repository.poliupg.ac.idrepository.poliupg.ac.id/872/1/Prosiding-Penelitian_SN2... · 2019. 2....

Prosiding Seminar Hasil Penelitian 2016 Vol ume II (pp. 17 – 27) ISBN. 978-602-60700-0-1

1

ANALISIS SIFAT MEKANIK PENGELASAN FRICTION STIR

WELDING (FSW) PADA PADUAN ALUMINIUM Rusdi Nur dan Ahmad Zubair Sultan

Abstrak. Friction Stir Welding (FSW) merupakan salah satu metode pengelasan

yang menyambung dua logam dengan panas dari gesekan dan penempaan yang

terjadi akibat tool yang brotasi terhadap titik las benda kerja. Pengelasan FSW

dalam aplikasinya tidak membutuhkan bahan penambah atau filler, rendah input

energi, dan kualitas hasil las yang cukup baik. Dengan metode ini dapat

mengurangi terjadinya sedikit cacat retak dan porositas pada hasil lasan.

Alumunium merupakan material yang banyak digunakan dalam industri karena

sifatnya yang ringan, anti korosi, konduktor listrik, dan isolator panas yang baik.

Beberapa jenis alumunium yang banyak digunakan ialah alumunium alloy 1100

dan 5052, jenis ini memiliki sifat umum dari alumunium sendiri dan tambahan

sifat mampu las yang baik sehingga aplikasinya banyak digunakan dalam industri.

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa perbedaan sifat mekanik yang

dihasilkan serta mempelajari pengaruhnya terhadap parameter pengelasan seperti

diameter shoulder, putaran tool, dan feed rate dalam pengelasan friction stir

welding pada dua material berbeda yaitu alumunium Alloy 1100 dan 5052. Sifat

mekanik yang dianalisa meliputi kekuatan tarik, kekuatan tekuk, dan kekerasan

hasil lasan. Untuk mendapatkan sifat mekanik tersebut akan dilakukan pengujian

hasil las yang meliputi pengujian tarik, tekuk, dan kekerasan.

Kata kunci: Pengelasan, Friction Stir Welding, alumunium alloy 1100,

alumunium alloy 5052, diameter shoulder, putaran tool, dan feed rate.

I. Pendahuluan

Kemajuan pengembangan teknik pengelasan sekarang ini semakin pesat, dimulai

pada tahun 1950 dimana pada saat itu ditemukan beberapa metode pengelasan yang baru

sepeti las tekan dingin, las listrik terak, las busur dengan pelindung gas CO2, dan las

ultrasonic. Terkhusus pada las gesek dimulai pada tahun 1991 bertempat di The Welding

Institute (TWI) Amerika Serikat, telah ditemukan metode penyambungan logam padat

dengan metode las gesek yang dinamakan dengan metode Friction Stir

Welding(FSW),dimana dalam pengelasannya dua logam disambung dengan panas yang

dihasilkan oleh sebuah tool yang bergesekan dengan benda kerja yang akan disambung

(Meran.C, 2010). Input energi yang rendah, ekonomis, dan kualitas yang bagus terhadap

hasil pengelasan membuat metode pengelasan ini telah digunakan secara luas dalam

industri. Pengelasan gesek ini dapat dilakukan pada mesin-mesin perkakas seperti mesin

bubut dan frais, sehingga beberapa parameter permesinan akan memberikan pengaruh

secara langsung terhadap sifat mekanik hasil pengelasan (Kumar, 2011). Menurut Saikh

(2010), dengan variasi besar putaran tool dan feed rate pada metode FSW dapat


2

memberikan pengaruh yang signifikan terhadap sifat mekanik hasil pengelasan bahan

Polymer HPDE. Begitu juga penyambungan material alumunium alloyH20 dengan variasi

geometri tool menunjukan pengaruh yang signifikan terhadap sifat mekanik hasil

pengelasan (Zargar, 2013). Dari beberapa penelitian yang telah disebutkan didapatkan

bahwa terdapat pengaruh parameter pengelasan seperti putaran tool, feed rate, dan

geometri tool pada sifat mekanik hasil pengelasan FSW.

