perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ANALISIS KUALITAS REPAIR WELDING CAST WHEEL ALUMINIUM MENGGUNAKAN METODE PENGELASAN OKSI-ASETILIN DENGAN PERLAKUAN PREHEATING DAN POST WELD HEAT TREATMENT Aftoni Heri Septian Pamungkas1) Budhi Harjanto2) Indah Widiastuti3) Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret, Surakarta Email:
[email protected]
ABSTRAK The weld repaired of an aluminum cast wheel should have similar performance as before repairing. The aims of this research are to evaluate the effect of preheating andpost weld heat treatment on the chemical composition, micro structure, hardness level, and the strength impact for aluminum welded cast wheel. Those data were analyzed using comparative descriptive method. The equipments used for measuring the chemical composition, microstructure, the hardness level, and the strength impact are as following: Spectrometer Metal Scan, Olympus Metallurgy Microscope, Vikers Hardness Tester and Charpy Tester. Based on the experiment results, it can be concluded that the chemical composition of the main constituent of cast wheel aluminum is 7,41% Si, which can be categorized in the aluminum alloy AA4343 series. The experiment results showed a decrease in the extent of the microstructure of primary Si phase after welding. Si primary phase were spread well around the surface of -Al but the result Si after oxy-acetylene welding process with preheating and PWHT indicates that the primary Si phase is reducing so that the α-Al phase is dominating. The hardness level on the welding result decreased from raw material amounted to 103.381 kgf/mm2 be 40.112 kgf/mm2 in the welding area and 44.378 kgf/mm2 in area Heat Affected Zone (HAZ). The strength impact number on welding area showed a slight increase from the raw material areas of 0.055 joules/mm2to the welding of 0.058 joule/mm2. Keywords: oxy-acetylene welding, Al-7,41% Si alloys, cast wheels aluminum, preheating andPWHT
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK Hasil sebelum dan sesudah repair welding pada cast wheel aluminium seharusnya mempunyai nilai yang sama. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui komposisi kimia, struktur mikro, nilai kekerasan, dan kekuatan impak pada cast wheel aluminium sebelum dan sesudah pengelasan menggunakan metode las oksi-asetilin dengan perlakuan preheating dan Post Weld Heat Treatment(PWHT). Teknik analisa data yang digunakan yaitu deskriptif komparatif. Alat yang digunakan untuk uji komposisi kimia, uji struktur mikro, uji kekerasan dan uji impak adalah Spectrometer Metal Scan, Olympus Metallurgycal Microscope, Vikers Hardness Tester dan Charpy Tester. Berdasarkan hasil pengujian, dapat disimpulkan bahwa komposisi utama penyusun cast wheel alumunium adalah Si, yaitu 7,41% yang termasuk kedalam paduan aluminium seri AA4343. Hasil uji struktur mikro menunjukkan penurunan luasan fasa Si primer setelah pengelasan. Pada raw material, fasa Si primer terlihat menyebar mengelilingi permukaan fasa -Al akan tetapi pada hasil pengelasan dengan treatment menunjukkan bahwa fasa Si primer berkurang sehingga fasa -Al sangat mendominasi. Nilai kekerasan pada hasil pengelasan mengalami penurunan dari raw material sebesar 103,381 kgf/mm2 menjadi 40,112 kgf/mm2 pada daerah lasan dan sebesar 44,378 kgf/mm2 pada daerah Heat Affected Zone (HAZ). Kekuatan impak menunjukkan sedikit kenaikan, dari sebesar 0,055 joule/mm2 pada raw material menjadi sebesar 0,058 joule/mm2 pada hasil pengelasan Kata Kunci: Pengelasan oksi-asetilin, cast wheel aluminium Al-7,41%Si, preheating danPWHT Salah
PENDAHULUAN
satu
komponen
Peningkatan jumlah kendaraan
kendaraan yang berpeluang mengalami
bermotor berbanding lurus dengan
kerusakan dan perlu diganti adalah cast
peningkatan
komponen
wheel atau biasa disebut velg. Velg
pengganti (spare part). Komponen
merupakan bagian kendaraan yang
pengganti diperlukan untuk mengganti
berfungsi menopang roda agar dapat
bagian kendaraan yang sudah tidak
berputar dan juga sebagai penopang
layak pakai atau rusak. Oleh karena itu,
berat kendaraan. Kerusakan yang biasa
suatu Industri produsen kendaraan
terjadi pada velg kendaraan disebabkan
bermotor juga memproduksi komponen
adanya
pengganti yang dibutuhkan agar masa
maupun benturan pada jalan-jalan yang
jumlah
pakai kendaraan lebih lama.
berlubang commit to user
benturan
saat
kecelakaan
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Untuk
menanggulangi
Mg, Si, Mn, Zn maka akan menambah
rusaknya velg maka bisa dilakukan
kekuatan
perbaikan dengan proses pengelasan.
unsur
Proses
tersebut
Aluminum Association menggolongkan
nilai
aluminium menjadi tujuh bagian, yaitu:
ketangguhan pada hasil pengelasan
1. Al Murni, 2. Al-Cu, 3. Al-Mn, 4. Al-
mendekati dengan nilai ketangguhan
Si, 5. Al-Mg, 6. Al-Mg-Si dan 7. Al-Zn
semula.
