23

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Desember 2019. Penelitian dilakukan

dua tahap meliputi persiapan pengelasan dan pengujian. Persiapan pengelasan

dilakukan di laboratorium proses produksi VEDC Malang dan tahap pengujian yang

meliputi Uji Tarik dan Uji Impact dilakukan di laboratorium jurusan Teknik mesin

Universitas Muhammadiyah Malang.

3.2 Alat dan Material Penelitian

3.2.1 Alat Penelitian

Adapun alat yang digunakan pada penelitian tahap pengelasan dengan metode

Friction Stir Welding (FSW) sebagai berikut:

1. Mesin Frais (Milling Machine)

Gambar 3.1 Mesin Frais Model LC-20VHA

24

Mesin Frais (Milling Machine) digunakan sebagai mesin las Friction Stir

Welding(FSW)

2. Penjepit Plat

Gambar 3.2 Penjepit Plat

Penjepit plat digunakan untuk merapatkan 2 buah potongan plat yang akan

disambung pada pengelasan Friction Stir Welding (FSW) pada mesin Frais

3. Tool HSS (High Speed Steel)

Desain Tool sangat diperlukan pada saat melakukan pengelasan Friction Stir

Welding karena dengan dilakukannya desain Tool dapat menentukan hasil dari

pengelasan karena desain Tool merupakan salah satu parameter yang

mempengaruhi hasil pengelasan Friction Stir Welding (FSW)

25

Desain Tool dengan variasi kedalaman 1,5 mm

Gambar 3.3 Desain Tool HSS Kedalaman 1,5 mm

Desain Tool dengan variasi kedalaman 2 mm

Gambar 3.4 Desain Tool HSS Kedalaman 2 mm

3 mm

1,5 mm

50 mm

15 mm

3 mm

2 mm

50 mm

15 mm

26

Desain Tool dengan variasi kedalaman 2,5 mm

Gambar 3.5 Desain Tool HSS Kedalaman 2,5 mm

HSS (High Speed Steel) adalah baja tool paduan tinggi yang mampu

mempertahankan sifat kekerasannya pada temperatur tinggi. Kemampuan

mempertahankan sifat kekerasannya lebih baik daripada material lain seperti baja

karbon tinggi dan baja paduan rendah. Oleh karena itu, penilitian ini menggunakan

HSS sebagai Tool. Belum terdapat standarisasi dimensi tool pada FSW (Friction

Stir Welding). Oleh karena itu, penelitian ini menyesuaikan dengan riset yang

sudah ada sebelumnya.

3 mm

2,5 mm

50 mm

15 mm

27

4. Gerinda duduk

Gambar 3.6 Gerinda duduk

Gerinda duduk berfungsi untuk memotong Alumunium 5083 dengan ukuran

dimensi panjang 350 mm dan lebar 100 mm sebelum dilakukan pengelasan.

5. Penggaris Besi

Gambar 3.7 Penggaris Besi

Berfungsi untuk mengukur panjang dan lebar Alumunium sebelum dilakukan

pemotongan material penelitian.

28

6. Mesin Frais Horizontal

Gambar 3.8 Mesin Frais Horizontal

Mesin Frais Horizontal berfungsi untuk memotong spesimen pengujian.

7. Mesin Uji Tarik

Gambar 3.9 Mesin Uji Tarik

Mesin uji tarik berfungsi untuk pengujian uji tarik pada spesimen yang sudah

dibuat.

29

8. Mesin Uji Impact

Gambar 3.10 Mesin Uji Impak

Mesin Uji Impak berfungsi untuk melakukan pengujian impak pada spesimen

yang udah dibuat.

9. Alat Uji Distorsi

Gambar 3.11 Dial Indicator

Dial Indicator berfungsi untuk melakukan pengujian Distorsi pada spesimen

yang sudah di buat.

30

3.2.2 Material Penelitian

Adapun material yang diuji pada pengelasan dengan metode Friction Stir

Welding (FSW) yaitu aluminium tipe AA 5083 dengan tebal 3 mm dengan ukuran

dimensi panjang 350 mm dan lebar 100 mm, Sebanyak 3 pasang / 6 Buah spesimen.

Gambar 3.12 Aluminium Tipe 5083

3.3. Diagram Alur Penelitian

Diagram alur penelitian merupakan langkah-langkah pada pengelasan

menggunakan metode friction stir welding (FSW). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat

pada diagram dibawah ini:

31

Gambar 3.13 Diagram alir penelitian

3.4. Persiapan Material

Persiapan material meliputi sebagai berikut:

Pemotongan material Alumunium A5083 menggunakan Gerinda duduk,

Material alumunium A5083 dipotong dengan dimensi panjang 350 mm dan lebar 100

mm Sebanayak 6 buah

Selesai

Kesimpulan

Mulai

Persiapan Material

Pembuatan Desain Tool

Proses Pengelasan

Uji Tarik

Pengujian Spesimen

Uji Distorsi

Analisis

data

Uji Impact

32

3.5. Pembuatan Desain Tool

Desain Tool sangat diperlukan pada saat melakukan pengelasan Friction Stir

Welding karena dengan dilakukannya desain Tool dapat menentukan hasil dari

pengelasan, karena desain Tool merupakan salah satu parameter yang mempengaruhi

hasil pengelasan Friction Stir Welding (FSW) akan tetapi untuk dimensi tool untuk

Friction Stir Welding (FSW) belum ada standarisasi yang pasti oleh karena itu

peneliti menyesuailkan dengan riset yang sudah pernah ada sebelumnaya.