Setiap material memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Seperti halnya alumunium

alloy1100 memiliki daya tahan korosi, konduktor panas dan listrik yang sangat baik tetapi

kekuatan yang rendah, begitu juga dengan alumunium alloy 5052 yang memiliki

karakteristik tahan korosi yang baik, tetapi tidak dapat diperlakukan panas, (Wiryosumarto,

1996). Dalam penggunaanya pada konstuksi umum material alumunium alloy 1100 dan

alumunium alloy 5052 mempunyai fungsi yang sama namun dari segi biaya aluminium

alloy 5052 lebih tinggi dibandingkan aluminium alloy 1100.

Friction Stir Welding (FSW) merupakan salah satu metode penyambungan

pengelasan alternatif yang baru berkembang saat ini, namun masih jarang ditemukan

penerapannya dalampenyambunganpadaalmuniumalloy1100 dan almunium alloy 5052.

Oleh karena itu akan dilakukan penelitian untuk menganalisis perbedaan kualitas hasil

pengelasan FSW ditinjau dari sifat mekanis berdasarkan variasi parameter pengelasannya

antara lain variasi diameter shoulder tool, putaran tool, dan feed rate. Banyak metode

pengelasan yang dapat digunakan untuk menyambung logam. Dari berbagai metode yang

ada salah satu kendala utama yang ditemukan ialah tingkat efesiensi dan ekonomis proses

atau metode pengelasan tersebut khusunya dalam penyambungan alumunium. Dalam

metode pengelasan yang ada hampir semua menggunakan bahan pengisi dan input

energiyang tinggi sebagai sumber panas, hal inidapat menunjukkan ketidakekonomisan

dari proses tersebut. Penelitian ini dilakukan sebagai bentuk penerapan pengelasan FSW

pada alumunium alloy jenis1100 dan 5052serta menganalisis perbedaan sifat mekaik yang

dihasilkan dengan beberapa variasi parameter pengelasan yang diberikan.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan kualitas hasil pengelasan

alumuniumalloy1100 dan alumuniumallo 5052 dengan metode penyambungan friction stir

welding. Adapun manfaat penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi yang

bermanfaat mengenai metode pengelasan alumunium yang dapat diterapkan dalam industri

pabrikasi logam.


3

II. Friction Stir Welding (FSW)

Friction Stir Welding adalah sebuah metode pengelasan yang termasuk pengelasan

gesek dimana prosesnya tidak memerlukan filler atau bahan penambah dan pengisi panas

yang dihasilkan untuk mencairkan logam kerja dihasilkan dari gesekan benda yang

berputar (pin) dengan benda kerja yang diam (Doss, M. 2012). Pin berputar pada

kecepatan putar konstan disentuhkan ke material kerja yang telah dicekam, gesekan antara

dua benda tersebut menghasilkan panas sampai 80% dari titik cair material kerja dan

selanjutnya pin ditekankan dan ditarik searah daerah yang akan dilas (Anelis, 2010).

Putaran dari pin bisa searah atau kebalikan arah jarum jam.

Menurut Pradeep, A.(2013).Pin yang digunakan harus memiliki nilai kekerasan dan

titik cair yang tinggi dibandingkan dengan material yang akan dilas, hal ini agar pin las

tidak rusak dan ikut mencair dengan material kerja saat pengelasan sehingga hasil lasanpun

lebih baik.Pengelasan dengan metode FSW bisa digunakan untuk menyambungkan

material yang sama maupun material yang tidak sama seperti baja dengan baja tahan karat,

alumunium dengan kuningan dan memungkinkan mengelas kombinasi material lain yang

tidak dapat dilas dengan metode pengelasan yang lain. Parameter yang digunakan harus

disesuaikan sedimikan rupa sehingga pegurangan volume dari pin ketika terjadi gesekan

dengan material kerja dapat diperkecil. Hal ini bertujuan untuk menjaga masukan panas

yang konstan sepanjang pengelasan (Palanivel, 2014).

Secara teknis prinsip kerja pengelasan FSW ialah gesekan sebuah tool yang

dilengkapi pin dengan dua benda secara terus menerus akan menghasilkan panas, sehingga

mengakibatkan panas setempat yang mampu melunakkan dan menyambung dua benda

tersebut (Leon, J. 2014). Ini menjadi suatu prinsip dasar terciptanya suatu proses

pengelasan gesek pada proses friction stir welding. Tool bergerak pada kecepatan konstan

dan bergerak melintang pada jalur pengelasan.

