ANALISA PENGARUH TEKANAN TEMPA …digilib.its.ac.id/public/ITS-NonDegree-17129...Untuk mengetahui...

20
ANALISA PENGARUH TEKANAN TEMPA TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK BAJA ST 41 (Diameter 14 mm dan Kepala Tumpi 50 mm) DENGAN METODE DIRECT-DRIVE FRICTION WELDING SEBAGAI ALTERNATIF PEMBUATAN FRONT SPRING PIN T-120 Oleh : Dwi Agus Santoso 2107.030.050 PEMBIMBING Ir. Nur Husodo, M.Sc JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011

Transcript of ANALISA PENGARUH TEKANAN TEMPA …digilib.its.ac.id/public/ITS-NonDegree-17129...Untuk mengetahui...

ANALISA PENGARUH TEKANAN TEMPA TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK BAJA ST 41

(Diameter 14 mm dan Kepala Tumpi 50 mm) DENGAN METODE DIRECT-DRIVE FRICTION WELDING SEBAGAI ALTERNATIF PEMBUATAN FRONT SPRING PIN T-120

Oleh :Dwi Agus Santoso2107.030.050

PEMBIMBINGIr. Nur Husodo, M.Sc

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

2011

Perumusan MasalahPenyambungan suatu poros material baja ST 41 (diameterporos 14 mm dengan pelat baja berbentuk tumpi diameter50 mm) menggunakan metode Direct Drive FrictionWelding akan menghasilkan produk front spring T-120, yang kemudian struktur mikro dan sifat mekaniknyadiamati dengan melakukan distribusi kekerasan, uji tarikdan puntir dan hasil kekuatan pada uji puntir akandibandingkan dengan produk lokal dari industri kecil

1. Material yang digunakan untuk penelitian ini adalah baja ST 41 yang diasumsikandengan komposisi kimia yang homogen

2. Material yang kedua menggunakan baja SPHC yang juga diasumsikan dengankomposisi kimia yang homogen tanpa proses deep drawing.

3. Kedua permukaan material diasumsikan rata pada saat proses pengelasan.4. Proses pengelasan gesek langsung dilakukan pada temperatur kamar 300 C.5. Kontak kedua benda kerja pada saat gesekan dan penempaan dianggap simetri.6. Seluruh pengukuran variable pengelasan dianggap tepat seperti pada alat

pengukuran,7. Kecepatan putas chuck dianggap konstan pada saat fase gesekan8. Tekanaan hidraulik ditentukan pada saat presure gauge9. Sifat mekanik hasil las ditentukan dengan distribusi kekerasan, kekuatan tarik dan

kekuatan puntir.10. Kondisi peralatan yang digunakan saat pengambilan data, diasumsikan terkalibrasi.

Batasan Masalah

Tujuan dan ManfaatUntuk mengetahui kekuatan material dengan pengaruh variasi tekanantempa pada saat pengelasan Direct Friction Welding terhadap kekuatantarik dan kekuatan puntir pada material baja ST 41 dan juga gunamengetahui distribusi kekerasan terhadap hasil pengelasan pada daerah weld nugget, HAZ dan Base metal, dan juga struktur mikro akhir yang terbentuk dari material baja ST 41 terhadap pengelasan direct drive friction welding.

Membandingkan hasil produk antarapenyambungan friction welding dari

pengelasan SMAW dengan friction welding tanpa menggunakan proses piercing.

METODOLOGIMulai

Studi Lapangan Studi Literatur

Pembuatan spesimen untuk simulasi pada setiap

pengujian

Persiapan mesin las gesek langsung

Persiapan material poros baja ST 41 (panjang 113 mm dan diameter 14

mm) dan pelat tumpi (diameter 50 mm dan panjang 0,5 mm)

AB

Digram Alir

METODOLOGI

Proses PengelasanTekanan gesek : 127,55 kgf/cm2

Waktu gesek : 35 detikTekanan tempa : 829 ; 892,3 ; 956,63;

1020,4 kgf/cm2

AB

Siap Uji?No = error

Uji Kekerasan dan pengamatan

struktur mikro

Yes Completed

Uji Tarik Uji Puntir

Analisis Data dan

Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Material Benda Uji

Benda uji pada penelitian ini adalah baja karbonrendah, faktor utama yang mempengaruhi sifat dari baja karbonadalah kandungan karbon dan mikrostruktur yang ditentukanoleh komposisi baja, seperti : Si, Mn, P, S, Cr, Ni, dan Cu.Material ini mempunyai komposisi yang sesuai dengan sertifikatmaterial.

