PENGARUH KETEBALAN COVER PLATE DAN · PDF fileLISTRIK TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK...

PENGARUH KETEBALAN COVER PLATE DAN TEGANGAN

LISTRIK TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK

SAMBUNGAN RESISTANCE SPOT WELDING (RSW) LOGAM

TAK SEJENIS BAJA-ALUMUNIUM PADUAN

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

JOKO ISNIANTO

NIM. I0408091

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2014

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGART]H KETEBALAI\I COWR PLATE DAI\[ TEGAI\IGANILISTRIK TERIIADAP SIFAT FISIK DAI\T MEKAITIK

SAMBUNGAI\ RESISTANCE SPOT WELDING (RSW) LOGAIVITAK SEJtrI\US BAJA.ALT'MT'IYIT]M PAI}UAI\I

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Jumat tffiggal2a

Oktober 2014

l. Wibowo. ST. MT.NrP. 196904251998021001

Bambang Kusharjanta" ST. MT.NrP. 1 9691 tt6t99702l00t

Mengetahui,

Teknik Mesin

a

L

ul

NIM.10408091

Dr. Trivoio.tST.. MT.NIP. 1 9740625t999031002 NrP. 197003231

NIP. 1971061 51998021002131997021001


commit to user

v

MOTTO

Percayalah, sesuatu hal di depan sana jauh lebih indah jika dibandingkan

dengan mengenang masa lalu

Masa lalu gak akan mengubah segalanya tanpa sesuatu yang belum

dimulai tidak akan merubah menjadi masa depan yang lebih cerah

Jangan menyerah dan pasrah dengan persoalan yang sulit, tetapi belajarlah

dari kesulitan tersebut untuk mendapatkan petunjuk jalan kemudahan

Membacalah dengan memahami apa yang dibaca, karena dengan kita

paham akan mendapatkan pengetahuan dan informasi baru yang belum

pernah kita ketahui

Gunakan kesempatan yang ada dalam hidup untuk membuka peluang

menuju sukses

Menyenangkan oranglain adalah kunci hidup bahagia


commit to user

vi

PERSEMBAHAN

Dengan segala kerendahan hati saya mengucapkan puji syukur

kehadirat Illahi, kupersembahkan tulisan ini kepada:

1. Allah SWT, Pemilik segala keagungan, kemuliaan, kekuatan dan

keperkasaan. Segala yang kualami adalah kehendak-Mu, semua yang

kuhadapi adalah kemauan-Mu, segala puji hanya bagi-Mu, ya Allah,

Pengatur alam semesta, tempat bergantung segalasesuatu, tempatku

memohon pertolongan.

2. Junjungan Nabi besar Muhammad SAW, Manusia terbaik di muka

bumi, uswatunhasanah, penyempurna akhlak, sholawat serta salam

semoga selalu tercurah padanya, keluarga, sahabat dan pengikutnya

yang istiqomah sampai akhir zaman.

3. Kasih sayang dan cinta yang tidak pernah putus dari Bapak, Ibu, Kakak

serta keluarga besar tercinta yang telah memberi arahan dan do’a.

4. Bapak Triyono dan Bapak Nurul Muhayat yang tidak pernah lelah

untuk membimbing tugas akhir saya.

5. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS. Yang

membantu terselesaikannya skripsi ini.

6. Keluarga besar Karanganyar yang telah memberikan saran, petunjuk

dan tempat tinggal selama mengerjakan skripsi.

7. Keluarga besar calon mertua yang memberikan dorongan langkah

untuk masa depan dalam menjalani hidup dan sabar menanti

perjuangan saya sampai selesainya skripsi ini.

8. Riska Wahyu Ariyani yang telah setia menemani dengan sabar,

memberikan motivasi dan semangat dari Kerja Praktek hingga

menyelesaikan Skripsi dan untuk masa depan yang lebih cerah.

9. Temen – temen seperjuangan yang tiada henti memberikan masukan

dalam menyelesaikan skripsi ini.


commit to user

vii

ABSTRAK

PENGARUH KETEBALAN COVER PLATE DAN TEGANGAN LISTRIK

TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK SAMBUNGAN LAS TITIK

LOGAM TAK SEJENIS BAJA-ALUMUNIUM PADUAN

Joko Isnianto

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

[email protected]

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh parameter tebal cover

plate dan tegangan listrik terhadap sifat fisik dan mekanik kualitas hasil las.