Gambar 1. Skema pengelasan FSW (Zargar, 2013)


4

III. Metode Penelitian

Penelitian dilakukan di laboraturium pengujian bahan dan bengkel mekanik jurusan

Teknik Mesin, Politeknik Negeri Ujung Pandang, laboratorium mikrostruktur jurusan

Fisika, Universitas Negeri Makassar. Waktu pelaksanan penelitian dimulai pada bulan

April-Juli 2016.

Spesifikasi benda uji yang digunakan dalam eksperimen ini adalah sebagai berikut:

1. Bahan yang digunakan untuk logam dasar ialah alumunium alloy 1100 dengan

komposisi material Al (99.0-99.95%), Cu(0.05-0.20%), Fe (0.95%), Mn (0.05%), Si

(0.95%), Zn (0.1%). Alumunium alloy 5052 dengan komposisi material Al (95-97%),

Cr (0,5-0,35%), Cu (0,99%), Fe (0,4%), Mg (2,2-2,8%), Mn (0,1%), Si (0,25%), dan

Zn (0,1%).

2. Bahan yang digunakan untuk tool ialah baja EMS 45 dengan komposisi kimia material

C (0,473%), Mn (0,71%), Si (0,247%), P (0,0014%), dan S (0,0034%).

Adapun bahan yang digunakan adalah Pelat alumunium AA 5052. Sedangkan

peralatan dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. MesinFrais/milling 8. Ragum

2. Mesin bubut 9. Kunci Inggris

3. Mesin CNC Frais 10. Kunci ring

4. Pelat pelapis 11. Jangka sorong

5. Kertas grafik 12. Pahat bubut dan frais

6. Universal Testing MachineMerek Galdabini PM 100

7. Affri Hardness Tester Series 206 MX

Penelitian ini dilaksanakan dengan beberapa tahap sebagai berikut:

1. Pembuatan Tool

Tool yang dibuat terdiri dari pin, shoulder, dan pemegang. Tool dibuat dengan

beberapa variasi diameter shoulder dan dilakukan dengan proses pembubutan.

Bentuk dan ukuran dari tool ditunjukkan gambar di bawah.

Gambar 2. Geometri dan dimensi tool


5

2. Persiapan benda kerja las

Benda kerja yang digunakan ialah sepasang plat alumunium alloy 1100 dan 5052

dengan ukuran seperti gambar berikut:

Gambar 3. Benda kerja las FSW

3. Proses pengelasan benda kerja

Pengelasan dilakukan di mesin milling dengan tool diputar terhadap dua benda kerja

yang disatukan dengan ragum atau penjepit. Putaran tool yang digunakan 1000

rpm,1500 rpm,dan 2000 rpm.Untuk feed rate digunakan 175 mm/min, 225 mm/min,

dan 275 mm/min.

4. Pengujian benda kerja

Yang dilakukan dalam pengujian ini ialah:

a. Membentuk benda kerja hasil pengelasan menjadi beberapa potongan spesimen

untuk uji tarik dan tekuk dengan bentuk dan ukuran seperti gambar berikut:

Gambar 4. Spesimen uji tarik


6

Gambar 5. Spesimen uji tekuk

b. Melakukan pengujianpada spesimen. Proses pengujian yang dilakukan ialah pengujian

tarik, tekuk, dan kekerasan. Setiap spesimen uji dikelompokan berdasarkan variasi

putaran tool dan feed rate.

c. Analisa data dan pembahasan hasil pengujian. Teknik analisis data yang digunakan

ialah metode analisis statistik. Analisis statistik dilakukan untuk menentukan putaran

tool dan feet rate yang terbaik terhadap sifat mekanik sambungan hasil pengelasan

friction stir welding. Metode analisis statsitik yang digunakan ialah analisis korelasi

dan varian (ANOVA) dengan menggunakan software aplikasi Design ExpertVersi

6.0.5. Metode ini digunakan untuk melakukan optimasi terhadap sifat mekanis hasil

pengelasan dan menentukan persamaan hubungan variabe antara parameter pengelasan

dengan sifat mekanik hasil pengelasan.

IV. Hasil dan Pembahasan

Logam induk yang digunakan dalam pengelasan FSW ialah Alumunium AA 5052.