KOMPOSISI

SizeChemical Composition/Analysis (%)

C Mn Si P S

Ø1/2 – 2” 0.07-0.10 0.3-0.6 0.15-0.25 0.03 0.035

Benda uji yang digunakan pada penelitian ini Baja ST 41 porosnya berbentuksilinder pejal Ø = 14 mm

DIMENSI

•Dimensi benda untuk uji puntir adalah Ø = 14 mm dan panjangnya = 113 mm dengan plat baja Ø = 50 mm dan panjangnya = 0,5 mm.(gambar 3.2)

•Dimensi benda untuk uji kekerasan dan metalografiberbentuk poros silinder pejal Ø = 14 mm danpanjangnya = 50 mm.(gambar 3.3)

•Dimensi benda untuk uji tarik berbentuk porossilinder pejal Ø = 14 mm dengan panjang = 150 mm. (gambar 3.4)

Analisa dan Pembahasan

No.

Friction Forging Pengukuran

Tekanan gesek

kgf/cm2

Waktu gesek(detik)

Temp(ºC)

Tekanan tempa kgf/cm2

Upset(mm)

HAZ(mm)

1

127.55

35 635 829 3.15 11.10

2 35 674 892.3 3.25 12.10

3 35 672 956.63 3.30 12.00

4 35 655 1020.4 3.60 11.35

Hasil proses friction dan forging pada Sifat mekanik

Hasil Pengujian Tarik

332.71

362.4 363.18

380.92

300310320330340350360370380390

829 892.3 956.63 1020.4

UTS

N/m

m2

Tekanan Tempa

Grafik tekanan tempa terhadapkekuatan tarik pada uji tarik

No.

Friction Forging Pengukuran

Tekanan gesek

kgf/cm2

Waktu gesek(detik)

Temp(ºC)

Tekanan tempa kgf/cm2

Upset(mm)

HAZ(mm)

1

127.55

35 617 829 2.00 5.502 35 605 892.3 2.25 6.203 35 622 956.63 2.50 6.354 35 623 1020.4 2.70 6.45

Hasil proses friction dan forging pada uji puntir

mkgf .

14

16 16 16

1313.5

1414.5

1515.5

1616.5

829 892.3 956.63 1020.4

Toris

kgf

.m

Tekanan Tempa

No

Friction Forging Titik identasi (HRA)

TekanaGesek

kgf/cm²

Waktu gesek(detik)

Temp(ºC)

TekananTempakgf/cm²

Logam induk HAZ LAS

1

127.55

35 614 829 48 40.5 40

2 35 674 892.3 48 41 40

3 35 672 956.63 48 41 41.5

4 35 655 1020.4 48 41.5 42

Hasil pengujian kekerasan

Analisa struktur mikro pada logam lasan

Kesimpulan

Berdasarkan data dan grafik dari hasil pengujiandidapat semakin besar tekanan tempa, jadi

menghasilkan kekuatan yang tinggi padasambungan lasan.

Pada pengujian tarik tekanan tempa tertinggi 1020.4 kgf/cm2 diperoleh harga pada UTS 380.92 N/mm2

Pada pengujian puntir dimana parameter tekanan tempa 829, 892.3, 956.363 dan1020.4 kgf/cm2 dengan tekanan gesek 127,55 kgf/cm2 dan waktu gesekan 35

detik, dan akan diperoleh kekuatan sambungan yang tinggi dengan harga torsi 16 kgf.m, sedangkan untuk produk lokal diperoleh harga torsi diatas 20 kgf.m.

Penyambungan menggunakan Direct Drive Friction Welding bisa dijadikanalternatif pengganti dalam pembuatan spring pin T 120 (Kepala Tumpi), meskipun

harga kekuatan pada hasil produk yang diperoleh masih kalah dengan pengelasanSMAW, setidaknya harga kekuatannya hampir mendekati harga kekuatan yang

diperoleh las SMAW, tetapi lebih sederhana dan mudah dalam proses produksidengan friction welding karena tidak menggunakan filler dan tidak melakukan

proses piercing lagi.

Saran

Dalam proses percobaan perlu diperhatikan adanya akselerasipengereman dan penempaan

Hendaknya untuk penelitian kedepannya dalam pembuatanproduk spring pin T-120 (kepala tumpi) yang baikmenggunakan Direct– drive friction welding adalah denganparameter tekanan tempa yaitu 829, 892.3, 956.363 dan 1020.4kgf/cm2 dengan tekanan gesek 127,55 kgf/cm2 dan waktugesekan 35 detik.

Lebih baik kalau menggunakan mesin yang baru sajadikarenakan mesin yang lama banyak ditemukan kendala-kendala yang dapat menghambat penelitian