TUGAS AKHIR ANALISA METALOGRAFI PENGARUH FILLER …eprints.ums.ac.id/63080/1/HALAMAN DEPAN.pdf ·...
Transcript of TUGAS AKHIR ANALISA METALOGRAFI PENGARUH FILLER …eprints.ums.ac.id/63080/1/HALAMAN DEPAN.pdf ·...
TUGAS AKHIR
ANALISA METALOGRAFI PENGARUH FILLER SERBUK ZINC PADA PENGELASAN TITIK BEDA MATERIAL
ALUMINIUM DAN MILD STEEL
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh :
YUDA PERDANA ANDIKA PUTRA
D200120025
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2018
ii
v
vi
MOTTO
“ Sesungguhnya allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali
kaum itu sendiri yang mengubah apa-apa yang ada pada diri mereka”
(Ar-ra’d :11)
“Tidak ada proses yang instan, karena sukses butuh perjuangan”
(Penulis)
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”
(Q.S Al – Insyiroh : 6)
“Hai orang – orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai
penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang – orang yang sabar”
(Al-Baqarah : 153)
“Sebuah hasil tidak akan pernah mengkhianati prosesnya”
(Penulis)
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan penuh harap ridho Allah SWT, seiring perasaan
syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi,
setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal
lelah, Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada:
Kedua orang tuaku yang aku sayangi, cintai dan hormati, yang telah
memberikan doa dan semangat selama menempuh pendidikan.
Semoga Allah SWT membalas kemuliaan yang luar biasa
kepadamu atasku.
Adikku tercinta, para sahabat satu angkatan, pembimbing, keluarga
besarku dan almamaterku.
.
viii
ANALISA METALOGRAFI PENGARUH FILLER SERBUK ZINC PADA
PENGELASAN TITIK BEDA MATERIAL ALUMINIUM DAN MILD
STEEL
ABSTRAK
Perkembangan teknologi dalam industri otomotif yang semakin
maju menuntut perusahaan yang bergerak di bidang ini untuk dapat
menghasilkan produk yang baik dan sesuai dengan permintaan pasar.
Pemilihan material akan berpengaruh pada beban mesin kendaraan
yang mempengaruhi efisiensi mesin kendaraan itu sendiri. Resistant
spot welding (RSW) merupakan metode pengelasan yang sering
digunakan untuk menyambung dua buah material berupa plat dalam
industri otomotif. Penelitian ini menggunakan material Mild steel dan
aluminium dengan tambahan filler serbuk zinc (Zn). Pengelasan
dilakukan dengan pengaturan parameter arus 6000 A, 7000 A, 8000 A
dan waktu pengelasan 0,2 detik, 0,3 detik, 0,4 detik. Standar yang
digunakan adalah ASTM E407-07 untuk pengujian foto makro dan
mikro. Pada pengamatan foto makro didapatkan hasil bahwa
parameter arus dan waktu berpengaruh terhadap lebar logam las
(nugget). Lebar nugget semakin besar seiring dengan bertambahnya
arus dan waktu pengelasan. Pada foto mikro terlihat fasa martensit
yang terbentuk pada nugget mild steel, sedangkan pada aluminium
hanya terjadi perubahan besar butiran.
Kata Kunci: Pengelasan Titik, Beda Material, Filler Zinc, Uji Metalografi
ix
ABSTRACT
Technological developments in the increasingly advanced
automotive industry require companies engaged in this field to be able
to produce good products and in accordance with market demand.
Material selection will affect the vehicle engine load that affects the
efficiency of the vehicle engine itself. Resistant spot welding (RSW) is a
welding method that is often used to connect two pieces of plate
material in the automotive industry. This research uses Mild steel and
aluminum material with additional zinc filler (Zn). Welding is done by
setting the current parameters of 6000A, 7000A, 8000A and welding
time 0,2s, 0,3s, 0,4s. The standard used is ASTM E407-07 for macro
and micro photo testing. On macro photo observation, it is found that
the current and time parameters affect the width of weld metal
(nugget). The width of the nugget increases with the increase of current
and weld time. In the micro photograph seen martensitic phase formed
on mild steel nugget, whereas in aluminum only a big change of grain.