Sifat mekanik material logam induk didapatkan setelah mengolah data yang didapatkan

pada pengujian tarik dan uji komposisi material. Dalam pengujian tarik di dapatkan data

berupa gaya tarik, panjang akhir specimen, panjang awal specimen, luas penampang dan

setelah data tersebut diolah didapatkan nilai kekuatan tarik dan regangan material.

Sedangkan dalam uji komposisi material didapatkan presentase jumlah unsur penyusun

dari material. Dari pengujian tarik tiga spesimen logam induk didapatkan gaya tarik rata-

rata (Fu) sebesar 15583,3 N, panjang akhir (Li) sebesar 58,8 mm, panjang awal (Lo)

sebesar 50 mm dan luas penampang spesimen (Ao) sebesar 60 mm2. Dari data tersebut

maka diperoleh kekuatan tarik (u) adalah 259,9 MPa dan regangan yang terjadi sebesar

17,6%.

A. Hasil Analisa Data

Pengelasan dengan metode friction stir welding merupakan pengelasan yang terjadi

dalam kondisi padat (solid state) dengan memanfaatkan panas dari gesekan benda yang

berputar dengan benda kerja yang diam sehingga mampu melelehkan benda kerja yang

diam tersebut dan akhirnya tersambung menjadi satu. Proses pengelasan FSW alumuniun

AA 5052 dilakukan dengan menggunakan mesin Frais MINYANG. Di mesin tersebut

benda kerja dicekam menggunakan ragum dan klem penjepit. Setelah benda kerja


7

terpasang, selanjutnya ialah memasang tool di spindle mesin frais.Mesin dan prose

pencekaman benda kerja seperti terlihat pada gambar 4.1 berikut.

Gambar 6. Proses pencekaman benda kerja dan pemasangan Tool

Tool yang digunakan dari material baja St 70 yang sebelumnya dibentuk

menggunakan proses pembubutan seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 7. Tool FSW sebelum dan sesudah digunakan

Gambar 8. Proses penyambungan AA 5052 dengan metode FSW

Setelah benda kerja dan tool terpasang selanjutnya dilakukan proses penyambungan

menggunakan metode FSW. Dengan dua jenis ukuran diameter shoulder 17,8 mm dan 25

mm digunakan putaran 855 Rpm, 1300 Rpm, 1950 Rpm dan feeding 50 mm/min, 135

mm/minm 208 mm/min. Tahap awal dalam proses pengelasan ialah penetrasi tool ke benda

kerja hingga shoulder bergesekan dengan permukaan benda kerja hingga terbentuk

lumeran di permukaan gesekan benda kerja, setelah benda kerja mulai melumer tool


8

digerakkan linear secara otomatis hingga proses pengelasan berlangsung. Proses pegelasan

seperti terlihat pada gambar berikut.

Gambar 9. hasil pengelasan FSW AA 5052 (face dan root)

a. Pengujian Kekerasan Sambungan FSW AA 5052

Dalam penelitian kali ini metode yang digunkan untuk mendapatkan nilai

kekerasan sambungan pengelasan ialah dengan metode Brinnel (HB). Dalam proses

pengujian ini penekanan di mulai dari titik pusat sambungan yaitu logam las (weld metal)

dan selanjutnya di pindahkan pada daerah HAZ (Heat Afected Zone) sisi kiri dan sisi

kanan, kemudian dilanjutkan pada logam induk. seperti yang ditunjukkan gambar berikut.

Gambar 10. Spesimen uji kekerasan

Nilai kekerasan sebagaimana terdapat pada lampiran tersebut selanjutnya diperoleh

nilai rata-rata kekerasan pada setiap variasai putaran, feeding, dan jenis tool yang dapat

dilihat pada tabel 4.2 berikut ini.

Logam las

HAZ & Logam induk Logam induk & HAZ


9

Tabel 4.2. Nilai kekerasan (HB) hasil FSW AA 5052 untuk Tool 1 (Ds: 17,8 mm)

Tabel 4.3. Nilai kekerasan (HB) hasil FSW AA 5052 untuk Tool 2 (Ds: 25 mm)

b. Pengujian Tarik Sambungan FSW AA 5052

Hasil pengujian tarik akan diperoleh kekuatan tarik, regangan dan modulus elastik

dari hasil pengelasan FSW, seperti yang ditunjukkan dalam table berikut.