(Surdia, T. & Saito, S: 1992).
pengelasan
memungkinkan
apabila
Tujuan
mekaniknya. penambah
Berdasarkan
tersebut
maka
dilakukannya
penelitian ini adalah untuk mengetahui
METODE PENELITIAN
komposisi kimia, struktur mikto, nilai
Metode
penelitian
kekerasan dan kekuatan impak pada
menggunakan
cast wheel aluminium sebelum dan
Metode eksperimen merupakan metode
sesudah
pengelasan
untuk mencari hubungan sebab akibat dengan cara menganalisa kelompok
dilakukan
menggunakan
metode
pengelasan
Oksi-asetilin
dengan
perlakuan
preheating
dan
Post
Weld
Heat
yang
diberi
perlakuan
Populasi oksi-asetilin
eksperimen.
dengan
kelompok yang tidak diberi perlakuan
Treatment (PWHT). Pengelasan
metode
ini
yang
digunakan
adalah cast wheel aluminium Isuzu
merupakan pengelasan dengan gas
Panther,
sedangkan
yang dilakukan dengan cara membakar
penelitiannya
bahan bakar gas dengan O2 sehingga
gambar 1. berikut:
dapat
dilihat
sampel pada
menimbulkan nyala api. Nyala api pada las oksi-asetilin ini menimbulkan suhu yang dapat mencairkan logam induk
B
dan logam pengisi (Wiryosumarto dan Okumura, 2010: 33). Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai sifat tahan korosi, mempunyai daya hantar listrik Gambar 1. ACast Wheel Aluminium Isuzu Panther yang baik. Dengan penambahancommit Cu, to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Keterangan:
membandingkan
hasil
A: Daerah Pengambilan Sampel untuk
antara kedua specimen.
pengamatan
Pengujian Impak B: Daerah Pengambilan Sampel untuk Pengujian Pengujian
Komposisi Struktur
Kimia,
Mikro
dan
Pengujian Kekerasan Dalam menggunakan
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dan pembahasan pada penelitian ini meliputi: hasil uji komposisi kimia, pengamatan struktur mikro, hasil
penelitian analisis
ini
deskriptif
uji kekerasan dan hasil uji impak. 1. Uji Komposisi Kimia
komparatif. Data yang diperoleh dari penelitian
dianalisis
mendeskripsikan
hasil
dengan
cara
pengamatan
Dari uji komposisi kimia maka dapat disimpulkan bahwa cast wheel yang digunkan
termasuk
kedalam
paduan
kekuatan spesimen dari penelitian yang
aluminium seri AA4343 seperti tabel 1.
telah
Berikut ini
dilakukan
kemudian
Tabel 1. Perbandingan Komposisi Kimia Cast Wheel Aluminium dengan Paduan Aluminium seri AA4343 Kandungan Komposisi Kimia Cast Paduan No. Unsur Keterangan Wheel Alumunium Aluminium (%) seri AA4343 (%) 1 Al 91,47 90.3 – 93.2 Sesuai 2 Si 7,41 6.8 – 8.2 Sesuai 3 Fe 0,235 <= 0.80 Sesuai 4 Cu 0,155 <= 0.25 Sesuai 5 Mn <0,0200 <= 0.10 Sesuai Kurang Sesuai, 6 Zn 0,272 <= 0.20 Selisih 0,07% dengan
2. Uji Struktur Mikro
menggunakan
nitrid
acid
Uji struktur mikro bertujuan
(HNO3) 2,5 ml, HF 1,5 ml. HCl 1,5 ml
untuk mengetahui bentuk, susunan, dan
dan 0,5 ml aquades selama 5-10 detik
ukuran
Pada
dengan mikroskop optic pembesaran 50
pengujian ini pengamatan dilakukan
dan 100 kali. Pengamatan dilakukan
butir
pada
bahan.
