Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol .
Halaman Available online at JKTM Website :
http://journal.
id/index.
php/jktm/index JURNAL KAJIAN TEKNIK MESIN Vol.
8 No.
Jurnal Artikel Artkel Info - : Received :
Revised :
Accepted:
Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol
PENDAHULUAN
Pengelasan dalam industri manufaktur memegang peran yang penting dalam menghubungkan logam.
Pada dasarnya, pengelasan atau proses las merupakan metode penyambungan dua atau lebih bahan-bahan yang disatukan.
Umumnya, proses ini melibatkan peleburan kedua bahan tersebut dan penambahan bahan tambahan pada daerah pelelehan, sehingga sambungan permanen yang kuat.
Dengan demikian, pengelasan adalah proses penyambungan dua atau lebih bahan, biasanya logam, yang menyebabkan terjadinya pelelehan antara bahan-bahan yang disatukan.
(Prasetyana & Sugito.
Menurut Damas Prasetyana, dkk pada tahun 2016.
Penggunaan Friction Stir Welding (FSW) di industri sangat umum, terutama untuk menyambung logam seperti aluminium dan paduannya.
negara-negara maju, metode las FSW telah diterapkan pada pembuatan kapal, kereta api, pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, bahkan industri otomotif.
Namun untuk mencapai kualitas dan kekuatan sambungan yang baik tidaklah mudah, karena parameter proses pengelasan harus disesuaikan dengan jenis sambungan yang diinginkan, bahan yang akan disambung, desain, dan peralatan las yang digunakan.
(Prasetyana & Sugito, 2.
Pada tahun 2020 sudah ada penelitian serupa terkait dengan proses pengelasan gesek (Friction Stir Weldin.
dengan material aluminium alloys 1100 yang dilakukan oleh Ramadhoni Fahmi Arianto Putra, dkk.
Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan sudut kemiringan antara 0A, 1A, dan 2A.
Kecepatan las yang mm/menit, sedangkan kecepatan putaran spindel adalah 2800 rpm.
Hasil pengamatan struktur mikro menunjukkan bahwa ukuran butir pada zona aduk pada semua .
Halaman variasi kecepatan putar peralatan las lebih kecil dibandingkan dengan logam dasar (BM) dan zona terkena panas (HAZ).
Hal ini mengakibatkan nilai kekerasan di HAZ dan stir zone lebih tinggi dibandingkan BM.
Kekerasan tertinggi terdapat pada kemiringan pahat 2A yaitu 64,7 VHN, sedangkan kekerasan terendah terdapat pada sudut kemiringan pahat 1A yaitu 56,3 VHN.
Hasil pengujian tarik menunjukkan bahwa tegangan rata-rata tertinggi terdapat pada sudut kemiringan pahat 2A yaitu sebesar 111,36 MPa, sedangkan nilai terendah terdapat pada sudut kemiringan pahat 1A yaitu sebesar 63,20 MPa.
Pada sudut kemiringan pahat 0A, kekuatan tarik rata-rata adalah 75,69 MPa.
(Putra.
Rahman, & Nugroho, 2.
Pada tahun 2018 penelitian tentang kemiringan tool pin pada proses pengelasan FSW juga dilakukan oleh Bayu Prabandono dkk.
Penelitian ini bertujuan untuk menginvestigasi dampak sudut kemiringan tool dalam proses friction stir welding (FSW) terhadap sifat mekanik dan struktur mikro dari sambungan las pada pelat aluminium sheet 5083.
Parameter yang digunakan meliputi kecepatan putaran spindle sebesar 1125 rpm, kecepatan pengelasan 30 mm/menit, dan kedalaman tool pin .
epth of too.
sebesar 3,9 mm.
Sudut kemiringan tool divariasikan antara 1A, 2A, 3A, dan 4A.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik tertinggi adalah 312,5 MPa pada sudut kemiringan 3A.
Kekuatan tekuk uji face bending mencapai nilai tertinggi .
,1 MP.
, sedangkan kekuatan tekuk uji root bending juga mencapai nilai tertinggi .
,8 MP.
pada sudut kemiringan 2A.
Secara rata-rata, daerah retreating side memiliki tingkat kekerasan yang lebih tinggi daripada advancing side.
Sudut kemiringan tool hingga 3A meningkatkan kekuatan tarik, namun di atas sudut tersebut, kekuatan tarik cenderung menurun.