Material yang digunakan baja karbon rendah galvanis dengan ketebalan plat 2,2

mm dan aluminium A5052 dengan ketebalan plat 3 mm. Ketebalan plat penutup

1,2; 1,4; dan 1.8 mm Untuk waktu las konstan pada 7,5 detik. Menggunakan

parameter tegangan listrik 2,30; 2,67; dan 3,20 V. Pengujian yang dilakukan

adalah pengujian kekerasan dengan metode Vickers, pengujian kekuatan geser

dengan metode uji tarik, dan pengujian foto makro dan foto mikro dengan

menggunakan mikroskop optik.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tebal plat penutup 1,8 mm dan

tegangan 3,20 V menghasilkan kekuatan tarik geser tertinggi yaitu 8,93 kN

dengan mode kerusakan berupa pull out. Peningkatan tebal plat penutup dan

tegangan listrik menyebabkan diameter nugget sisi antarmuka semakin lebar.

HAZ mengalami perluasan akibat meningkatnya tebal plat penutup, dikarenakan

plat yang tebal mempunyai hambatan yang besar. Nilai kekerasan vikers tertinggi

pada tebal plat penutup 1,8 mm dan tegangan listrik 3,20 V di daerah lasan (manik

las) mencapai 191,8 HV. Nilai kekerasan meningkat dengan meningkatnya

tegangan listrik di kedua jenis pengelasan menggunakan plat penutup dan tidak

menggunakan plat penutup.

Keywords: Resistance spot welding, Logam tak sejenis, Tebal plat penutup,

Tegangan listrik,


commit to user

viii

ABSTRACT

EFFECT OF COVER PLATE THICKNESS AND VOLTAGE ON THE

PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES RESISTANCE SPOT

WELD JOINT DISSIMILAR METALS STEEL-ALUMUNIUM ALLOY

Joko Isnianto

Mechanical Engineering Department

Sebelas Maret University

[email protected]

This study aims to determine the effect of the cover plate thickness

parameters and the voltage on the physical properties and mechanical quality of

the weld. Materials used are galvanized low carbon steel with plate thickness is

2,2 mm and aluminum A5052 with plate thickness is 3 mm. Cover plate thickness

1,2; 1,4 and 1,8 mm. For the constant weld time is at 7,5 second. The voltage

parameters used are 2,30; 2,67; and 3,20 V. The test performed are hardness test

with Vickers method, shear strength test with tensile test method, and macro and

micro photograph tests that uses optical microscope.

As a result of the experiment, it was determined that cover plate thickness

1,8 mm and voltage 3,20 V result tensile shear load was 8,93 kN with pull out

failure mode. The increasing of cover plate thickness and voltage cause higher

fusion zone size along sheet/sheet interface. The area of HAZ was increased

because there was an increase in the cover plate thickness, because plate more

thick have big resistivity. The highest vikers hardness value at cover plate

thickness 1,8 mm and voltage 3,20 V in the weld area (nugget) reached 191,8 HV.

Hardness values increased with increasing voltage in both kind of welding used

cover plate and no used cover plate.

Keywords: Resistance spot welding, Dissimilar metals, Cover plate thickness,

Voltage


commit to user

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur alhamdulillah senantiasa kami panjatkan kehadirat Allah SWT

yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga saya dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul “Pengaruh Ketebalan Cover Plate dan

Tegangan Listrik Terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Sambungan Resistance Spot

Welding (Rsw) Logam Tak Sejenis Baja-Alumunium Paduan”. Skripsi ini disusun

guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Skripsi ini tidak mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai

pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada

kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih kepada semua

pihak atas segala bantuan dan perhatian selama penulis menyelesaikan skripsi ini.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Triyono, ST., MT selaku dosen pembimbing I yang senantiasa

memberikan nasehat, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi

ini.

2. Bapak Nurul Muhayat, ST., MT selaku dosen pembimbing II yang turut

serta memberikan motivasi, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan

skripsi ini.

3. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT dan Bapak Wibowo, ST., MT

selaku dosen penguji tugas akhir saya yang telah memberi saran dan

masukan untuk bias diperbaiki dan membangun agar terselesaikan skripsi

ini

4. Bapak Wibowo, ST., MT, Bapak Tri Istanto, ST., MT, Bapak Wibawa

Endra Juwana, ST., MT selaku pembimbing akademis lama selama

semester 1 sampai semester 10 yang setiap kali berganti memberikan

motivasi belajar dan mengontrol perkembangan nilai hasil belajar saya.

5. Bapak Purwadi Joko Widodo, ST., MKom selaku pembimbing akademis

baru yang telah berperan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan

studi di Universitas Sebelas Maret.

6. Bapak Didik Djoko Susilo, ST., MT selaku ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.


commit to user

x

7. Bapak Dr Eng Syamsul Hadi, ST., MT selaku koordinator Tugas Akhir.

8. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret yang turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan

studi S1.

9. Seluruh staf karyawan administrasi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan kemudahan dalam hal

administrasi.