pada permukaan spesimen yang telah pada bagian tanpa las, bagian las, HAZ commit to user dipoles dengan autosol dan dietsa dan juga pada base material.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ui
ui
β-AlFeSi
β-AlFeSi
Si primer
Si primer
ui Material a). Raw
b). HAZui Las ui
Si primer ui
HAZ ui
ui
Base
β-AlFeSi
Material d). Las, HAZ dan Base Material ui
c). Las
Gambar 2. Struktur Mikro Spesimen Raw Material dan Spesimen Las Hipoeutektik Al-7wt%Si dengan Perlakuan Preheating dan PWHT Perbesaran 50x Dari gambar 2. diatas dapat
Dari gambar 2. tersebut dapat
kita lihat bentuk-bentuk fasa α+Al dan
dilihihat bahwa terdapat perbedaan
juga fasa Si primer. Pada daerah raw
yang cukup signifikan pada perubahan
fasa α+Al (berwarna putih keabu-
luasan fasa. Luasan fasa α+Al yang
abuan)
besar
paling besar pada daerah las dan yang
dengan rongga Si primer (hitam gelap)
terkecil pada daerah raw. Luasan fasa
terlihat
menggumpal
didalamnya (Zeren: 2011).
primer terbesar pada daerah raw commit toSiuser
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
material dan terkecil pada daerah las.
tersebut maka diketahui bahwa raw
Hal ini berarti antara fasa α+Al dan
material memiliki nilai ketangguhan
fasa Si primer berlawanan. Perbedaan
dan
luasan fasa disebabkan oleh panas yang
daripada spesimen yang dilakukan
diterima
spesimen.
pengelasan
Semakin besar panas yang diterima
preheating
oleh daerah spesimen semakin besar
treatment.
pula fasa α+Al dan semakin kecil fasa
3. Uji Kekerasan
oleh
daerah
Si primernya yang terbentuk. Dalam
kekerasan
yang
lebih
oksi-asetilin dan
post
weld
tinggi
dengan heat
Uji kekerasan dilakukan dengan
penelitian
ini
metode vicker.Beban yang digunakan
menunjukkan bahwa fasa Si primer
ketika pengujia sebesar 100 g dengan
yang terbentuk pada raw material lebih
pembesaran 200 kali dan load time
besar dan menyebar rata daripada fasa
yang diterapkan adalah 15 s.Pengujian
Si primer pada pada spesimen yang
dilakukan di daerah las, HAZ, base
dilakukan
material dan cast wheel sebelum
pengelasan
oksi-asetilin
dengan preheating dan post weld heat treatment.
Berdasarkan
pengelasan
perbedaan
Tabel 2. Data Hasil Pengujian Kekerasan Vikers
Jenis Spesimen
Raw Material Base Material HAZ Daerah Las
Titik Spes 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Diagonal Injakan (µm) d1 41 40 45 66,5 72 71,5 66 62,5 67,5 70,5 68,5 68,5
d2 42 38 51 66,5 72 70 66 61,5 65 64,5 70,5 65,5
Rata-rata Diagonal (µm)
Beban (Kg)
41,5 0,1 39 0,1 48 0,1 66,5 0,1 72 0,1 70,75 0,1 66 0,1 62 0,1 66,25 0,1 67,5 0,1 69,5 0,1 commit to user 67 0,1
Load Time (s)
Harga Kekerasan Vikers (VHN)
15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
107,790 121,893 80,460 42,631 35,791 37,080 42,621 48,281 42,232 40,659 38,385 41,291
Harga Kekerasan Vikers Rata-rata (VHN) 103,381
39,167
44,378
40,112
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 3. Diagram Batang Harga Rata-rata Kekerasan Vikers
Dari
data
hasil
pengujian
Fasa intermetalik timbul karena sifat
kekerasan vikers pada Tabel 2. dan
unsur Fe yang mempunyai sifat susah
Gambar 3. diatas dapat dilihat bahwa
padu dengan Al sehingga membentuk
daerah yang mempunyai kekerasan
bagian sendiri. Fe yang tidak mencair
tertinggi adalah raw material dengan
bersama Al tersebut menimbulkan
kekerasan 103,81 VHN. Pada spesimen
porositas dan mudah terkorosi (Taylor:
dengan mengalami penurunan harga
2012).
kekerasan yang signifikan yaitu: pada
4. Uji Impak
daerah HAZ 44,378 VHN, sedangkan
Uji impak dilakukan dengan
base material 39,167 VHN Penurunan
metode impak tipe charpy. Pengujian
kekerasan spesimen yang mengalami
dilakukan dengan menggunakan beban
perlakuan preheating dan post weld
pendulum sebesar 150 J dan panjang
heat treatment dikarenakan aluminium
lengan pendulum 83 cm sudut awal
AA4343
paduan
sebelum pembebanan (α) sebesar 156°.
aluminium yang tidak mempunyai
Pengujian dilakukan terhadap cast
kemampuan heat-treatable. Selain itu,
wheel aluminium sebelum dan sesudah
penurunan kekerasan juga dapat terjadi
dilakukan pengelasan.
termasuk
jenis
karena munculnya fasa intermetalik. commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 3. Data Hasil Pengujian Kekuatan Impak Jenis Spes. Tanpa Las Las
No. Spes.
Sudut
Sudut
Usaha (J)
Luas (mm2)
Harga Impak (J/mm2)
1. 2. 3. 1. 2. 3.
156 156 156 156 156 156
151 151,5 152 149 152 153
4,73 4,23 3,73 6,97 3,73 2,74
80 80 72 80 76 72
0,059 0,053 0,052 0,087 0,049 0,038
Harga Rata-rata Impak Charpy (J/mm2) 0,055
0,058
Gambar 4. Harga Rata-rata Kekuatan Impak
Berdasarkan
data
yang
Ketangguhan
impak
ini
diperoleh dari hasil penelitian yang
sedikit mengalami kenaikan karena
dapat dilihat pada tabel 4.5. terdapat
perbedaan perlakuan saat pengelasan
perbedaan nilai impak spesimen raw
dan treatment. Ketangguhan impak
material dengan spesimen hasil lasan
hasil lasan dengan preheating dan post
dengan preheating dan post weld heat
weld heat treatment ini akan lebih
treatment. Pada raw material sebesar
meningkat
apabila
0,055 J/mm dan pada spesimen hasil
merupakan
logam
lasan dengan preheating dan post weld
Berdasarkan penelitian Isadare, et al
2
heat treatment 0,058 J/mm2.
spesimen
uji
heat-treatable.
commit to(2012) user menunjukkan adanya hubungan
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
antara nilai kekerasan dan kekuatan
primer tetap mengelilingi fasa α+Al
impak. Dalam beberapa pengujian
akan tetapi dengan bentuk yang
menunjukkan,
kecil memanjang.
apabila
spesimen
mengalami kenaikan nilai kekerasan
3. Terdapat perbedaan nilai kekerasan
maka akan diikuti dengan penurunan
(VHN)
kekuatan impak, dan apabila nilai
spesimen
raw
kekerasan menurun maka kekuatan
spesimen
hasil
impak akan mengalami penurunan.
karena berkurangnya fasa Si primer
Berdasarkan
pernyataan
di
pada
yang
raw
signifikan
antara
material repair
material.
dan
welding
Selain
itu
atas dapat diambil kesimpulan bahwa
perbedaan nilai kekerasan karena
perlakuan PWHT yang diberlakukan
timbulnya
pada spesimen hasil pengelasan tidak
AlFeSi)
mampu mengembalikan nilai kekerasan
unsur Fe yang tidak larut dalam Al
pada
sehingga unsur Fe mempengaruhi
spesimen
mendekati
nilai
kekerasan dari cast wheel utuh.
fasa yang
intermetalik terbentuk
(β-
karena
terbentuknya korosi dan porositas pada paduan Al-Si seri AA4343 tersebut.
SIMPULAN 1. Berdasar komposisi penyusun, cast
4. Terdapat perbedaan nilai impak
wheel yang digunakan termasuk
charpy yang tidak signifikan antara
paduan Al-Si seri AA4343 yang
spesimen
memiliki sifat non heat-treatable.
J/mm2) dan spesimen hasil repair
2. Dari pengamatan struktur mikro
welding
raw
(0,058
material J/mm2)
(0,055
karena
pada spesimen raw material dan
perlakuan panas yang dilakukan
pada spesimen hasil repair welding
mengurangi tegangan sisa akibat
(daerah base, HAZ, dan daerah las)
proses pengelasan. Nilai impak akan
terjadi perbedaan karena pengaruh
lebih meningkat apabila spesimen
panas
yang digunakan merupakan logam
yang diterima
daerah.
Peristiwa
menyebabkan semakin
oleh tiap tersebut
fasa-fasa
menyebar,
rapat
heat-treatable.
α+Al
dan commit dominan sedangkan fasa-fasa Si to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR PUSTAKA ASM International.(2012), Aluminium and aluminiun alloy. AWS. (2006). Structural Code-Steel D1.1/D1.1
Welding
Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita. Taylor, J.A. (2012). Iron-containing intermetallic phases in Al-Si based casting Alloys. Journal of Procedia Materials Science, 1: 19 – 33. Diperoleh pada 29 Juni 2016, dari www.sciencedirect.com
Surdia, T. & Saito, S. 1992. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita. Wiryosumarto, H. Okumura, T. (2010). Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta: Pradnya Paramita. Zeren, M., Karakulak, E., & Gumus, S. (2011). Influence of Cu Addition on Microstructure and Hardness of Near-eutectic Al-Si-xCualloys. The Scientific Research Project at Kocaeli Univercity, 6326 (11) 60917-5. Diperoleh pada 29 Juni 2016, dari www.sciencedirect.com
commit to user