F 50 F 135 F 208 F 50 F 135 F 208 F 50 F 135 F 208

mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min

6 75.9 75.3 73.0 69.1 72.3 72.1 69.0 75.5 72.2

Logam Induk 5 76.3 74.1 72.2 69.6 71.6 73.9 69.0 74.7 72.9

4 73.7 69.9 72.4 68.0 71.0 71.5 70.5 71.9 72.6

Rata-rata 75.3 73.1 72.5 68.9 71.6 72.5 69.5 74.0 72.6

3 73.1 73.3 73.1 63.7 69.2 69.0 63.0 69.0 66.1

HAZ 2 69.8 73.3 72.4 62.4 67.5 70.6 64.8 68.8 69.5

1 70.1 67.8 72.3 60.2 56.4 62.2 54.7 68.5 68.3

Rata-rata 71.0 71.5 72.6 62.1 64.3 67.3 60.8 68.8 68.0

0 58.8 54.0 58.2 58.5 48.0 52.1 52.4 58.9 55.6

Logam Las 0 56.5 60.9 59.5 58.7 56.0 54.4 59.5 62.0 59.4

0 56.1 56.6 59.4 59.7 51.3 55.3 54.5 58.0 57.3

Rata-rata 57.1 57.2 59.0 59.0 51.8 53.9 55.5 59.6 57.4

-1 64.1 69.8 70.2 61.6 58.3 58.9 59.5 67.0 67.2

HAZ -2 71.1 72.2 72.0 63.6 67.5 67.9 62.7 69.1 68.7

-3 71.8 72.7 72.7 62.4 68.2 72.0 65.1 70.6 68.0

Rata-rata 69.0 71.6 71.6 62.5 64.7 66.3 62.4 68.9 68.0

-4 66.0 71.5 71.4 72.0 70.9 73.9 66.3 71.5 71.4

Logam Induk -5 73.9 72.5 74.2 72.1 71.8 75.1 68.6 75.2 71.6

-6 74.3 73.4 72.8 72.2 71.0 74.5 67.9 74.7 72.6

Rata-rata 71.4 72.4 72.8 72.1 71.3 74.5 67.6 73.8 71.9

n (855 Rpm) n (1300 Rpm) n (1950 Rpm)

Daereah lasan Posisi dari

titik 0

n (855 Rpm) n (1300 Rpm) n (1950 Rpm)

F 50 F 135 F 208 F 50 F 135 F 208 F 50 F 135 F 208

mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min mm/min

6 72.4 72.4 72.8 68.7 68.4 71.3 75.0 66.8 72.5

Logam Induk 5 71.7 72.1 72.7 69.4 69.1 71.2 68.7 67.3 72.5

4 71.9 67.5 73.0 69.2 68.8 66.6 72.0 63.7 68.7

Rata-rata 72.0 70.7 72.8 69.1 68.8 69.7 71.9 65.9 71.3

3 57.4 66.4 69.3 57.6 69.6 60.9 58.3 56.8 70.9

HAZ 2 59.7 64.7 69.2 57.3 68.2 58.4 58.0 58.7 69.3

1 52.9 63.3 66.1 53.3 57.9 56.1 53.0 53.6 63.8

Rata-rata 56.7 64.8 68.2 56.1 65.2 58.4 56.5 56.3 68.0

0 47.2 54.9 55.6 52.8 46.9 49.0 55.9 51.2 54.6

Logam Las 0 55.2 59.7 58.2 51.8 59.3 56.1 63.4 48.6 57.0

0 58.7 57.3 58.4 51.8 54.8 56.6 62.6 53.6 54.6

Rata-rata 53.7 57.3 57.4 52.1 53.7 53.9 60.6 51.1 55.4

-1 54.8 58.5 56.8 54.1 60.0 54.0 55.3 54.7 63.5

HAZ -2 58.5 66.8 62.2 58.3 68.0 60.5 58.6 59.6 70.7

-3 57.9 70.3 66.9 58.6 70.5 64.4 59.5 58.9 72.4

Rata-rata 57.1 65.2 62.0 57.0 66.2 59.6 57.8 57.7 68.9

-4 67.8 68.7 69.6 69.9 72.4 69.9 74.3 66.3 67.6

Logam Induk -5 71.1 70.7 74.5 71.4 71.7 70.0 72.6 67.9 70.5

-6 69.2 68.5 73.7 71.2 71.1 70.9 74.0 67.2 70.9

Rata-rata 69.4 69.3 72.6 70.8 71.7 70.2 73.6 67.2 69.7

Daereah lasan Posisi dari

titik 0


10

Tabel 4.4. Hasil analisis sifat mekanik hasil FSW AA 5052 untuk Tool 1 (Ds: 17,8 mm)

