JURNAL FLYWHEEL.
September 2023.
Vol 14 .
, 59-65
E-ISSN: 2745-7435
P-ISSN: 1979-5858
Penggunaan Las Gesek (Friction Weldin.
Guna Penyambungan Dua Buah Logam Baja Karbon St 42 pada Pengujian Tarik dan Struktur Mikro untuk Spring Pin pada Mobil Nicky Suwandhy Widhi Supriyanto1.
I Komang Astana Widhi2.
Dicky Riyanto Putra2 Jurusan Teknik Mesin.
Politeknik Negeri Malang.
Malang.
Indonesia Teknik Mesin.
Institut Teknologi Nasional.
Malang.
Indonesia Email: nicky.
suwandhy@polinema.
ABSTRAK
Las Gesek atau Friction welding adalah metode pengelasan yang mengandalkan gesekan antara dua bahan logam yang saling bertemu pada bagian ujungnya dan menghasilkan percikan api, karena gesekan itu sehingga struktur pada bagian logam tersebut berada dititik leleh dan menghasilkan penyambungan antara dua buah logam, kelebihan dari Las Gesek ini adalah tidak perlu menggunakan logam pengisi seperti elektroda atau stik yang digunakan pada pengelasan lainnya.
Pada kali ini penelitian yang akan dilakukan yaitu pengelasan gesek untuk penggunaan spring pin pada mobil.
Pada penelitian kali ini yaitu menggunakan mesin las gesek prototype dengan variasi penekanan yaitu sebesar 5 Bar, 6 Bar, 7 Bar.
Menggunakan putaran spindel sebesar 4953 rpm, pemanasan awal 30 detik, waktu pengelasan 60 detik, dan menggunakan material baja ST 42, adanya pengujian yang akan dilakukan yaitu pengujian tarik dan struktur mikro.
Analisa yang akan dilakukan untuk melihat perubahan struktur pada material hasil pengelasan gesek untuk penerapan pada spring pin mobil.
Akibat perlakuan panas pengelasan gesek yaitu terjadinya perubahan sifat mekanik pada material baja ST 42.
Nilai tertinggi dari hasil pengujian tarik adalah 29,87 kgf/mmA.
Maka pengelasan gesek dengan menggunakan material baja ST 42 ini bisa sebagai alternatif pengganti dari proses yang selama ini dan dapat digunakan sebagai bahan spring pin untuk mobil.
Keywords Las gesek.
Baja ST 42.
Uji tarik.
Struktur mikro
Paper type Research paper
PENDAHULUAN
Teknologi pengelasan gesek belakangan ini berkembang dengan pesat di bidang konstruksi, manufaktur komponen kendaraan, hingga manufaktur komponen elektrik.
Pengelasan gesek sudah banyak diaplikasikan dalam dunia industri, biasanya diaplikasikan untuk menyambungkan material aluminium dan paduannya, namun masih banyak masalah pengelasan yang harus diatasi berkaitan dengan prosedur pengelasan .
Terdapat banyak jenis pengelasan berdasarkan klasifikasi cara kerja dapat dibagi dalam tiga kelompok yaitu pengelasan cair, pengelasan tekan dan Selain itu teknologi penyambungan terbagi menjadi 2 yaitu Liquid State Welding dan Solid State Welding.
Liquid State Welding adalah proses penyambungan material dengan cara mencairkan dua buah material secara bersamaan sehingga dapat menyatu hingga merata contoh yang paling umum adalah las listrik (SMAW).
Sedangkan Solid State Welding adalah proses penyambungan yang pada prosesnya material dipanaskan hingga mendekati titik lebur dan tidak sampai mencair, contohnya adalah les gesek atau Friction Welding .
Pengelasan gesek .
riction weldin.
merupakan teknik pengelasan dengan memanfaatkan panas yang ditimbulkan akibat gesekan.
Permukaan dari dua bahan yang akan disambung, salah satu berputar sedang lainnya diam, dikontakkan oleh gaya tekan.
Gesekan pada kedua permukaan kontak dilakukan secara kontinu sehingga panas yang ditimbulkan oleh gesekan yang kontinu akan terus meningkat.
Dengan gaya tekan dan panas pada kedua permukaan hingga pertemuan kedua bahan mencapai suhu leleh .
elting temperatur.
maka terjadilah proses las .
Bila dibandingkan dengan proses penyambungan metode las fusi, ada beberapa keuntungan yang dimiliki dari proses las gesek .
Adapun kelebihannya adalah sebagai berikut:
Tidak membutuhkan logam pengisi pada proses pengelasan.
