara modulus elastisitas dengan
regangan hasil pengujian tarik aluminium proses las
asetilin ................................................................................. 69
Gambar4.12.Grafik hubungan antara modulus elastisitas dengan
regangan hasil pengujian tarik aluminium tanpa proses
las ( raw ) ............................................................................ 69
Gambar4.13.Grafik hubungan antara tegangan dan modulus
elastisita dengan regangan hasil pengujian tarik
aluminium proses las TIG .................................................... 70
Gambar4.14.Grafik hubungan antara tegangan dan modulus
elastisitas dengan regangan hasil pengujian tarik
aluminium proses las asetilin ............................................... 70
Gambar4.15.Grafik hubungan antara tegangan dan modulus
elastisitas dengan regangan hasil pengujian tarik
aluminium raw material ........................................................ 71
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Daftar komposisi kimia aluminium jenis 1xxx ...................... 12
Tabel 2.2. Daftar komposisi kimia aluminium jenis 2xxx ...................... 13
Tabel 2.3. Daftar komposisi kimia aluminium jenis 3xxx ...................... 14
Tabel 2.4. Daftar komposisi kimia aluminium jenis 4xxx ...................... 15
Tabel 2.5 Daftar komposisi kimina aluminium jenis 5xxx .................... 16
Tabel 2.6. Sifat fisis aluminium 6063 .................................................... 17
Table 2.7. Sifat mekanis aluminium 6063 ............................................. 17
Table 2.8. Daftar komposisi kimia aluminium jenis 6xxx ...................... 18
Tabel2.9. Daftar komposisi kimia aluminium jenis 7xxx ...................... 20
Table 2.10. Daftar komposisi kimia electroda aluminium ....................... 29
Tabel 4.1. Hasil Pengujian komposisi Kimia ......................................... 59
Tabel 4.3.1. Data hasil uji impak aluminium dengan las TIG .................. 63
Tabel 4.3.2. Data hasil uji impak aluminium dengan las OAW ............... 64
Tabel 4.3.3 Data hasil uji impak aluminium tanpa las ........................... 64
Tabel 4.4.1. Data hasil uji tarik aluminium ............................................... 66
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel komposisi kimia aluminium
Lampiran 2. Foto spesimen Pengujian komposisi kimia
Lampiran 3. Foto spesimen Pengujian struktur mikro
Lampiran 4. Foto spesimen Pengujian tarik
Lampiran 5. Foto spesimen pengujian impak
Lampiran 6. Tabel hasil pengujian tarik
Lampiran 7. Grafik tegangan regangan hasil pengujian tarik
Lampiran 8. Tabel hasil pengujian impak
Lampiran 9. Gambar diagram fasa AL-Mg-Si
Lampiran 10. Standart JIS-Z 2201
Lampiran 11. Standart JIS-Z 2202
Lampiran 12. Standart ASTM E3
Lampiran 13. Standart ASTM E34
Lampiran 14. Standart AWS D1.2/D1.2M:2003.
Lampiran 15. Elektroda las