10. Staf laboratorium Proses Produksi, Mas Arifin dan Mas Endri yang telah

memberi arahan dalam pengelasan resistance spot welding.

11. Staf laboratorium Material, Mas Maruto yang telah memberi arahan dalam

proses pengujian spesimen skripsi.

12. Almarhum Bapak Supardjo, Ibu Sukarni, Mas Suharno, Mbak Yuli, Tante

Eni (Etek) serta keluarga yang telah memberikan segala do’a, masukan

kritik dan saran, dukungan moral, spiritual, maupun material.

13. Pendamping hidup saya Riska Wahyu Ariyani, yang telah setia bersama

dari semester 6 hingga sekarang kesabarannya menunggu, memberikan

semangat dan segala perhatian serta pengertian.

14. Om Wahono Karanganyar, dan calon mertua (Bapak Achmad Baihaki dan

Ibu Rasmini, S, Pd), yang memberikan masukan untuk jalan masa depan

saya.

15. Rekan-rekan seperjuangan di Cosinus 08, kakak tingkat dan adik tingkat di

Jurusan Teknik Mesin UNS, M-solidarity forever!!

16. Temen kost Intan Ari Nugroho dan semua pihak yang belum tersebut

namanya yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.

Disadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh

karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak

yang merupakan masukan untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan

lain yang akan datang. Semoga laporan skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat

bagi kita semua.

Surakarta, Oktober 2014

Penulis


commit to user

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ............................................................................... i

SURAT PENUGASAN ........................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. iii

MOTTO ................................................................................................... v

PERSEMBAHAN ……………………………………………………... vi

ABSTRAK ............................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................. ix

DAFTAR ISI .......................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xiii

DAFTAR TABEL ................................................................................... xvi

DAFTAR NOTASI ................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ...................................................................... 1

1.2. Perumusan Masalah .............................................................. 3

1.3. Batasan Masalah .................................................................... 3

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................. 3

1.5. Sistematika Penulisan ............................................................ 4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka .................................................................... 5

2.2. Dasar Teori ............................................................................ 12

a. Definisi Pengelasan ……………………………………… 12

b. Prinsip Las Titik ………………………………………… 13

c. Siklus Las Titik ………………………………………….. 14

d. Pengaruh parameter las terhadap hasil las ……………… 15

e. Alumunium murni dan paduan ………………………….. 17

f. Baja Galvanis ……………………………………………. 22

g. Pengelasan logam beda material (dissimilar) .................... 24

2.3. Metalurgi Las ………………………………………………. 25

2.3.1 Siklus Pemanasan ……………………………………. 25


commit to user

xii

2.3.2 Siklus Pendinginan ………………………………….. 26

2.4. Hipotesis …………………………………………………... 28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat Penelitian .................................................................. 29

3.2. Alat dan Bahan ....................................................................... 29

3.3. Prosedur Penelitian................................................................. 31

a. Persiapan penyusunan plat ................................................ 31

b. Menetapkan variabel penelitian atau parameter las .......... 33

c. Proses pengelasan titik ....................................................... 33

d. Tahap pengujian ................................................................. 34

e. Tahap analisa ..................................................................... 39

3.4. Diagram Alir Penelitian ......................................................... 40

BAB IV DATA DAN ANALISIS

4.1. Hasil Pengelasan Titik Logam tak sejenis ............................ 41

4.2. Hasil Pengujian Struktur makro dan mikro (Metalografi)….. 43

4.3. Tensile Load Bearing Capasity (TLBC) ................................ 58

4.4. Kekerasan Mikro (Vikers Microhardness) ............................. 62

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ........................................................................... 65

5.2. Saran ....................................................................................... 65

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. 66


commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Hasil uji struktur makro: (a) Hasil nugget; (b) Bentuk

nugget las ........................................................................... 6

Gambar 2.2 Pengaruh kuat arus listrik pengelasan terhadap beban

puncak................................................................................ 6

Gambar 2.3 SEM antarmuka A5052/SPCC (a) SEM antarmuka

A5052/SUS304 (b) Distribusi ketebalan lapisan reaksi

antarmuka A5052/SPCC (c) Distribusi ketebalan lapisan

reaksi antarmuka A5052/SPCC (d) ................................... 8

Gambar 2.4 (a) dan (b) menunjukkan sisi permukaan patahan A5052

yang diperoleh dari pengujian tegangan melintang dari

sambungan A5052/SPCC dan A5052/SUS304, masing-

masing yang dilas di bawah kondisi pengelasan arus

10kA .................................................................................. 9