Sedangkan kekuatan tekuk optimal terjadi pada sudut 2A.
Pada gambar mikro, semakin besar sudut Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol kemiringan tool, ukuran butir pada daerah Heat Affected Zone (HAZ) cenderung lebih besar, meskipun tidak memiliki (Prabandono.
Wijayanto, & Nugroho.
Pada tahun 2019.
Giyanda Vernoval dkk juga melakukan penelitian serupa yang mana tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan kekuatan tarik dan kekuatan impak pada variasi sudut Tool Tilt Angle .
A, 4A, dan 5A).
Proses pengelasan Double Sided Friction Stir Welding dilakukan dengan putaran tool sebesar 1640 RPM dan feed rate .
ecepatan pengelasa.
sebesar 10 mm/menit.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sambungan las Double Sided Friction Stir Welding dengan sudut Tool Tilt Angle 3A memiliki kekuatan tarik sebesar 85,96 MPa dengan regangan sebesar 0,113% dan kekuatan uji impak sebesar 0,14 J/mmA.
Pada sudut Tool Tilt Angle 4A, kekuatan tariknya adalah 57,25 MPa dengan regangan sebesar 0,087% dan kekuatan uji impak sebesar 0,11 J/mmA.
Sedangkan pada sudut Tool Tilt Angle 5A, kekuatan tariknya adalah 50,52 MPa dengan regangan sebesar 0,076% dan kekuatan impak sebesar 0,13 J/mmA.
Berdasarkan hasil penelitian tersebut, dapat disimpulkan bahwa dalam percobaan pengelasan Double Sided Friction Stir
Welding dengan variasi Tool Tilt Angle, kekuatan tarik terbesar terdapat pada sudut
3A sebesar 85,96 MPa, sedangkan kekuatan impak terbesar terdapat pada sudut 3A
0,14
J/mmA.
(Vernoval.
Jokosisworo, & Adietya, 2.
Friction stir welding melibatkan pelunakan material dasar melalui panas yang dihasilkan dari gesekan antara friction tool dan material dasar.
Proses ini melibatkan pencampuran mekanis dan panas adiabatik di dalam material, sehingga menyebabkan material melunak tanpa mencapai titik lelehnya.
Gambar 1 menunjukkan prinsip dasar fsw, di mana gesekan yang terus-menerus antara dua .
Halaman benda menghasilkan panas.
Pada proses fsw, sebuah tool berputar ditekan pada material yang akan disatukan.
Tool tersebut memiliki bahu silindris dan dilengkapi dengan pin/probe yang menyebabkan pemanasan lokal yang dapat melunakkan area tersebut.
Tool bergerak dengan kecepatan konstan dan bergerak melintang sepanjang jalur pengelasan .
oint lin.
Gambar 1.
1 Prinsip kerja pengelasan FSW Sumber: Rajiv S.
Mirsha .
Pada penelitian kali ini material yang digunakan adalah aluminium 1100 (AA-1.
Aluminium 1100 adalah salah satu paduan aluminium yang populer dan digunakan secara luas dalam berbagai Berikut adalah spesifikasi umum dari aluminium 1100:
Komposisi Kimia: Aluminium (A.
99,0% minimum.
tembaga (C.
: 0,05% Besi (F.
: 0,40% maksimum.
Mangan (M.
: 0,05% maksimum.
Silikon (S.
: 0,95% maksimum.
Seng (Z.
: 0,10% Zirconium (Z.
: 0,15% Titanium (T.
: 0,15% Sifat fisik: Kepadatan: 2,70 g/cmA.
Titik Lebur: 660AC.
Konduktivitas Termal: 235 W/.
AK).
Koefisien Ekspansi Termal:
23,1 y 10^(-.
/AC .
-100AC).
Sifat Mekanis: Kekuatan Tarik: 95 MPa .
Batas Laju Penyambungan:
34 MPa .
Elongasi: 5% .
Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol Ketahanan terhadap Korosi: Aluminium 1100 memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi atmosferik dan korosi air Namun, paduan ini tidak tahan terhadap korosi yang disebabkan oleh lingkungan asam yang kuat.
Aplikasi: Aluminium 1100 sering digunakan dalam industri otomotif, konstruksi bangunan, peralatan dapur, panel reflektor, peralatan elektronik, dan berbagai komponen listrik dan elektronik Paduan ini juga digunakan dalam pembuatan tangki penyimpanan kimia ringan dan peralatan yang memerlukan ketahanan terhadap korosi atmosferik.
