Tugas 05_1206241432_Puthut Bayu Murti
-
Upload
puthut-bayu-murti-widiyanto -
Category
Documents
-
view
136 -
download
40
description
Transcript of Tugas 05_1206241432_Puthut Bayu Murti
Tugas 5
NAMA : PUTHUT BAYU MURTI
NPM : 1206241432
JURUSAN : TEKNIK METALURGI & MATERIAL
Tugas-5 Penyambungan Material
Pressure weld
Tugas 05
1. Jelaskan prinsip kerja las dingin (cold welding). Sebutkan beberapa syarat utama agar
material dapat disambung dengan metoda ini.
Jawab ;
Cold welding merupakan proses solid state welding, yakni penyambungan material
dengan menggunakan tekanan dan pada temperatur ruang. Pada proses cold welding ini
tidak diperlukan alat penghasil panas seperti pada proses welding pada umumnya, hal ini
dikarenakan pada proses cold welding akan tercipta panas saat diberikan tekanan.
Prinsip dari cold welding ini ialah, dua benda yang akan disambung dijepit dengan
menggunakan penjepit untuk kemudian ditekan antar kedua ujung (material yang ingin
disambung) hingga kedua ujung benda tersebut tersambung.
Syarat agar material dapat disambung antara lain ;
Persiapan permuakaan (mekanis, kimiawi, baking)
Minimal satu logam yang akan memiliki sifat ulet / sangat liat.
Tidak mengalami pengerasan regang yang drastis
Sifat struktur kristalnya
Persen deformasinya
Tekanannya
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Threshold Deformation serta kegunaan nilai
tersebut pada suatu material. Berilah contoh perhitunganuntuk material Aluminum &
Paduannya.
Jawab ;
Threshold deformation merupakan parameter yang sangat penting dalam proses
pengelasan dingin (cold welding) yang berfungsi untuk menentukan kekuatan maksimum
yang dapat dicapai dari proses pengelasan dingin tersebut. Dengan mengetahui nilai treshold
deformation dari suatu material, maka kita dapat menentukan deformasi minimum yang
dibutuhkan agar material tersebut dapat tersambung dengan baik.
Contoh perhitungan untuk material aluminium ;
Ketebalan awal (To) = 20
Ketebalan akhir (Tf) = 10
Maka,
%Deformasi = [(To – Tf)/To] x 100%
= [(20-10)/20] x 100%
= 50%
3. Jelaskan faktor apa saja yang mempengaruhi nilai threshod deformation. Serta
jelaskan hubungan threshold deformation dengan pressure dan preparasi permukaan
untuk proses cold welding
Jawab ;
Faktor yang memperngaruhi treshold deformation adalah ;
a. Jenis material
b. Struktur kristal material
c. Persiapan permukaan
d. pressure yang diberikan ke material
Hubungan antara threshold deformation dengan pressure dan preparasi permukaan un
tuk proses cold welding :
Pressure pada material maka, threshold deformation dan kekuatan sambungan .
Semakin baik persiapan permukaan maka, threshold deformation
4. Jelaskan prinsip kerja explosive welding dengan skematis gambar. Berilah contoh
aplikasi dilapangan.
Jawab ;
Explosive welding merupakan proses solid-state welding dimana penyambungan dihasilkan
oleh impak (tumbukan berkecepatan tinggi) akibat adanya tekanan dari ledakan yang
dihasilkan.
Prinsip kerjanya menggunakan tiga komponen, yaitu base metal, prime metal, explosive.
Secara rinci, prinsip kerjanya adalah :
Ketiga komponen disusun dimana prime component diletakan pada lapisan tengah
dan detonator di bagian atasnya
Dengan meledakan detonator makan prime component akan menumbuk base metal
sehingga deformasi plastis terjadi dan kedua pelat tersambung
Berikut merupakan gambar skematis explosive welding ;
Contoh aplikasi dari explosive welding ialah pada saat proses cladding material ;
Selain itu, explosive welding dapat dilakukan pada material baja karbon dengan baja tahan ka
rat (SS), titanium pada low carbon steel, dan iron-nickel base alloy pada low carbon steel.
5. Jelaskan prinsip kerja ultrasonic welding dengan skematis gambar serta mekanisme
penyambungan (bonding) dari metoda ini. Jelaskan hubungan enerji panas yang
dipakai dengan properties material yang disambung. Serta berilah contoh aplikasi
dilapangan.
Jawab ;
Ultrasonic Welding adalah proses solid state welding dimana sambungan dihasilkan
oleh energi vibrasi berfrekuensi tinggi dan tekanan pada benda kerja. Ikatan
sambungan (bonding) terjadi tanpa adanya peleburan dari logam induk.
Prinsip Kerja :
Vibrasi ultrasonic yang dihasilkan oleh transducer di transmisikan ke ujung
sonotrode sehingga dua lembaran logam yang disambung akan timbul panas dan pecahnya
lapisan oksida selanjutnya dengan tekanan dari clamping akan mengakibatkan material
tersambung.