Tabel 4.5 Nilai kekuatan tarik spesimen hasil FSW AA 5052 untuk Tool 2 (Ds: 17,8 mm)

50 (1) 181.1 4.4 3.2 4115.2 Patah getas & logam las



Rata-rata 196.3 4.7 9.7 4206.9


855 135 (2) 174.4 3.6 17.4 4845.0 Patah getas & logam las


Rata-rata 179.5 3.7 13.8 4895.8




Rata-rata 172.6 3.6 14.1 4795.0




Rata-rata 222.1 8.8 22.4 2523.3



135 (3) Patah sebelum pengujian

Rata-rata 131.1 3.2 6.0 4098.2




Rata-rata 218.6 13.9 58.6 1569.0




Rata-rata 154.3 3.7 7.1 4209.3



135 (3) 158.7 5.6 6.3 2834.5 Patah getas & logam lasRata-rata 174.9 4.5 7.0 3914.9



208 (3) Patah sebelum pengujian

Rata-rata 70.0 1.5 3.6 4667.6

Jenis dan Lokasi Patahr

(%)

σu

(MPa)

ɛ

(%)

Putaran

(Rpm)

Feeding

(mm/min)

Sifat Mekanik

E

(MPa)


11

c. Kekuatan Lentur Hasil Pengelasan FSW Alumunium AA 5052

Uji lentur digunakan untuk mengukur kekuatan material akibat pembebanan dan

kekenyalan hasil sambungan las baik di logam las maupun HAZ. Hasil analisis

selengkapnya untuk kekuatan lentur dapat dilihat pada tabel 4.6 dan 4.7 berikut ini.

Tabel 4.7. Hasil analisis kekuatan lentur dan kondisi sisi lengkungan hasil uji lentur (root

bend) hasil pengelasan FSW alumunium AA 5052 untuk Tool 1 (Ds 17.8 mm)

50 (1) 214.3 17.6 24.0 1217.5 Patah getas & Logam las



Rata-rata 213.4 18.7 16.9 1139.0 135 (1) 178.3 7.2 60.6 2476.3 Patah getas & Logam las

855 135 (2) 193.2 13.4 17.9 1441.5 Patah getas & Logam las


Rata-rata 198.9 12.7 27.4 1562.0208 (1) 170.7 3.4 6.1 5021.5 Patah getas & Logam las







1300 135 (2) 85.8 2.4 3.0 3577.0 Patah getas & Logam las135 (3) 78.8 1.0 3.3 7883.9 Patah getas & Logam las

Rata-rata 83.4 2.4 4.6 3476.4208 (1) 155.8 5.8 3.0 2686.2 Patah getas & Logam las




50 (2) 165.6 0.8 11.3 20695.4 Patah getas & Logam las50 (3) 71.4 4.0 13.1 1785.7 Patah getas & Logam las

Rata-rata 121.9 1.9 8.7 6305.0 135 (1) 123.0 4.0 3.0 3075.4 Patah liat & Logam las

1950 135 (2) 127.1 2.6 12.5 4886.9 Patah liat & Logam las135 (3) 95.2 2.0 24.6 4761.9 Patah liat & Logam las

Rata-rata 115.1 2.9 13.4 4015.3



208 (3) 162.8 5.0 6.2 3255.8 Patah getas & Logam lasRata-rata 162.4 4.7 3.7 3480.7

E

(MPa)

σu

(MPa)

ɛ

(%)

r

(%)

Putaran

(Rpm)

Feeding

(mm/min) Jenis dan Lokasi Patah

Sifat Mekanik

Putaran σb Sisi luar

(Rpm) (MPa) lengkungan

50 267.9 Retak Tidak Baik

855 135 255.5 Retak Tidak Baik


50 41.0 Patah Tidak Baik


208 396.1 Tidak Retak Baik50 241.7 Patah Tidak Baik

1950 135 122.7 Patah Tidak Baik


Feeding

(mm/min) Hasil

855 Rpm


12

Tabel 4.6. Hasil analisis kekuatan lentur dan kondisi sisi lengkungan hasil uji lentur (a)

face bend dan (b) root bend hasil FSW AA 5052 untuk Tool 1 (Ds 17.8 mm)