Penting untuk dicatat bahwa spesifikasi tergantung pada standar atau spesifikasi industri yang berlaku.
Paduan aluminium yang dimaksud adalah paduan Aluminium Alloy 1100, yang merupakan jenis aluminium murni Paduan ini memiliki sifat yang lembut dan ulet, serta menunjukkan kemampuan kerja yang sangat baik.
Selain itu, paduan ini juga memiliki ketahanan korosi yang cukup baik, serta karakteristik yang memuaskan dalam pelapisan anodisasi dan konversi.
Tidak ada paduan aluminium komersial lain yang dapat menandingi kemampuan kerja dari paduan Aluminium Alloy 1100 ini, sehingga paduan ini sangat ideal untuk aplikasi yang melibatkan pembentukan yang sulit.
Paduan ini dapat dilas dengan berbagai metode pengelasan, namun tidak dapat diolah dengan menggunakan panas.
Selain itu, paduan ini juga menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi, sehingga sering digunakan dalam industri kimia dan pengolahan makanan.
(Shanghai Bozhong Group, 2.
METODOLOGI PENELITIAN Metode yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah metode Adapun penelitian ini menggunakan metode pengelasan Friction .
Halaman Stir Welding dengan parameter kecepatan putar spindle 910 Rpm, kecepatan pengelasan 60 mm/menit, material yang digunakan adalah Aluminium 1100 (AA-1.
dengan ketebalan 5 mm.
Probe/pin yang digunakan berbentuk oval.
Variasi kemiringan sudut tool pin 2o, 3o, dan 4o.
Gambar 2.
1 Tool Pin yang digunakan pada pengelasan FSW Adapun tahapan yang perlu dilakukan dalam penelitian ini, pertama proses pengelasan yang digunakan menggunakan mesin milling vertical.
Gambar 2.
2 Mesin Milling Vertikal Tahap kedua adalah melakukan melakukan uji tarik, yang bertujuan untuk mengukur kekuatan suatu bahan terhadap gaya statis yang diberikan secara perlahan.
Uji tarik ini dilakukan sesuai standar ASTM E8.
Proses uji tarik dilakukan di PT Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol .
Halaman Guna Sukses Inti, yang berlokasi di Cikarang.
Gambar 2.
3 Skema dan ukuran ASTM E8 Gambar 2.
6 Mesin uji keras Vickers Tahap pengujian metalografi, dilakukan untuk melihat karakteristik hasil lasan welding (Friction Stir Weldin.
Adapun cutting area yang digunakan untuk pengujian metalografi pada daerah HAZ dan nugget seperti terlihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.
4 Spesimen uji tarik Tahap ketiga adalah melakukan uji kekerasan (Hardness Tes.
Pengujian Vickers, dilakukan di PT Techno Metal Industri.
Cikarang.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui ketahanan logam terhadap deformasi plastis, pada hasil Mesin uji yang digunakan adalah mesin uji micro Vickers dengan model FM - ARS9000.
Gambar 2.
5 Skema pengujian Vickers Gambar 2.
7 Cutting area pengujian metalografi HASIL DAN PEMBAHASAN 1 Analisis Uji Metalografi (Struktur Mikr.
Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol .
Halaman Pada setiap variasi sudut kemiringan pin tool sebesar 2A, 3A, dan 4A, dilakukan pengujian struktur mikro.
Pengujian ini bertujuan untuk mengamati perubahan yang terjadi pada struktur mikro sebagai hasil dari proses pengelasan FSW, terutama di daerah Heat Affected Zone (HAZ) dan nugget.
Pada pengelasan FSW AA-1100, pengujian menunjukkan adanya penghalusan partikel-partikel, sedangkan tidak terjadi perubahan fase karena dalam pengelasan ini tidak digunakan logam pengisi.
Pada sudut kemiringan tool sebesar 2A, terdapat banyak butiran halus yang lebih signifikan dibandingkan dengan sudut 4A.
Penyebabnya adalah adanya pengadukan partikel oleh probe di daerah nugget zone, serta panas yang dihasilkan dalam proses Hal pembentukan struktur butiran yang lebih kecil dan lebih banyak, seperti yang dijelaskan oleh Sumarji .