Pada metode ultrasonic welding ini terdapat hubungan antara energi yang dibutuhkan dan
weldability, yang dapat dilihat dari rumus di bawah ini :
Dimana :
E = Electrical Energy, W.s (J)
K = Konstanta dari sistem pengelasan
H = Vicker Hardness Number
T = Ketebalan benda kerja yang kontak dengan sonotrode (mm)
Dari rumus tersebut dapat dilihat bahwa semakin keras suatu material makan energi yang
dibutuhkan pun akan semakin besar. Hal tersebut juga dibuktikan oleh gambar
Contoh penggunaan aplikasi ultrasonic welding di lapangan adalah ;
6. Jelaskan prinsip kerja friction welding dengan skematis gambar. Serta keuntungan
dan keterbatasan dari friction welding. Berilah contoh aplikasi dilapangan.
Jawab ;
Friction welding adalah proses solid state welding dimana sambungan diperoleh akibat gaya
tekan antara permukaan benda kerja yang saling kontak dan berputar relatif terhadap lainnya
untuk menghasilkan panas dan deformasi plastis permukaan kedua ujungnya.
Prinsip kerja :
1. Dua buah benda kerja ditekan dan diputar sehingga akibat friksi keduanya
akan timbul panas.
2. Selanjutnya dipakai untuk proses penyambungan
Tahap – tahapnya dapat dijelaskan :
a) Benda diputar
b) Benda yang diam ditekan ke benda yang berputar
c) Terjadi gesekan
d) Terjadu penyambungan
Keuntungan Kekurangan
Tidak memerlukan filler, fluks, dan shielding
gas
Benda kerja harus simetri dan
dapat diputar sesuai sumbunya
Proses bersih Preparasi sangat menentukan hasil
lasan
HAZ yang timbul sempit Cost peralatan dan mesin tinggi
Dapat menyambung dissimilar metal Material yang mudah dibubut dan
tak dapat tempa, tidak dapat dilas
menggunakan metode ini
Kekuatan hasil las tinggi
Proses mudah diotomatisasi
Pembentukan lasan cepat
Ruang kerja yang diperlukan tidak besar
Cocok untuk produksi masal
Contoh aplikasi dilapangan ;
7. Jelaskan prinsip kerja Roll Bonding dengan skematis gambar. Serta keuntungan dan
keterbatasan dari Roll Bonding. Berilah contoh aplikasi dilapangan.
Jawab ;
Pengelasan rol termasuk proses pengelasan padat dimana proses penekanannya
menggunakan peralatan rol, baik dengan pemanasan dari luar atau tidak. Bila tanpa
menggunakan panas dari luar, prosesnya disebut pengelasan rol dingin, sedang bila
menggunakan panas dari luar prosesnya disebut pengelasan rol panas.
Pengelasan rol biasa digunakan untuk melapisi baja karbon atau baja paduan dengan baja
tahan karat agar memiliki ketahanan terhadap korosi, atau untuk membuat dwi metal yang
digunakan untuk pengukuran temperature
Prinsip Kerja Roll bonding
Keuntungan Kekurangan
Pengelasan dapat diproses secara kontinu Materail yang dapat disambung
hanya dapat berbentuk plat
Penyambungan dapat terjadi secara cepat Dapat terjadi deformasi yang tidak
diinginkan
Proses pengelasan dapat diotomasi Ruang yang dibutuhkan sangat
besar
Proses bersih Dapat terjadi distorsi yang
membengkokan material
Cocok untuk produksi masal
Dapat untuk dissimilar metal
Aplikasi di lapangan : Untuk U.S quarters untuk membuat dua lapisan luar dari 75% Cu-
25% Ni dengan bagian tengah dari Cu murni
8. Jelaskan prinsip kerja friction stir-welding (FSW) dengan skematis gambar. Berilah
contoh jenis material logam yang umumnya diaplikasikan untuk jenis pengelasan ini.
Serta Sebutkan beberapa keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan metoda
FSW!.
Jawab ;
Prinsip kerja friction stir welding :
1. Pin yang berputar dengan kecepatan 3000-4000 rpm diletakkan pada material
2. Material dipanaskan karena adanya friksi
3. Material yang telah dipanaskan tersebut akan mencapai temperatur plastisasi (800F
untuk aluminum)
4. Material yang telah terplastisasi tersampir kembali ke pin
5. Material tersebut mengalami pendinginan dengan terbentuknya butir - butir yang
lebih halus dibandigkan dengan material induknya
Material logam yang umumnya diaplikasikan pada metode ini : Aluminum dan
paduannya, Magnesium, Copper, Zinc, Lead, dll
Keuntungan Kekurangan
Sambungan lebih kuat dibandingkan dengan
fusion welding
Dapat terjadi erosi
Tidak menghasilkan Spatter Preparasi sangat menentukan
Energi yang digunakan lebih efesien Material yang terlalu keras tidak dapat
menggunakan metode ini
Simple dan cepat
Tidak ada arcs
Hasil lasan baik karena tidak terjadi shrinkage
Tidak terbentuk porositas
Komposisi material tidak berubah
Dapat menyambung dissimilar metal
Tidak perlu pengerjaan tambahan setelah
proses pengelasan
9. Sebutkan beberapa parameter las untuk Friction Stir Welding (mis. jumlah rpm
minimum) pada Aluminium paduan dan gambarkan & jelaskan skematis daerah
lasannya.
