Presentasi Tugas Akhir Keahlian Rekayasa Perkapalan – Konstruksi Kapal
ANALISIS PENGARUH SISI PENGELASAN TERHADAP SIFAT MEKANIK HASIL PENGELASAN DUA SISI FRICTION STIR WELDING ALUMINIUM 5083 PADA KAPAL KATAMARAN
Oleh: Taufik Baihaqi (4109100074) Dosen Pembimbing: Ir. Budie Santosa, M.T.
Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013
POKOK BAHASAN Kajian Pustaka
Pendahuluan
Metodologi
Analisa dan Pembahasan
Kesimpulan
Pendahuluan Latar Belakang
Kapal Katamaran
Pengelasan Aluminium
Friction Stir Welding Asimetris
Pendahuluan Rumusan Masalah • Bagaimana pengaruh sisi pengelasan terhadap kekuatan tarik, kekerasan, struktur mikro dan makro hasil pengelasan dua sisi friction stir welding pada material kapal katamataran berbahan aluminium?
Pendahuluan Tujuan • Mengetahui pengaruh sisi pengelasan terhadap kekuatan tarik, kekerasan, struktur mikro dan makro hasil pengelasan dua sisi friction stir welding pada material kapal katamataran berbahan aluminium.
Pendahuluan Batasan Masalah • • • • •
Friction stir welding dilakukan dengan menggunakan mesin milling dengan kontrol posisi. Ketebalan pelat 6 mm. Jenis sambungan butt. Tool yang digunakan K100 Bohler. Permukaan lasan dianggap rata.
Pendahuluan Manfaat • Mampu memberikan sumbangan pengetahuan tentang FSW terhadap industri perkapalan dalam proses pengelasan FSW yang efektif dan efisien. • Mampu memberikan sumbangan pengetahuan tentang FSW terhadap industri perkapalan dalam proses pengelasan yang ramah lingkungan dan hemat energi. • Diharapkan dapat jadi acuan untuk proses pembuatan kapal katamaran berbahan aluminium dengan teknologi penyambungan yang ramah lingkungan.
Pendahuluan Hipotesis • Pada pengelasan perlakuan sisi sama pada pengelasan dua sisi friction stir welding didapat struktur butir yang lebih besar pada daerah Advancing yang akan mengakibatkan turunnya sifat mekanik pada daerah tersebut. Sedangkan pada pengelasan perlakuan sisi berbeda, didapat struktur butir yang terdistribusi merata di seluruh penampang yang mengakibatkan sifat mekanik merata di kedua daerah.
Kajian Pustaka Katamaran Penelitian sebelumnya mengenai perancangan kapal katamaran berbahan aluminium didapat analisa umur kapal lebih dari 29 tahun dan dapat disimpulkan bahwa desain kapal katamaran berbahan aluminium ini cukup memenuhi untuk segi desain jika dilihat dari standar umur yang lebih besar dari 25 tahun (Santosa B, dkk, 2012).
Pengelasan Aluminium Umumnya dilakukan dengan menggunakan metode las fusi seperti GTAW atau GMAW. Namun pada pengelasan yang tidak sempurna selalu terdapat cacat pengelasan berupa porositas atau inklusi, selain itu juga rawan terjadi deformasi. Untuk itu dilakukan penyambungan dengan metode Friction Stir Welding karena prosesnya berlangsung pada kondisi solid dan suhu pengelasan di bawah suhu lebur.
Kajian Pustaka Keunggulan Friction Stir Welding Hasil Pengelasan GTAW atau GMAW memberikan sifat mekanik yang lebih lemah dibandingkan dengan Pengelasan FSW (Yazdipour dkk. 2011).
Ketidaksimetrian Sifat Mekanik Hasil pengelasan FSW selalu memberikan ketidaksimetrisan sifat mekanik antara sisi Advancing dan Retreating yang disebabkan oleh adanya perbedaan dissipasi panas saat pengelasan (Mishra & Ma, 2005).
Friction Stir Welding Key 1 Base metal 2 Direction of tool rotation (clockwise) 3 Weld tool 4 Downward movement of tool 5 Tool shoulder 6 Probe 7 Advancing side of weld 8 Axial force 9 Direction of welding 10 Upward movement of tool 11 Exit hole 12 Retreating side of weld 13 Weld face
Aplikasi Friction Stir Welding pada Perkapalan
Mulai Studi Literatur
Metodologi
PERSIAPAN • Aluminium 5083 tebal 6mm • Konfigurasi Butt PENGELASAN FSW DUA SISI • Perlakuan pengelasan sisi sama • Perlakuan pegelasan sisi berbeda Pengujian Radiografi Pemotongan Spesimen • Uji Tarik • Struktur mikro & makro • Uji kekerasan
Pengujian Sifat Mekanik • Uji Tarik • Uji Kekerasan
Struktur Mikro & Makro • Ukuran Butir • Cacat Las Pengumpulan Data Hasil Pengujian Analisa Data Hasil Pengujian Selesai
Persiapan Proses Pengelasan • Al5083 tebal 6mm Ukuran 150 x 400mm
• Mesin Perkakas Milling Dengan kontrol posisi
• Alat pengukur kerataan • Alat pengukur tool depth plunge • Laser pengukur suhu Mengukur suhu permukaan
• Jangka Sorong • Tool pengelasan pin trianguler ø shoulder 18 mm dan panjang pin 3.8 mm product Bohler type K100
Parameter Pengelasan Parameter Pengelasan yang digunakan adalah sebagai berikut: • • • •
RPM 1125 Travel speed 30mm/min Tool depth plunge 3.95 mm Tilt angle 2.5o FSW sisi beda
FSW sisi sama
Advancing
Retreating
Proses Pengelasan FSW
Proses Pengelasan lebih lengkapnya...
Pengujian Hasil Pengelasan Pengujian yang dilakukan antara lain: • • • • • •
Pengujian Visual Pengujian Radiografi Pengujian Foto Makro Pengujian Foto Mikro Pengujian Kekerasan Vickers Pengujian Tarik
Pengambilan spesimen pengujian didasarkan pada BKI 2009 Vol.6
Analisa dan Pembahasan Suhu Permukaan
Pengujian Visual (a)
(b)
Weld Flash pada spesimen FSW sisi beda (a) sisi pertama (b) sisi kedua (a)
(b) Weld Flash pada spesimen FSW sisi sama (a) sisi pertama (b) sisi kedua
Pengujian Radiografi
•
Pengujian Radiografi menggunakan film dengan sensitifitas D4.
•
Hasil pengujian tidak menunjukkan adanya cacat di dalam alur pengelasan seperti wormhole atau incomplete penetration.
Pengujian Foto Makro
Pengujian Foto Mikro
Posisi
FSW sisi beda
A1-R2 HAZ
TMAZ
FSW sisi sama
A2-R1
A1-A2
R1-R2
Pengujian Kekerasan Vickers • •
Rata-rata nilai kekerasan spesimen FSW sisi beda lebih tinggi 17.01% daripada FSW sisi sama Rata-rata nilai kekerasan pada sisi pertama pengelasan selalu lebih rendah dari pada sisi kedua pengelasan, baik pada spesimen FSW sisi beda maupun FSW sisi sama.
Pengujian Tarik
• Perbedaan nilai kuat tarik maksimum antara FSW sisi beda dan FSW sisi sama sebesar 3.53% • Elongation dan Reductional area pada FSW sisi sama lebih besar -> ductile Acceptance criteria menurut BKI 2009 mengenai pengelasan aluminium
Hubungan letak patah dengan nilai kekerasan A
R
A
R
R
A
A
R
Review Pengujian Visual • Pada kedua perlakuan tidak terdapat cacat pengelasan.
Pengujian Radiografi • Pada kedua spesimen, FSW sisi sama dan FSW sisi beda, tidak terdapat cacat seperti wormhole maupun Incomplete penetration.
Pengujian Foto Makro • Tidak terdapat cacat pada kedua spesimen.
Pengujian Foto Mikro • Kesetaraan antara sisi kiri dan kanan pada spesimen FSW sisi beda lebih tinggi dari pada FSW sisi sama.
Pengujian Kekerasan Vickers • Spesimen FSW sisi beda memiliki nilai kekerasan 17.01% lebih tinggi dari spesimen FSW sisi sama. • Nilai rata-rata kekerasan sisi pertama selalu lebih rendah dari pada sisi kedua pengelasan baik pada spesimen FSW sisi sama maupun FSW sisi beda.
Pengujian Tarik • Spesimen FSW sisi beda memiliki nilai kuat tarik maksimum yang lebih besar 3.53% daripada FSW sisi sama. • Spesimen FSW sisi sama lebih ductile. • Spesimen FSW sisi beda dapat diterapkan pada konstruksi kapal merujuk pada acceptance criteria BKI 2009.
Kesimpulan
Pengelasan dua sisi FSW sisi beda memberikan nilai sifat mekanik yang lebih tinggi daripada pengelasan FSW sisi sama. Pengelasan FSW sisi beda dapat diaplikasikan pada pembangunan kapal katamaran berbahan aluminium.
TERIMA KASIH
Matur nuwun
