pengaruh profil pin dan jarak preheating fsw filedistance from 60 mm, 70 mm, 80 mm adn 90 mm. the...
TRANSCRIPT
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
EMBAR PENGESAHAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
PENGARUH PROFIL PIN DAN JARAK PREHEATING TERHADAP
SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO SAMBUNGAN
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO SAMBUNGAN
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ............................................... 46
Tabel 4. 10 Tabel data pengujian FSW profil pin 2 sisi datar dan jarak pemanasan
awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ............................................... 47
Tabel 4. 11 Tabel data foto makro FSW profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan
awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ............................................... 48
Tabel 4. 12 Tabel data foto mikro FSW profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan
awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ............................................... 49
Tabel 4. 13 Tabel data pengujian FSW profil pin 3 sisi datar dan jarak pemanasan
awal 60mm, 70mm, 80mm dan 90mm ............................................... 49
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
Lampiran 12 : Data hasil uji kekerasan dengan variasi jarak preheat 80 mm .. 82
Lampiran 13 : Data hasil uji kekerasan dengan variasi jarak preheat 90 mm .. 83