Jawab ;
Beberapa parameter las untuk Friction Stir Welding (mis. jumlah rpm minimum) pada
Aluminium paduan dan gambaran serta penjelasan skematis daerah lasannya:
Spindle Speed: Kecepatan putar dari spindle, berpengaruh terhadap energi kinetik
Axial Force: Pemberian tekanan pada benda kerja. Spindle speed akan lebih sulit
berputar (lebih pelan) bila axial force lebih tinggi.
Flywheel Size: Momen inersia dari flywheel, sangat berpengaruh kepada welding energy.
Weld Energy: Energi yang diberikan pada proses welding
Metal Loss: Total pengurangan dimensi pada benda kerja
Total Time: Total dari waktu pemanasan ditambah waktu penyambungan
Contoh parameter las untuk Friction Stir Welding batang Aluminum Alloy 1100
berdiameter 25 mm (ASM Handbook Vol 6):
Parameter Nilai
Spindle Speed 5700 rpm
Axial Force 27 kN
Flywheel Size 0.11 kg.m2
Weld Energy 20 kJ
Metal Loss 3.8 mm
Total Time 1 S
- Skematis daerah las akibat perbedaan parameter Flywheel Energy:
Pengaruh flywheel energy dapat dilihat pada gambar diatas. Bila flywheel energy terlalu
rendah, maka weld upset yang terbentuk menjadi lebih tebal dan kurang baik. Sedangkan
bila flywheel energy terlalu besar, maka akan terbentuk weld upset yang terlalu melebar
dan juga kurang baik.
- Skematis daerah las akibat perbedaan parameter Initial Peripheral Velocity:
Pengaruh Initial Peripheral Velocity dapat dilihat pada gambar diatas. Bila Initial
Peripheral Velocity terlalu rendah, maka weld upset yang terbentuk menjadi terlalu
melebar yang tidak baik, dan heat affected zone yang tidak merata yang juga
menyebabkan sambungan menjadi tidak baik. Sedangkan bila Initial Peripheral Velocity
terlalu besar, yang terjadi adalah heat affected zone yang lebih lebar. Namun, secara kasat
mata tidak terlalu terlihat efeknya dibandingkan dengan yang normal (medium).
- Skematis daerah las akibat perbedaan parameter Axial Pressure:
Pengaruh dari Axial Pressure dapat dilihat pada gambar di atas. Hal yang akan terjadi
adalah kebalikan dari efek Initial Peripheral Velocity. Hal ini dikarenakan ketika Axial
Pressure lebih besar, maka Initial Peripheral Velocity yang akan terjadi menjadi
berkurang.
10. Berilah penjelasan mengenai material pengaduk (friction stirrer) yang dipakai untuk
proses FSW. Jelaskan jenis material yang dipakai dan perlakuan apa saja yang
diberikan di bagian permukaan material tsb.
Jawab ;
Penjelasan mengenai material pengaduk (friction stirrer) yang dipakai untuk proses FSW
dan Penjelaskan jenis material yang dipakai dan perlakuan apa saja yang diberikan di bagian
permukaan material tsb:
Material pengaduk yang dipakai harus kuat, tangguh, dan tahan aus pada suhu
penyambungan serta memiliki konduktivitas panas yang rendah agar meminimalkan panas
yang hilang. Material yang biasanya dipakai adalah Tool Steel. Perlakuan yang diberikan
pada material tool steel adalah heat treatment. Contoh dari materialnya adalah AISI H13
yang memiliki kemampuan menyambung logam aluminum secara sangat baik.
11. Bandingkan beberapa kemampuan spot resistance welding dan ultrasonic welding
untuk penyambungan material.
Jawab ;
Perbandingan beberapa kemampuan spot resistance welding dan ultrasonic welding untuk
penyambungan material:
Resistance Spot Welding Ultrasonic Welding
Kecepatan operasi yang tinggi Tidak ada daerah lebur dibandingkan
RSW
Mudah untuk diotomatisasi Tekanan yang dibutuhkan kecil & cukup
cepat
Mudah dilakukan oleh robot Dapat digunakan untuk dissimilar metal
Hasil konsisten dengan kecepatan
tinggi
Memerlukan energy yang lebih rendah
disbanding RSW
Tidak memerlukan keahlian yang
tinggi
Menghasilkan sambungan dengan
konduktivitas listrik dan panas yang
baik
Energi yang dibutuhkan rendah (efisien)
Tidak memerlukan pembersihan secara
khusus
Referensi
ASM Handbook, Vol. 6, Welding, Brazing, and Soldering, ASM International, Materials Park,
OH, 1990.
Presentasi kuliah Dr. Ir. Winarto M.Sc.