Keywords: Point Welding, Different Material, Zinc Filler,
Metallographic Test
x
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada Allah SWT atas
segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian
ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul “ANALISA METALOGRAFI
PENGARUH FILLER SERBUK ZINC PADA PENGELASAN TITIK
BEDA MATERIAL ALUMINIUM DAN MILD STEEL” dapat terselesaikan
atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini saya
selaku penulis dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin
menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya
kepada :
1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Subroto, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak M. Alfatih Hendrawan, ST, MT., selaku Dosen Pembimbing
yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam
penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Agus Hariyanto, MT., selaku Pembimbing Akademik.
5. Bapak Susun dan Ibu S i t i Musyarofah tercinta selaku orang tua
saya yang senantiasa selalu mencintai, menyayangi, memberikan
dukungan, menenangkan hati dan mendo’akan penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir.
6. Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin dan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta yang membantu kelancaran
Tugas Akhir ini.
7. Kepada semua team, yang selalu membantu, memberi solusi dan
bersama-sama dalam menyelesaikan proses Tugas Akhir sampai
selesai.
8. Teman angkatan 2012 Teknik Mesin yang banyak memberikan
motivasi dan semangat bagi penulis.
9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan terima kasih atas
dukungannya.
xi
Semoga Allah melimpahkan Rahmat dan Kasih SayangNya atas
segala kebaikan yang telah dikerjakan. Penulis menyadari tulisan ini
masih jauh dari kata sempurna, hal ini dikarenakan keterbatasan
wawasan dan pengetahuan penulis. Untuk itu penulis mengharapkan
kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengharapkan Tugas Akhir ini dapat memberikan
manfaat pada semua pihak dan sebagai amalan yang tidak terputus.
Surakarta, 20 April 2018
Yuda Perdana Andika Putra
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................... i
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ....................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .......................................................... v
MOTTO ................................................................................................ vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... vii
ABSTRAK ............................................................................................ viii
ABSTRACT .......................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ............................................................................ x
DAFTAR ISI ......................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xv
DAFTAR TABEL .................................................................................. xviii
DAFTAR NOTASI ................................................................................ xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................... 1
1.2 Tujuan Penelitian ................................................................ 4
1.3 Batasan Masalah ................................................................ 4
1.4 Manfaat Penelitian .............................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kajian Pustaka.................................................................... 6
xiii
2.2 Dasar teori .......................................................................... 11
2.2.1. Las titik (Resistance Spot Welding) ........................ 12
2.2.2. Aluminium ............................................................... 18
2.2.3. Baja Karbon Rendah (Mild steel) ............................ 24
2.2.4. Seng (Zinc) ............................................................. 25
2.2.5. Daerah Metalografi ................................................. 25
2.2.6. Daerah Las ............................................................. 26
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ....................................................... 28
3.2 Alur Penelitian .................................................................... 29
3.3 Alat dan Bahan ................................................................... 36
3.3.1 Alat Penelitian .......................................................... 36
3.3.2 Bahan Penelitian ...................................................... 41
3.3.3 Tempat Penelitian .................................................... 42
3.4 Proses Pengelasan Titik ..................................................... 43