Tidak ada fluks atau filler logam dan gas yang diperlukan dalam las gesek.
Kemungkinan terjadinya inklusi terak dan porositas dapat dihindarkan.
Cocok untuk jumlah produksi yang banyak.
Lebih ramah lingkungan karena tidak menghasilkan asap atau gas.
Mengurangi tenaga kerja mesin, biaya pemeliharaan, meningkatkan kapasitas dan mengurangi biaya perkakas yang mudah rusak.
Memiliki kontrol yang akurat pada toleransi las.
Dapat menyambungkan dua material berbeda karakteristiknya.
Nicky Suwandhy Widhi Supriyanto1.
I Komang Astana Widhi2.
Dicky Riyanto Putra2 Baja St 42 dijelaskan secara umum merupakan baja karbon rendah yang disebut juga baja lunak.
Baja jenis ini banyak sekali digunakan untuk pembuatan baja batangan, tangki, perkapalan, jembatan, menara, pesawat angkat dan dalam permesinan.
Baja ST 42 banyak digunakan untuk konstruksi umum karena mempunyai sifat mampu las dan kepekaan terhadap retak las .
Baja ST 42 berarti baja yang mempunyai kekuatan tarik antara 41kg/mm2 sampai 49kg/mm2.
Kekuatan tarik ini adalah maksimum kemampuan sebelum material mengalami patah.
Kepekaan retak yang rendah cocok terhadap proses las dan dapat digunakan untuk pengelasan plat tipis maupun plat tebal sehingga baja ini dipilih sebagai material las pada penelitian ini.
METODE
Persiapan Spesimen Uji Sebelum memulai pengujian.
Menyiapkan material Baja ST 42 yang berdiameter 20 mm, dan memilki panjang 220 mm, kemudian baja ST 42 dibagi menjadi dua bagian yang sama panjannya dan pada permukaan ujung material harus rata karena mempengaruhi laju gesekan pada saat pengelasan gesek.
Gambar 1.
Material baja ST 42.
Gambar 2.
Material Baja ST 42 yang sudah di potong Gambar 3 Proses meratakan permukan pada baja ST 42 Penggunaan Las Gesek (Friction Weldin.
Guna Penyambungan Dua Buah Logam Baja Karbon St 42 pada Pengujian Tarik dan Struktur Mikro untuk Spring Pin pada Mobil Sebelum melakukan pengujian untuk tahap selanjutnya yang akan dilakukan yaitu mempersiapkan mesin las gesek dan uji coba fungsi.
Persiapan dan penelitian dilaksankan di Laboratorium Proses Produksi Mesin Institut Teknologi Nasional Malang.
Untuk selanjutnya melakukan uji coba mesin las gesek adalah sebagai berikut:
Tahap menentukan kecepatan spindel pada mesin las gesek.
Gambar 4.
Mengukur Putran Spindel menggunakan Tacometer Tahap melihat kepresisian material pada cekam mesin las gesek.
Gambar 5.
uji coba kepresisian mesin las gesek.
Tahap uji coba penekanan pada mesin las gesek Gambar 6.
Percobaan penekanan pada mesin las gesek.
Nicky Suwandhy Widhi Supriyanto1.
I Komang Astana Widhi2.
Dicky Riyanto Putra2 Proses Pembuatan Spesimen dan Pengujian Proses pengelasan gesek dimulai dengan memasang baja ST 42 yang sudah di potong sesuai ukuran ke cekam pada mesin las gesek dengan menggunakan kunci T khusus.
Sebelum proses pengelasan dilakukan pemanasan awal selama 30 detik pada sisi ujung temu material Baja ST 42.
Proses pengelasan dilakukan selama 60 detik dengan penekanan 5 Bar, 6 Bar, dan 7 Bar.
Beikut gambar proses pengelasan gesek Baja ST 42 dengan menggunakan mesin las gesek Institut Teknologi Nasional Gambar 7.
Proses pengelasan.
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Hasil Uji Tarik Setelah dilakukan pengelasan maka diperoleh sampel dengan 3 variasi yang berbeda yaitu dengan penekanan .
bar, 6 bar, 7 ba.
, dan masing-masing sampel dibuat 3 rangkap agar bisa menjadi perbandingan.
Berikut adalah tabel hasil uji tarik.
Tabel 1.
Data Hasil Pengujian Tarik Variasi Jumlah Spesimen Area Tekanan 5 BAR Stress Strain Tensile Strength (MP.
(%) .
gf/ mm.