3.6. Proses Pengelasan

Langkah-langkah pengelasan sebagai berikut:

a) Memasang Tool FSW pada mesin frais

b) Menyiapkan material alumunium A5083 dengan tebal 3 mm dengan ukuran

dimensi panjang 350 mm dan lebar 100 mm sebanyak 2 buah

c) Pemasangan material alumunium A5083 pada meja frais dengan posisi

Horizontal

d) Menjepit plat dengan pencekam agar material uji tidak bergeser saat proses

pengelasan

e) Mengatur mesin dengan RPM 1250 dan sudut kemiringan 1º

f) Dilakukan pengelasan dengan metode Friction Stir Welding (FSW)

33

3.7. Hasil Pengelasan

Gambar 3.14 Hasil Pengelasan Kedalaman 1,5 mm

Gamabar 3.15 Hasil Pengelasan Kedalaman 2 mm

34

Gambar 3.16 Hasil Pengelasan Kedalaman 2,5 mm

3.8. Tahap pembuatan Spesimen

Sesudah melakukan proses pengelasan dengan variasi kedalaman Tool yang

sudah ditentukan, selanjutnya membuat spesimen sesuai dengan standar yang sudah

ada untuk dilakukan pengujian Tarik dan Pengujian Impak.

1) Pembuatan Spesimen Uji Tarik

a. Meratakan alur hasil pengelasan dengan mesin frais.

b. Bahan dipotong-potong dengan ukuran panjang 200 mm dan

lebar 25 mm.

c. Membuat gambar pada kertas yang agak tebal atau mal

mengacu ukuran ASTM E8

d. Gambar atau mal ditempel pada bahan selanjutnya dilakukan

pengefraisan sesuai dengan bentuk gambar dengan

35

menggunakan pisau frais diameter 60 mm.

e. Bahan yang sudah terbentuk tersebut dirapikan permukaannya

dengan kikir yang halus, selanjutnya benda diampelas sampai

halus

Gambar 3.17 Spesimen Uji Tarik ASTM E8

2) Pembuatan spesimen uji impak

Meratakan alur hasil pengelasan menggunakan mesin frais, lalu plat dipotong

dengan ukuran Spesimen uji charpy memiliki luas penampang 10x3 mm dan

memiliki takik (notch) berbentuk V dengan sudut 45° dengan jari-jari dasar 0,25 mm

dan kedalaman 2 mm. Spesimen diletakkan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan

bagian bertakik diberi beban impak dari ayunan bandul (ABS RULES FOR

TESTING AND CERTIFICATION OF MATERIALS . 2017)

R 12,5 mm

50 mm 200 mm 3 mm

25 mm

13 mm

65 mm 65 mm

36

Gambar 3.18 Spesimen Uji Impack

3. Pembuatan spesimen Uji Distorsi

a) Setelah selesai melakukan proses pengelasan, plat yang telah tersambung didinginkan

terlebih dahulu.

b) Selanjutnya plat diberi garis agar mempermudah menentukan titik pengukuran yang

menggunakan alat dial indicator.

c) Ketentuan titik yang digunakan yaitu lebar dengan jarak antar titik 1 cm dan panjang jarak

antar titik 2 cm.

Gambar 3.19 Spesimen Uji Distorsi

55 mm 3 mm

10 mm

45°

2 mm

37

3.9. Pelaksanaan Pengujian Tarik

Pengujian Tarik merupakan pemberian gaya atau tegangan tarik terhadap

material dengan maksud untuk mengetahui atau mendeteksi kekuatan dari suatu

material. Setelah melakukan proses pengelasan dengan metode FSW perlu dilakukan

pengujian tarik, bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik, kekuatan luluh dan

perpanjangan dari suatu spesimen. Proses pengujian tarik menggunakan ASTM E8

Langkah-langkah pengujian:

a) Memasang benda uji pada pegangan (grip) atas dan pegangan bawah pada

mesin uji tarik.

b) Nyalakan mesin uji tarik dan lakukan pembebanan tarik sampai benda uji

putus.

c) Melepaskan benda uji pada pegangan atas dan bawah, kemudian satukan

keduanya seperti semula.

d) Mengambil hasil data yang ada pada komputer pengujian untuk dimasukkan

dalam perhitungan kekuatan tarik, kekuatan luluh dan perpanjangan material

38

Gambar 3.20 Proses pengujian Tarik

3.10. Pelaksanaan Pengujian Impact

Pengujian impact merupakan suatu pengujian yang digunakan untuk

menentukan sifat-sifat suatu material yang mendapatkan beban dinamis, sehingga

dari pengujian ini dapat diketahui sifat ketangguhan suatu material baik dalam wujud

ulet serta getas (Nurhafid Aji, 2017).