3.5 Tahapan Pengujian ............................................................. 44
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian Komposisi Kimia ......................................... 48
4.2 Hasil Pengujian Metalografi (Makro dan Mikro) .................. 50
4.2.1 Foto Makro ........................................................... 50
4.2.2 Foto Mikro ............................................................ 56
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ...................................................................... 73
5.2 Saran ................................................................................ 74
xiv
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Hasil uji struktur makro dan mikro ............................. 7
Gambar 2.2 Hasil uji struktur makro ............................................. 8
Gambar 2.3 Grafik pengaruh arus terhadap lebar nugget ............ 8
Gambar 2.4 Histogram pengaruh arus dan waktu terhadap lebar
logam las .................................................................... 9
Gambar 2.5 Perbandingan foto makro filler dan tanpa filler ......... 10
Gambar 2.6 Klasifikasi cara pengelasan ...................................... 11
Gambar 2.7 Skema hambatan listrik pada proses las titik antara
material baja dan aluminium ..................................... 15
Gambar 2.8 Proses pengelasan dan waktu pengelasan ............. 16
Gambar 2.9 Diagram keseimbangan besi-karbon ........................ 24
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................. 28
Gambar 3.2 Ukuran spesimen ..................................................... 30
Gambar 3.3 Skema pengelasan titik ............................................. 33
Gambar 3.4 Arah pemotongan spesimen ..................................... 33
Gambar 3.5 Hasil Mounting spesimen .......................................... 34
Gambar 3.6 Mesin las titik ............................................................ 38
Gambar 3.7 Alat uji komposisi kimia (spectrometer) .................... 40
Gambar 3.8 Mikroskop makro Olympus SZX7 ............................. 41
Gambar 3.9 Miskroskop mikro Rax Vision MM10A ...................... 41
Gambar 3.10 Material yang digunakan ........................................... 42
Gambar 4.1 Hasil foto makro filler dan tanpa filler ........................ 53
xvi
Gambar 4.2 Histogram pengaruh arus dan waktu terhadap lebar
logam las (nugget) aluminium .................................... 54
Gambar 4.3 Perbandingan foto makro filler dan tanpa filler ......... 55
Gambar 4.4 Foto makro pengelasan aluminium dan baja karbon
rendah ...................................................................... 56
Gambar 4.5 Logam induk aluminium ............................................ 57
Gambar 4.6 Logam induk mild steel ............................................ 57
Gambar 4.7 Logam induk (base metal) spesimen uji ................... 58
Gambar 4.8 Foto makro HAZ dan logam las (nugget) .................. 58
Gambar 4.9 Data hasil penelitian HAZ aluminium ........................ 60
Gambar 4.10 Perbandingan foto mikro daerah HAZ pada
aluminium filler dan tanpa filler ................................. 61
Gambar 4.11 Variasi pada daerah HAZ ......................................... 62
Gambar 4.12 Struktur logam induk dan partial grain refening pada
daerah HAZ mild steel .............................................. 62
Gambar 4.13 Struktur grain refining dan grain coarsening pada
daerah HAZ .............................................................. 62
Gambar 4.14 Daerah HAZ logam mild steel filler dan tanpa filler ... 64
Gambar 4.15 Perbandingan foto mikro daerah HAZ logam mild
steel filler dan tanpa filler .......................................... 65
Gambar 4.16 Logam las (nugget) filler dan tanpa filler ................... 69
Gambar 4.17 Perbandingan foto mikro daerah logam las .............. 70
Gambar 4.18 Fasa martensit .......................................................... 71
xvii
Gambar 4.19 Hasil struktur mikro logam las (nugget) mild steel-
zinc dan mild steel-aluminium ................................... 72
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 variabel dan jumlah spesimen yang akan dibuat ............ 31
Tabel 4.1 Hasil uji komposisi kimia aluminium ................................ 48
Tabel 4.2 Hasil uji komposisi kimia mild steel ................................. 49
Tabel 4.3 Hasil uji komposisi kimia zinc .......................................... 50
Tabel 4.4 Pengaruh arus dan waktu pada lebar logam las ............. 53
xix
DAFTAR NOTASI
H = Total Heat Input (joule)
I = Arus Listrik (Ampere)
R = Total Hambatan Listrik (Ohm)
t = Waktu Pengelasan (detik)