122,66 4,60 9,20 14,03 122,66 4,24 8,48 15,76 122,66 5,04
10,08
12,93
4,62
9,25
14,24
122,66
3,75
7,50
16,06
122,66
3,23
6,46
18,24
122,66
3,36
6,72
17,53
3,44
6,89
17,27
6,25
12,51
27,35
Rata-rata 7 BAR Elongation Rata-rata 6 BAR Force Ultimate 122,66 122,66 3,93 7,86 19,37 122,66 4,96 9,93 29,87 5,04 25,53 Rata-rata Gambar 8.
Grafik hubungan variasi terhadap Tensile Strength Penggunaan Las Gesek (Friction Weldin.
Guna Penyambungan Dua Buah Logam Baja Karbon St 42 pada Pengujian Tarik dan Struktur Mikro untuk Spring Pin pada Mobil Cara menentukan kombinasi level faktor yang optimal hasil uji tarik baja ST 42 dilakukan dengan menghitung rata-rata eksperimental untuk setiap level faktor.
Dikarenakan karakteristik dan kualitas hasil uji tarik baja ST 42 pada pengelasan gesek adalah Aularger is betterAy, maka level faktor yang memiliki nilai rata-rata yang lebih besar yang terpilih sebagai level Berdasarkan pada Tabel 1 di atas, dapat dilihat bahwa nilai rata-rata data eksperimen awal yang mendekati nilai karakteristik larger is better adalah hasil uji tarik baja ST 42 pada pengelasan gesek adalah variabel tekanan hidrolik 7 Bar.
Pada variasi tekanan didapatkan nilai rata-rata kekuatan tarik pada tekanan 7 Bar adalah sebesar 3131,6 kgf/mm2, nilai rata-rata kekuatan tarik pada tekanan 6 Bar adalah sebesar 2119,6 kgf/mm2, dan nilai rata-rata kekuatan tarik pada tekanan 5 Bar adalah sebesar 1747 kgf/mm2.
Kekuatan tarik tertinggi diperoleh pada tekanan 7 Bar karena pada pengelasan dengan variasi tekan dibawah 7 Bar memerlukan waktu lebih lama agar dapat mencapai panas yang cukup untuk proses pengelasan gesek.
Tekanan gesek yang semakin besar akan mempercepat pembangkitan panas serta mengakibatkan terjadinya perubahan ukuran butiran di daerah HAZ.
Hal tersebut menyebabkan naiknya kekuatan tarik dari sambungan las .
Dari grafik hubungan antara kekuatan tarik maksimum sambungan terhadap pengelasan gesek, menunjukan bahwa dengan semakin lamanya waktu gesek, kekuatan tarik sambungan akan menguat sampai nilai maksimum dan kemudian kekuatan kembali menurun karena adanya peregangan .
Dalam penelitian ini juga dimungkinkan masih dapat mencapai temperatur yang lebih tinggi lagi namun juga ada batasnya sehingga akan turun juga.
Naiknya temperatur akan berpengaruh terhadap nilai upset.
Semakin tinggi waktu gesek semakin tinggi temperatur juga semakin tinggi nilai upsetnya .
Hasil Pengujian Struktur Mikro Pengamatan uji struktur mikro di lakukan pada bagian zona las, zona HAZ, dan raw material spesimen 5 bar, 6 bar, dan 7 bar.
Pengujian ini dilakukan dengan tujuan untuk melihat fase apa yang terjadi setelah dilakukannya pengelasan.
Pada hasil perbesaran 965x dapat dilihat fase struktur Perlite dan Ferit yang terkandung dari hasil pengelasan gesek, pada foto mikro terlihat struktur yang berwarna hitam yaitu Perlite dan yang berwarna putih yaitu ferit.
Berikut dibawah ini adalah Hasil pengamatan Struktur Mikro:
Tabel 2.
Hasil uji foto mikro
STRUKTUR MIKRO PERBESARAN 965x
PENEKANAN
5 BAR
6 BAR
7 BAR
Zona Las Zona Haz Zona RAW Tabel 3.
Rata Ae rata ferit dan perlit hasil pengamatan struktur mikro pada bagian Zona Las
VARIASI TEKANAN
PERLIT (%)
FERIT (%)
5 BAR
49,800
50,200
6 BAR
70,456
29,544
7 BAR
69,074
30,926
Nicky Suwandhy Widhi Supriyanto1.
I Komang Astana Widhi2.
Dicky Riyanto Putra2 Gambar 9.
Grafik Hubungan Variasi Tekanan Pada Zona Las Dengan Perlite dan Ferit.
Tabel 4.