Jika diperhatikan dari ketiga variasi tersebut, semakin kecil sudut tool pin, semakin banyak dan halus pula butiran yang Gambar 3.
1 Struktur mikro variasi 2o Struktur butiran juga memiliki batas-batas butir, yang merupakan penghalang bagi pergerakan dislokasi.
Semakin halus butiran, cenderung semakin banyak batas butir yang terbentuk.
Banyaknya batas butir akan menyulitkan pergerakan dislokasi, yang pada akhirnya akan meningkatkan sifat mekanik material tersebut, sesuai penjelasan Fajar Nugroho .
(Nugroho.
Ahmadi, & Hidayat, 2 Analisis Uji Tarik Gambar 3.
2 Struktur mikro variasi 3o Gambar 3.
3 Struktur mikro variasi 4o Dari hasil uji tarik yang tercantum dalam tabel 1, ditemukan bahwa parameter dengan kecepatan spindle 910 rpm dan sudut kemiringan 2o, dengan kecepatan mm/menit .
, menunjukkan kekuatan tarik tertinggi.
Kekuatan tarik tersebut mencapai 115,9 N/mm2, sementara beban maksimum yang dapat ditahan mencapai 3270,4 N.
Di sisi
lain, parameter dengan kecepatan spindle 910 rpm dan sudut kemiringan 4o
menunjukkan kekuatan tarik terendah, dengan beban maksimum sebesar 1972,60 Kemiringan tool pin
(O)
Kekuatan (N/mm.
11,52% 8,28% Elongation (%) Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol
13,80%
Halaman logam yang dilas akibat proses penempaan selama pengelasan.
Table 3.
1 Tabel hasil uji tarik 3 Analisis Uji Kekerasan Berdasarkan hasil uji kekerasan yang terdokumentasikan dalam tabel 3.
terlihat bahwa nilai rata-rata kekerasan Vickers (HV) tertinggi terjadi pada sudut kemiringan tool pin 2o, dengan nilai sebesar 74,79 VHN.
Sementara itu, nilai rata-rata kekerasan Vickers terendah terjadi pada spesimen dengan sudut kemiringan tool pin 4o, dengan nilai sebesar 72,07 VHN.
Tabel 3.
2 Hasil uji kekerasan Gambar 3.
4 Grafik uji tarik variasi 2
Kemiringan HV A sudut tool
HV B
HV C
Average 74,59 77,07 72,72 74,79 71,94 75,39 75,69 74,34 70,19 71,44 74,57 72,07 Gambar 3.
5 Grafik uji tarik variasi 3o Gambar 3.
7 Grafik rata-rata hasil uji kekerasan Gambar 3.
Grafik uji tarik variasi 4o Dapat bahwa terdapat perbedaan kekuatan tarik antara base material .
,81 N/mm.
dan sambungan hasil pengelasan menggunakan metode friction stir welding pada paduan Kekuatan tarik pada menunjukkan penurunan dibandingkan dengan kekuatan tarik base material.
Penyebab penurunan ini adalah adanya perubahan struktur mikro pada bagian PENUTUP KESIMPULAN Pada proses pengelasan Friction Stir Welding (FSW), sudut kemiringan tool pin mempengaruhi sifat mekanis aluminium Pada sudut 2o, hasil pengelasan menunjukkan nilai kekerasan yang lebih tinggi, yaitu sebesar 74,79 VHN.
Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol sementara pada sudut 4o nilai kekerasan terendah, yaitu sebesar 72,07 VHN.
Selain itu, pada sudut 2o, terdapat kekuatan tarik paling besar, yaitu sebesar 115,9 N/mm2.
Hal ini membuktikan bahwa kemiringan sudut tool pin memiliki pengaruh pada sifat mekanis dalam pengelasan FSW.
Pada uji metalografi, terlihat bahwa variasi sudut tool 2o memiliki butiran yang lebih halus dan jumlahnya lebih banyak dibandingkan dengan sudut 4o.
Hal ini disebabkan oleh adanya pengadukan partikel oleh probe dan panas yang dihasilkan di daerah nugget zone, sehingga terbentuklah struktur butiran kecil.
Semakin halus butiran, cenderung semakin banyak batas butir yang terbentuk.
Kehadiran banyak batas butir ini menghambat gerakan dislokasi, yang pada akhirnya juga akan meningkatkan sifat mekanis material tersebut.
DAFTAR PUSTAKA