Putaran Feeding

(mm/min)

σb Sisi luar Hasil

(Rpm) (MPa) Lengkungan

50 (1) 481.0 Tidak Retak Baik



855 135 (2) 371.5 Tidak Retak Baik




50 (2) 85.0 Patah Tidak Baik

135 (1) 45.4 Patah Tidak Baik

1300 135 (2) 87.3 Patah Tidak Baik

208 (1) 382.4 Retak Tidak Baik








Tabel 4.8. Hasil analisis kekuatan lentur dan kondisi sisi lengkungan hasil uji lentur (face

bend) hasil pengelasan FSW alumunium AA 5052 untuk Tool 2 (Ds 25 mm)

Putaran Feeding

(mm/min)

σb Sisi luar Hasil











1300 135 (2) 34.8 Retak Tidak Baik






1950 135 (2) 180.9 Retak Tidak Baik




13

Tabel 4.9. Hasil analisis kekuatan lentur dan kondisi sisi lengkungan hasil uji lentur (root

bend) hasil pengelasan FSW alumunium AA 5052 untuk Tool 2 (Ds 25 mm)

B. Hasil Analisa Data

Dari hasil analisa data pada tabel memperlihatkan bahwa kekerasan spesimen

pengelasan FSW alumunium AA 5052 dengan putaran 855 Rpm, 1300 Rpm, 1950 Rpm

dan feeding 50 mm/min, 135 mm/min, 208 mm/min dengan menggunakan Tool 1 (Ds 17.8

mm) yang tertinggi terjadi di logam induk. Sedangkan kekerasan terendah terjadi di logam

las. Penurunan kekerasan di logam las disebabkan karena karakteristik material itu sendiri

juga disebabkan karena proses pengerasan tidak bisa terjadi ketika proses pengelasan

berlangsung akibat panas yang terlalu tinggi. Sedangkan distribusi kekerasan yang terjadi

cenderung tidak merata baik pada logam las, daerah HAZ, dan logam induk. Hal ini

disebabkan distribusi panas yang tidak merata selama proses pengelasan akibat pengaruh

putaran dan feeding.

Dari hasil analisa data pengujian tarik dapat diketahui bahwa pengelasan friction

stir welding alumunium AA 5052 dengan variasi putaran 855 Rpm, 1300 Rpm, 1950 Rpm,

dan feeding 50 mm/min, 135 mm/min, 208 mm/min dengan menggunakan tool 2 (Ds: 25

mm) memiliki nilai kekuatan tarik rata-rata maksimum yang berbeda tiap putaran dan

feeding. Kekuatan tarik terendah terdapat pada putaran 1300 Rpm dengan feeding 208

mm/min. Penururunan kekuatan terjadi dengan penambahan kecepatan pengelasan atau

feeding yang menyebabkan masukan panas yang rendah sehingga mengakibatkan kedua

logam tidak dapat menyatu dengan sempurna. Selain itu dengan kecepatan pengelasan

yang tinggi menghasilkan cacat las di permukaan logam las berupa retakan dan lubang

kecil sehingga menyebabkan kekuatan tarik menurun. Dengan besarnya diameter shoulder

berarti memperluas bidang gesek yang mengakibatkan lebarnya logam las dan daerah HAZ

yang mangalami perubahan karakteristik terbesar sehingga dapat menurunkan kekuatan

sambungan.

Putaran σb Sisi luar


50 344.4 Tidak Retak Baik






50 35.8 Patah Tidak Baik



Feeding

(mm/min) Hasil

855 Rpm


14

Pengujian lentur untuk posisi face bend diketahui bahwa untuk tool 2 (Ds:

25 mm) bahwa putaran 855 Rpm dengan feeding 50 mm/min memiliki nilai

tegangan lentur terbesar, karena dapat menahan beban reaksi tumpuan yang lebih

besar terhadap gaya yang diberikan, dibandingkan dengan putaran 1300 Rpm dan

1950 rpm serta tidak mengalami retakan saat mengalami beban lentur. Sedangkan

untuk pengujian lenturposisi root bend diperoleh bahwa untuk tool 2 (Ds: 25 mm)

putaran 855 Rpm dengan feeding 135 mm/min memiliki nilai tegangan lentur

terbesar, karena dapat menahan beban reaksi tumpuan yang lebih besar terhadap

gaya yang diberikan, dibandingkan dengan putaran 1300 Rpm dan 1950 Rpm

namun mengalami retakan di logam las yang disebabkan selain masukan panas

yang rendah juga disebabkan permukaan logam las mengalami cacat/rusak yang

disebabkan logam tidak menyatu dengan sempurna.

V. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan dari hasil pengelasan friction stir welding

(FSW) material alumunium AA 5052 dengan variasi putaran 855 Rpm, 1300 Rpm, 1950

Rpm, dan feeding 50 mm/min, 135 mm/min, 208 mm/min dengan dua ukuran diameter

shoulder tool 17,8 mm, dan 25 mm dapat disimpulkan:

1. Kualitas sambungan las dengan sifat mekanik hasil las yang lebih baik terdapat pada

tool 1 dengan diameter shoulder sebesar 17,8 mm.

2. Kekerasan sambungan las tertinggi dengan tool 1 (Ds: 17.8 mm) yaitu sebesar 75,3

HB pada putaran 855 Rpm dengan feeding 50 mm/min. Kekuatan tarik tertinggi

terjadi pada putaran 1300 Rpm dengan feeding 50 mm/min yaitu sebesar 222,1 MPa.

Kekuatan lentur tertinggi terjadi pada putaran 1300 Rpm dengan feeding 208

mm/min yaitu sebesar 422,6 MPa. Sedangkan kekerasan sambungan las tertinggi

dengan tool 2 (Ds: 25 mm) terjadi pada putaran 1950 Rpm dengn feeding 50 mm/min

yaitu sebesar 73,6 HB. Kekuatan tarik tertinggi terjadi pada putaran 855 Rpm dengan

feeding 50 mm/min yaitu sebesar 213,4 MPa. Kekuatan lentur tertinggi terjadi pada

putaran 855 Rpm dengan feeding 50 mm/min yaitu sebesar 410,2 MPa.


15

DAFTAR PUSTAKA

Anelis. 2010. Pengaruh Feed Rate terhadap Sifat Mekanik Pengelasan FSW Alumunium

6110. Yogyakarta: IST AKPRIND.

Doss, M. 2012. Experimental Study of Friction Stir Welding of 6061-T1 Alumunium Pipe.

International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 1(3).

Kumar.2011. A Study of Process Parameters of Friction Stir Welded AA 6061 Alloy in O

and T6 Conditions. ARPN Journal of Engineering and Aplied Sciences, 6(2).

Leon, J. 2014. Investigation of Mechanical Properties of Alumunium 6061 Alloy Friction

Stir Welding. International Journal of Students Research Technology and

Management, 2(04).

Meran, C. and Canyurt, O.E. 2010. Friction Stir Welding of Austenic Stainless Steels.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 43(1).

Okumoro, T. dan Wiryosumarto, H. 1996. Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta:

Paradnya Paramita.

Palanivel. 2014. Mechanical and Metalurgical Properties of Disimiliar Friction Stir Welded

AA 5083-H111 and AA 6351 – T6 Alumunium Alloys. Transactions of Nonferrous

Metals Society of China, 24(58).

Pradeep, A. and Muthukumaran. 2013. An Analysis to Optimize The Process Parameters

of Friction Stir Welded Low Alloy steel Plates. International Journal of

Engineering, Science and Technology, 5(3).

Shaikh. 2014. Effect of Friction Stir Welding Process Parameters on Polymer Weld.

International Journal for Technology Research in Engineering, 1(9).

Shinroku, S. dan Tata Surdia. 1984. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Paradnya

Paramita.

Zargar. 2013. Friction Stir Welding Alumunium Alloy H20-H20 Conventional and

Overlap Joints Mechanical Properties. India: Hderband.

repository.poliupg.ac.idrepository.poliupg.ac.id/872/1/Prosiding-Penelitian_SN2... · 2019. 2....

Documents

Transcript of repository.poliupg.ac.idrepository.poliupg.ac.id/872/1/Prosiding-Penelitian_SN2... · 2019. 2....