Rata Ae rata ferit dan perlit hasil pengamatan struktur mikro pada bagian Zona Haz:
VARIASI TEKANAN
PERLIT (%)
FERIT (%)
5 BAR
38,160
61,840
6 BAR
57,267
42,733
7 BAR
77,678
22,322
Gambar 9 Grafik Hubungan Variasi Tekanan Pada Zona Las Dengan Perlite dan Ferit.
Merujuk dari data tabel 3 rata-rata perlit dan ferit pengujian struktur mikro pada daerah las terlihat jumlah persentase kandungan struktur ferit lebih sedikit dibandingkan dengan presentanse perlit sehingga kita dapat menganalisa bahwa pada daerah las variasi 6 Bar memiliki kualitas nilai kekerasan yang cukup baik.
Sedangkan pada variasi 5 Bar memiliki nilai perlit yang lebih sedikit dibandingkan dengan nilai ferit sehingga memiliki kualitas nilai kekerasan yang kurang baik.
Dari data Tabel 4 rata-rata pengujian struktur mikro pada daerah Haz dapat dilihat hasil struktur mikro perlite dan ferit dengan jumlah persentase kandungan struktur ferit lebih sedikit dibandingkan dengan persentase perlit sehingga kita dapat menganalisa bahwa pada daerah las variasi 7 Bar memiliki kualitas nilai kekerasan yang cukup baik.
Sedangkan pada variasi 5 Bar memiliki nilai perlit yang lebih sedikit dibandingkan dengan nilai ferit sehingga memiliki kualitas nilai kekerasan yang kurang baik.
Pada daerah batas sambungan mengalami proses pemanasan dengan temperatur yang lebih tinggi dan juga laju pendinginan yang lebih cepat jika dibandingkan pada daerah HAZ dan base metal.
Tingginya temperatur dari panas yang dibangkitkan, dan laju pendinginan yang terjadi, meyebabkan ukuran butiran pada daerah sekitar batas sambungan lebih kecil dan merata, jika dibandingkan dengan ukuran butiran pada daerah HAZ.
Ukuran butiran pada base metal, lebih besar dari ukuran butiran di daerah HAZ.
Perubahan ukuran butiran ini, menyebabkan perubahan pada sifat mekanis dari logam induk pada daerah HAZ dan daerah di sekitar batas sambungan .
Perubahan sifat mekanik sangat berpengaruh terhadap struktur mikro, begitu pula sebaliknya.
Sifat mekanik juga dapat berubah jika dipengaruhi oleh 3 hal yaitu perubahan komposisi bahan, perlakuan panas yang terjadi, lalu bermacam proses fabrikasi yang terjadi pada material tersebut .
Untuk setelah dilakukannya pengelasan gesek material mengalami perubahan struktur mikro dan distribusi kekerasan karena pada proses friction welding mengalami perlakuan panas akibat gesekan lalu pemberian tekanan tempa Penggunaan Las Gesek (Friction Weldin.
Guna Penyambungan Dua Buah Logam Baja Karbon St 42 pada Pengujian Tarik dan Struktur Mikro untuk Spring Pin pada Mobil .
Pada semua hasil foto struktur mikro dapat dilihat bertambahnya butiran perlit pada pengelasan gesek baja ST 42.
Hal ini disebabkan akibat suhu pengelasan logam dapat merubah butiran perlit dan ferit.
Pengamatan struktur mikro dilakukan untuk melihat struktur kristal pada spesimen hasil friction welding.
Pada pengujian ditemukan struktur yang terbentuk pada spesimen adalah fasa ferit dan perlit yaitu semakin sedikit jumlah presentase butiran perlit, semakin menurun pula kekuatan dari material tersebut.
Karena sifat butiran perlit yang lebih kuat, keras dan sedikit getas.
Sedangkan jumlah presentanse struktur ferit yang ditampilkan semakin banyak dengan sifatnya lunak dan ulet yang membuat kekuatan material kurang kuat dari pada yang lebih banyak butiran perlitnya KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan pada pengaruh variasi tekanan hidrolis terhadap hasil pengelasan gesek baja ST 42 yang didapat adalah:
Tenekanan hidrolis yang paling berpengaruh terhadap kekuatan tarik hasil pengelasan gesek baja ST 42 adalah spesimen penekanan 7 Bar.
Spesimen yang paling berpengaruh tingkat keuletannya terhadap pengujian foto mikro pada area las hasil pengelasan gesek baja ST 42 adalah spesimen penekanan 6 Bar.
Spesimen yang paling berpengaruh tingkat keuletannya terhadap pengujian foto mikro pada area Haz hasil pengelasan gesek baja ST 42 adalah spesimen penekanan 7 Bar.
REFERENCES