Gambar 2.5 (a) Sisi permukaan retakan A5052/SPCC (b) Sisi

permukaan retakan A5052/SUS304 (c) Skema ilustrasi

A5052/SPCC (d) Skema ilustrasi A5052/SUS304 ........... 10

Gambar 2.6 Efek pengelasan pada beban tarik geser dan diameter

nugget di bawah kondisi pengelasan set 1 dan 2 ............... 11

Gambar 2.7 (a) menunjukkan mikrograf optic penampang

sambungan, yang dilas dengan RSW dengan cover plate

dan (b) tanpa menggunakan cover plate ............................ 12

Gambar 2.8 Skema dari proses spot welding. R1 dan R5 resistansi

antara elektroda-benda kerja, R2 dan R4 resistansi benda

kerja, R3 resistansi antar permukaan ................................. 13

Gambar 2.9 Siklus resistance spot welding........................................... 15

Gambar 2.10 Pengaruh waktu pengelasan pada RSW ................................. 16

Gambar 2.11 Hubungan kekuatan tarik dengan temperature anil baja… 26

Gambar 2.12 Perubahan fasa pada baja hypoeutektoid………………... 27

Gambar 3.1 Mesin las titik tipe DN-16-1 AC Point Welder ................. 29

Gambar 3.2 Elektroda tembaga diameter 8 mm .................................... 30

Gambar 3.3 Jig yang telah terpasang pada mesin las titik..................... 30


commit to user

xiv

Gambar 3.4 Benda kerja tampak samping, (a) susunan 1,8-3-2,2 mm,

(b) susunan 1,4-3-2,2 mm (c) susunan 1,2-3-2,2 mm ....... 32

Gambar 3.5 Benda kerja tampak atas .................................................... 32

Gambar 3.6 Mesin tarik geser dan hasil pengujian ............................... 34

Gambar 3.7 Ilustrasi pembebanan tarik geser pada sampel uji ............. 35

Gambar 3.8 Jenis perpatahan uji tarik geser pada sambungan .............. 35

Gambar 3.9 Skema uji kekerasan vikers secara diagonal ...................... 35

Gambar 3.10 Skema dan indentor hasil pengujian jejak vikers .............. 36

Gambar 4.1 Tampak atas hasil pengelasan titik logam tak sejenis ....... 42

Gambar 4.2 Tampak samping hasil pengelasan titik logam tak sejenis 43

Gambar 4.3 Struktur makro sambungan las .......................................... 43

Gambar 4.4 Hubungan antara tegangan listrik dan ketebalan cover

plate dengan diameter sisi antarmuka (FZAL) ................... 46

Gambar 4.5 Cavities terbentuk pada daerah tengah nugget .................. 47

Gambar 4.6 Stuktur mikro logam induk baja galvanis .......................... 48

Gambar 4.7 Struktur mikro logam induk alumunium paduan A5052 ... 49

Gambar 4.8 Skema daerah pengujian foto mikro .................................. 50

Gambar 4.9 Struktur mikro daerah HAZ dan nugget baja galvanis ...... 50

Gambar 4.10 Struktur mikro daerah HAZ dan nugget alumunium

A5052 ................................................................................ 53

Gambar 4.11 Lapisan reaksi antar muka A5052 dengan baja galvanis ... 57

Gambar 4.12 Pengaruh ketebalan cover plate terhadap kapasitas beban

dukung tarik geser sambungan las ..................................... 58

Gambar 4.13 Pengaruh tegangan listrik terhadap kapasitas beban

dukung tarik geser sambungan las ..................................... 59

Gambar 4.14 Hubungan antara parameter pengelasan terhadap mode

kegagalan sambungan las penampang patahan nugget

setelah mengalami uji tarik geser pada alumunium

A5052 ................................................................................ 60

Gambar 4.15 Hubungan antara parameter pengelasan terhadap mode

kegagalan sambungan las penampang patahan nugget


commit to user

xv

setelah mengalami uji tarik geser pada alumunium baja

galvanis .............................................................................. 61

Gambar 4.16 Perubahan spesimen las setelah uji tarik geser .................. 61

Gambar 4.17 Profil kekerasan diagonal pada tegangan listrik 2,30 V .... 63




commit to user

xvi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Parameter Pengelasan ........................................................ 10

Tabel 2.2 Sifat mekanik Alumunium paduan A5052 ........................ 20

Tabel 2.3 Sifat spesifik material baja dan alumunium paduan

A5052 ................................................................................ 25

Tabel 3.1 Komposisi kimia plat baja galvanis dan alumunium

paduan A5052 …………………………………………... 31

Tabel 3.2 Variasi tegangan listrik terhadap ketebalan cover plate … 33

Tabel 3.3 Jumlah spesimen pengujian …………………………….. 39


commit to user

PENGARUH KETEBALAN COVER PLATE DAN · PDF fileLISTRIK TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK...

Documents

Transcript of PENGARUH KETEBALAN COVER PLATE DAN · PDF fileLISTRIK TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK...