TUGAS AKHIR
PENGARUH ARUS PADA PENGELASAN ALUMINIUM TREATABLE DENGAN MESIN TIG TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
Disusun : BADERU HERI TRIJAYA NIM : D 200 04 0059
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PENGARUH ARUS PADA PENGELASAN ALUMINIUM TREATABLE DENGAN TIG TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dan/atau pernah dipakai untuk medapatkan gelar kesarjanaan dilingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta, 3 Maret 2012 Yang menyatakan,
Baderu Heri Trijaya
ii
HALAMAN PERSETUJUAN Tugas akhir berjudul “Pengaruh arus pada pengelasan Aluminium Treatable dengan TIG terhadap sifat mekanik dan fisik“, telah disetujui oleh pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh : Nama
: BADERU HERI TRIJAYA
NIM
: D200 04 0059
Disetujui pada Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Ir. Bibit Sugito, MT.
Ir. Agus Hariyanto, MT.
iii
HALAMAN PENGESAHAN Tugas akhir berjudul “Pengaruh arus pada pengelasan Aluminium Treatable dengan TIG terhadap sifat mekanik dan fisik“, telah dipertahankan di hadapan Tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh : Nama
: Baderu Heri Trijaya
NIM
: D200 04 0059
Disahkan pada Hari
:
Tanggal
:
Tim Penguji : Ketua
: Ir. Agus Hariyanto, MT.
(..................................)
Anggota 1
: Ir. Bibit Sugito, MT.
(..................................)
Anggota 2
: Ir. Pramuko I.P, MT.
(..................................)
Dekan
Ketua Jurusan
Ir.Agus Riyanto. MT
Sartono Putro, ST, MT
iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
v
MOTTO “Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan pergantian malam dan siang terdapat tanda-tanda (kebesaran Allah) bagi orang yang berakal.” (QS. ALI-IMRAN : 33) “Sesungguhnya Allah senang kepada kehalusan budi dalam segala urusan.” (HR. Bukhari) "Hidup ini punya sejuta warna, tidak hanya hitam putih, begitulah adanya. Apa yang kau yakini sebagai kebenaran mungkin bukanlah kebenaran buat yang lainnya." (El-Jalaluddin Rumi) "Jangan pernah meremehkan hal sekecil apapun, karenanya mungkin orang bisa bahagia dan mungkin juga bisa celaka" (Mofehd El-Karonji)
vi
P PERSEMB BAHAN
Su ujud syukurku pada-M Mu Illahi Robbi yang senantiasa a memberikan kemudah han bagi ha amba-Nya yang mau u berusaha a. Petunjukk dan bimbinga an-Mu selama hamba a menuntutt ilmu diperantauan b berbuah ka arya sederhan na ini yang kupersem mbahkan ke epada : Aga amaku yan ng telah mengenalka m an aku kepada ALLA AH SWT serta Rossul-Nya da anmengara ahkan jalan dari gellap-gulita menuju te erang bend derang, te erimakasih h ALLAH atas ridho onya hingg ga saya dapat d men nyelesaikan n tugas akhir a ini, walaupun w k kadang ke eluar dari jalan yang g Engkau tetapkan. t (“En ngkau yang g mendeng gar do’aku dan meng gabulkan je erih payahk ku”). Bap pak dan Ib bu tercinta a, dengan do’a dan n kasih sa ayang tulu usnya sela alu senanttiasa mem mberikan kekuatan dalam ssetiap langkah ananda, terim ma kasih atas a semua a pengorb banan yang tidak te ernilai harg ganya. Kakkak dan Adik-adik A k yang se ku elalu mem mberikanku u do’a, inp pirasi mau upun dukun ngan kepa adaku. Dik Ratih Kum mala yang kelak k kan menjadi pe endamping gku, yang telah mem mberikanku u inspirasi,, motivasi, dan kesetiaan. Almamater Fa akultas Tekknik UMS.
vii
ABSTRAKSI Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kandungan unsur kimia aluminium, mengetahui struktur mikro, mengetahui kekuatan tarik dan impak spesimen hasil pengelasan aluminium treatable dengan arus 80 ampere, 120 ampere dan raw material dan mengetahui besarnya arus yang baik dan cocok digunakan dalam pengelasan aluminium treatable. Penelitian ini menggunakan material aluminium treatable dengan variasi arus 80 ampere dan 120 ampere dengan pengelasan TIG (Tungsten Inert Gas welding) berdasarkan standar (AWS). Spesimen hasil pengelasan dilakukan uji komposisi kimia, struktur mikro, uji tarik, dan uji impak. Pengujian komposisi kimia menggunakan spectrometer berdasarkan standar (ASTM E 1257–93), pengujian struktur mikro menggunakan olympus photomicrographic system berdasarkan standar (ASTM E 3 – 01), pengujian tarik menggunakan mesin universal dengan standar (AWS dan ASTM E8M), dan uji impak menggunakan mesin uji impak charpy merk TATONAS dengan standard (AWS dan ASTM E23). Dari hasil penelitian dan pembahasan didapatkan komposisi kimia aluminium paduan Al, Mg, dimana unsur Al (98,17), Si (0,412), Fe (0,371), Cu (0,0704), Mn (0,0483), Mg (0,824), Cr (0,0213), Ni (0,018), Zn (0,0054), Sn (0,0099), Ti (0,0130), Pb (0,00), Be (0,00), Ca (0,0160), Sr (0,0000), V (0,0161), Zr (0,0114). Berdasarkan hasil yang didapat dari pengujian struktur mikro, proses pengelasan akan mempengaruhi terbentuknya struktur logam baru. Pada arus pengelasan 120 ampere, jumlah butiran Mg-Si pada daerah lasan lebih kecil-kecil dan tersebar merata dibandingkan spesimen dengan arus pengelasan 80 ampere. Dari hasil pengujian tarik diketahui perbandingan spesimen hasil pengelasan dengan arus 80 ampere dan 120 ampere dan raw material adalah 2
2
tagangan tarik maksimum rata-rata 46.4 N/mm , 76.73 N/mm , 226.67 2
N/mm
regangan rata-rata 4.39 mm, 3.76 mm, 12.9 mm, modulus 2
2
2
elastisitas rata-rata 11.68 N/mm , 23.35 N/mm , 17.66 N/mm Dari hasil pengujian impak diketahui perbandingan spesimen hasil pengelasan dengan arus 80 ampere dan 120 ampere dan raw material adalah energi serap rata-rata 32.68 joule, 36.59 joule, dan 60.59 joule. Harga impak rata-rata 0.65 j/mm2, 0.73 j/mm2, 1.21 j/mm2.
Kata kunci : Aluminium, Pengelasan, Sifat Fisik dan Mekanik.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum. Wr. Wb. Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusun laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir berjudul ” Pengaruh arus pada pengelasan Aluminium Treatable dengan TIG terhadap sifat mekanik dan fisik”, dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada : 1. Ir. Agus Riyanto,SR, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Ir. Agus Hariyanto, MT., selaku Dosen pembimbing utama yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan serta bimbingannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Ir. Bibit Sugito, MT., selaku Dosen Pembimbing pendamping terima kasih atas waktu, pengarahan, saran, dan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Seluruh Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, terima kasih untuk ilmu yang telah diajarkan selama berada dibangku kuliah. 6. Ir. Eko Surojo, MT., selaku kepala Laboratorium Material Fakultas Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. 7. Semua pihak yang telah membantu, sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini, semoga Allah membalas kebaikannya.
ix
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati.
Wasalammu’alaikum.Wr.Wb Surakarta, 3 Maret 2012
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ........................................................ ii HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iv LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .................................................................. v MOTTO ................... ................................................................................ vi PERSEMBAHAN .................................................................................... vii ABSTRAKSI ............................................................................................... viii KATA PENGANTAR ................................................................................ ix DAFTAR ISI ................................................................................................ xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................................ xiv DAFTAR TABEL .................................................................................... xvi DAFTAR SIMBOL ................................................................................ xviii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xix BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .................................................................... 1 1.2. Tujuan Penelitian ................................................................ 3 1.3. Manfaat Penelitian ........................................................ 3 1.4. Perumusan masalah ............................................................. 4 1.5. Batasan Masalah .................................................................. 4 1.6. Sistematika Penulisan Laporan ............................................. 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka .................................................................. 8 2.2. Landasan Teori .................................................................... 9 2.2.1. Aluminium .................................................................. 9 2.2.2. Klasifikasi Aluminium dan Paduannya ....................... 12 2.2.3. Pengaruh Unsur-unsur Paduan .................................. 22 2.2.4. Sifat mampu las Aluminium dan Paduannya .............. 24
xi
2.2.5. Pengelasan Aluminium dan Paduannya ..................... 29 2.2.6. Las Wolfram Gas Mulia (Las TIG) .............................. 32 2.2.7. Pemilihan Elektroda ................................................... 38 2.2.8. Geometri Sambungan Las.......................................... 39 2.2.9. Besarnya Arus Pengelasan ........................................ 40 2.2.10. Pengujian Komposisi Kimia ...................................... 42 2.2.11. Pengujian Struktur Mikro .......................................... 45 2.2.12. Pengujian Kekuatan Tarik ........................................ 45 2.2.13. Pengujian Kekuatan Impak ...................................... 48 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Penyiapan Bahan Dan Alat ................................................................... 52 3.1.1 Penyiapan Bahan ........................................................ 52 3.1.2 Alat .............................................................................. 53 3.2. Diagram Alir .......................................................................... 54 3.2.1 Study Literatur dan Survey Lapangan ......................... 55 3.2.2 Penyimpanan Bahan ................................................... 55 3.2.3 Pembuatan Spesimen Uji Komposisi Kimia ................ 55 3.2.4 Pengujian Komposisi Kimia......................................... 56 3.2.5 Pembuatan Spesimen ................................................. 57 3.2.6 Pengujian Tarik ........................................................... 60 3.2.7 Pengujian Impak ......................................................... 62 3.2.8 Pengujian Struktur Mikro ............................................. 64 BAB IV DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Komposisi Kimia ...................................................... 66 4.1.1. Hasil Pengujian Komposisi Kimia .................................. 66 4.1.2. Pembahasan Pengujian Komposisi Kimia .................. 67 4.2. Pengujian Struktur Mikro .......................................................... 68 4.2.1. Hasil Pengujian Struktur Mikro .................................... 68 4.2.2. Pembahasan Pengujian Struktur Mikro ....................... 69 4.3. Pengujian Tarik ..................................................................... 70
xii
4.3.1. Hasil Pengujian Tarik .................................................. 70 4.3.2. Pembahasan Pengujian Tarik ..................................... 75 4.4 Pengujian Impak ................................................................... 76 4.4.1. Hasil Pengujian Impak ................................................ 76 4.4.2. Pembahasan Pengujian Impak ................................... 79 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
Kesimpulan...................................................................... 81
5.2. Saran................................................................................ 82 DAFTAR PUSTAKA............................................................................... 84 LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Cu ........................................................... 15 Gambar 2.2 Diagram Fasa Al-Si............................................................. 17 Gambar 2.3 Diagram Fasa Al-Mg............................................................. 18 Gambar 2.4 Struktur Mikro Paduan Al-Mg .............................................. 19 Gambar 2.5 Struktur Mikro Paduan Al-Si-Cu ........................................... 19 Gambar 2.6 Diagram Fasa Al-Mg-Si ........................................................ 20 Gambar 2.7 Diagram Fasa Al-Zn............................................................ 21 Gambar 2.8 Terjadinya Lubang Halus Dalam Pengelasan Aluminium ... 27 Gambar 2.9 Struktur Mikro Daerah Las Dari Paduan Aluminium Yang Dapat Diperlakukan Panas .................................................. 28 Gambar 2.10 Bentuk Penembusan Dari Pemakaian Gas Pelindung ..... 31 Gambar 2.11 Diagram Rangkaian Listrik Dari Mesin Las Listrik ............ 33 Gambar 2.12 Pengaruh Polaritas Pada Pengelasan TIG ....................... 35 Gambar 2.13 Mesin Las TIG Dengan Tangan ....................................... 36 Gambar 2.14 Mesin Las TIG Semi Otomatis.......................................... 37 Gambar 2.15 Pemindahan Logam Cair .................................................. 41 Gambar 2.16 Dimensi Spesimen Uji Tarik .............................................. 45 Gambar 2.17 Kurva Regangan Tegangan.............................................. 46 Gambar 2.18 (a) Dimensi spesimen uji impak. (b) Skematik peralatan uji impak ............................................................................... 51 Gambar 3.1 Plat Aluminium .................................................................... 51 Gambar 3.2 Diagram Alir ....................................................................... 54 Gambar 3.3 Alat Uji Komposisi Kimia..................................................... 56 Gambar 3.4 Mesin Las TIG .................................................................... 57 Gambar 3.6 Alat Uji Tarik ....................................................................... 61 Gambar 3.7 Alat Uji Impak ..................................................................... 62 Gambar 3.8 Alat Uji Struktur Mikro ......................................................... 64 Gambar 4.1 Struktur Mikro Spesimen Las Arus 80 Ampere ................. 68
xiv
Gambar 4.3 Hubungan antara tegangan tarik dengan regangan tarik spesimen1 ......................................................................... 72 Gambar 4.4 Hubungan antara tegangan tarik dengan regangan tarik spesimen2 ......................................................................... 72 Gambar 4.5 Hubungan antara tegangan tarik dengan regangan tarik spesimen3 ......................................................................... 73 Gambar 4.6 Histogram tegangan tarik maksimum rata-rata ................. 73 Gambar 4.7 Histogram Regangan Tarik rata-rata ................................ 74 Gambar 4.8 Histogram modulus elastisitas rata-rata ............................ 74 Gambar 4.9 Histogram energi terserap rata-rata .................................. 78 Gambar 4.10 Histogram Harga Impak rata-rata .................................... 79
xv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pembersihan permukaan las ................................................. 31 Tabel 2.2 Perencanaan sambungan las TIG pada pengelasan aluminium dan paduannya ...................................................................... 39 Tabel 2.3 Besar arus untuk beberapa ukuran diameter logam pengisi .. 41 Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Komposisi Kimia ................................... 66 Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Tarik Arus Pengelasan 80 Ampere ...... 70 Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Tarik Arus Pengelasan 120 Ampere .... 71 Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Tarik Raw Material ............................... 71 Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Impak Arus Pengelasan 80 Ampere ..... 77 Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian Impak Arus Pengelasan 120 Ampere ... 77 Tabel 4.7 Data Hasil Pengujian Impak Raw Material ............................. 78
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data mentah hasil pengujian tarik Lampiran 2. Data hasil pengujian komposisi kimia, pengujian struktur mikro, pengujian tarik, dan pengujian impak. Lampiran 3. Annual Book of ASTM Lampiran 4. Properti Bahan dan Alat Lampiran 5. Konversi Satuan
xvii
DAFTAR SIMBOL A0
= Luas Penampang (mm2)
b
= Lebar spesimen (mm)
t
= Tebal spesimen (mm)
L
= Panjang batang uji yang diberi pembebanan (mm)
L0
= Panjang batang uji mula-mula (mm)
F
= gaya (N)
∆L
= Deformasi/pemanjangan (mm)
σt
= Tegangan tarik(N/mm2)
Et
= Modulus Elastisitas tarik(N/mm2)
εt
= Regangan tarik(%)
Eserap
= Energi Yang Terserap (J)
HI
= Harga Impak (J/mm2)
m
= berat pendulum (gr)
g
= grafitasi (m/s2)
α
= Sudut Pendulum Sebelum Diayunkan (o)
β
= Sudut Pendulum Setelah Diayunkan (o)
xviii