Dasar pengujian impak adalah penyerapam energi potensial dari pendulum

beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga

benda uji patah. Pengujian ini menggunakan metode charpy

Langkah-langkah pengujian:

a) Mempersiapkan sampel uji yang sudah dibentuk takiknya.

b) Meletakkan benda uji pada tempatnya dengan takik membelakangi arah

datangnya pendulum,

c) Memastikan benda uji tepat berada ditengah.

d) Setelah benda uji siap, menarik pendulum sesuai sudut yang ditentukan (60

derajat).

39

e) Kemudian melepas pendulum sehingga pendulum berayun dan menumbuk

benda uji.

f) Melakukan pengereman dengan menarik tuas rem sehingga ayunan pendulum

dapat berkurang.

g) Mengambil benda uji dan mengulangi pengujian yang sama untuk sampel-

sampel lainnya.

Gambar 3.21 Gambar Proses Pengujian Impact

Gambar 3.22 Proses pengujian Impact

40

3.11. Pelaksanaan pengujian distorsi

Pengukuran distorsi pada spesimen hasil eksperimen pengelasan menggunakan

alat ukur dial indicator. Cara mengukurnya yaitu dengan menentukan beberapa titik

dengan jarak tertentu. Titik-titik yang menjadi acuan pengukuran dapat di tentukan

sesuai dengan ukuran pelat yang digunakan dalam penelitian. Kemudian ditentukan

titik-titik dengan ruas horizontal 2 cm dan ruas vertical 1 cm. Berikut langkah-

langkah pengujian distorsi :

1. Membuat garis pada pelat dengan lebar antar jarak titik sebesar 1 cm dan panjang

antar jarak titik sebesar 2 cm, sehingga menutupi permukaan pelat.

2. Menjepit kedua sisi plat menggunakan alat khusus berupa cekam pengujian

distorsi.

3. Menempatkan pelat dan cekam penjepit pelat yang akan diuji diatas meja rata dan

kalibrasi titik terendahnya pada permukaan pelat menggunakan dial indicator.

4. Mengukur setiap garis yang telah dibuat dan catat hasil nilai distorsi yang di dapat

dari hasil pengukuran dial indicator.

Gambar 3.23 Pelaksanaan Uji Distorsi

41

3.11. Analisa Data

Setelah dilakukan pengujian tarik, impact dan distorsi pada spesimen

Alumunium AA5083 maka dilakukan pengolahan data untuk mengetahui hasil uji

tarik, impak dan distorsi

3.11.1 Tabel Data Distorsi

Tabel 3.1 Tabel Data Kedalaman 1,5 mm Uji Distorsi

Tabel 3.2 Tabel Data Kedalaman 2 mm Uji Distorsi

42

Tabel 3.3 Tabel Data Kedalaman 2,5 mm Uji Distorsi

43

3.11.2 Tabel Pengambilan Data Uji Tarik

Tabel 3.4 Tabel Awal Data Uji Tarik

Perlakuan Pengulangan

W0 t0 L0 W1 t1 L1

(mm) (mm) () (mm) (mm) (mm)

1,5mm

1

2

3

2mm

1

2

3

2,5mm

1

2

3

W0 = Lebar Spesimen Sebelum Pengujian

t0 = Tebal Spesimen Sebelum Pengujian

L0 = Panjang Sampel Sebelum Pengujian

W1 = Lebar Spesimen Sesudah Pengujian

44

t1 = Tebal Spesimen Sesudah Pengujian

L1 = Panjang Sampel Sesudah Pengujian

3.5 Tabel Perhitungan Spesimen Uji Tarik

Perlakuan

Pen

gula

ng

an

Pmax Σmax

Pyiel

d

σyield ∆L Є

(N) (Mpa) (N) (Mpa) (mm) (%)

1,5 mm

1

2

3

2 mm

1

2

3

2,5 mm

1

2

3

45

3.11.3 Tabel Pengambilan Data Uji Impact

Tabel 3.6 Tabel Data Uji Impact

Spesimen

a

(mm)

b

(mm)

A

(mm2)

E

( Joule )

HI

(Joule/mm2)

Rata -

rata HI

Bentuk

Patahan

1,5 mm

1

2

3

2 mm

1

2

3

2,5 mm

1

2

3

a = Tinggi Sampel di Bawah Takik (mm)

b = Lebar Sampel (mm)

A = Luas Penampang = a x b (mm2)

E = Usaha yang diperlukan untuk mematahkan benda uji (joule)

HI = Harga Impak (Joule/mm2)