PENGARUH GAS FLOW RATE DAN FILLER FEEDING RATE TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO HASIL PENGELASAN GMAW ALUMINIUM 7075 Oleh :
M. Anshori Saga
Dosen pembimbing : Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA Budi Agung Kurniawan, S.T, MSc.
2706 100 030
a b s t r a k
Dalam proses pengelasan terdapat berbagai permasalahan yang terjadi, karena banyak faktor yang mempengaruhi hasil pengelasan. Berbagai hal harus diperhitungkan sebelum melakukan pengelasan, untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik seperti sifat mekanik, sifat fisik, komposisi, dan dimensi. Menentukan prosedur pengelasan yang benar adalah langkah yang harus dilakukan agar hasil yang didapatkan akan optimal dan mencegah terjadinya cacat. Pengelasan pada aluminum merupakan salah satu teknologi pengelasan yang membutuhkan proses tertentu karena dalam prosesnya aluminium tidak boleh bereaksi dengan oksigen. Pengelasan yang biasa dilakukan pada aluminium adalah GMAW dan GTAW dengan gas pelindung Argon. Dan seri aluminium yang sering dipakai adalah seri 6xxx dan 7xxx. Karena itu pengelasan aluminium perlu dipelajari untuk mendapatkan kualitas yang terbaik dari pengelasan aluminium. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh gas flow rate dan filler feeding rate terhadap distribusi kekerasan dan struktur mikro hasil pengelasan GMAW (Gas Metal Arc Weld) Aluminium 7075. Dalam penelitian ini digunakan gas flow rate 8 lt/mnt dan 16 lt/mnt serta variasi filler feeding rate 5mm/det, 8 mm/det, 12 mm/det, dan 15 mm/det. Distribusi kekerasan diperoleh melalui pengujian hardness Rockwell A. Hasilnya menunjukkan bahwa semakin tinggi gas flow rate semakin tinggi pula nilai kekerasan pada masing-masing daerah lasan. Semakin tinggi gas flow rate menyebabkan butir makin besar. Nilai kekerasan saat filler feeding rate 5mm/detik dan 15mm/detik lebih tinggi dari 8mm/detik dan 12mm/detik. Kata Kunci: Gas flow rate, filler feeding rate, GMAW, Aluminium 7075
Pendahuluan
Latar belakang Penggunaan Aluminium sangat luas dalam dunia industri
Metdode pengelasan GMAW dapat mencegah oksidasi saat proses pengelsan
Banyak terjadi cacat pada hasil pengelasan Aluminium
Perumusan masalah • bagaimana pengaruh gas flow rate, dan filler feeding rate terhadap distribusi kekerasan dan struktur mikro hasil pengelasan GMAW Aluminium 7075.
Batasan masalah Bahan yang digunakan dianggap homogen tanpa perlakuan
Pengaruh kondisi lingkungan diabaikan. Pengotor yang masuk selama proses pengelasan diabaikan Parameter-parameter las seperti tegangan listrik, sudut pengelasan dianggap konstan Hasil pengelasan dinaggap homogen antara arah kanan dan kiri
Tujuan penelitian • mempelajari pengaruh gas flow rate, dan filler feeding rate terhadap distribusi kekerasan dan struktur mikro hasil pengelasan GMAW Aluminium 7075
Tinjauan pustaka
Jurnal pendukung B.Y.KANG => characteristics of alternate supply gas in aluminium GMA weld Ar + 67% he dengan gas flow rate 15:5 memiliki porositas yang lebih rendah dibanding dengan pure Ag/He dengan gas flow rate 20 lt/mnt
Jurnal pendukung • V.Balasubranamanian Influence of pulse current welding and post weld aging treatment on fatique crack grow behavior of AA 7075 alloy joints
GMAW dan GTAW dapat dipakai untuk mengurangi fatigue grow PCGTAW memberikan ketahanan terhadap grow fatigue crack dan membrikan sfat mekanik dan struktur mikro terbaik
Pengelasan (welding) adalah suatu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan, baik dengan ataupun tanpa logam tambahan sehingga menghasilkan sambungan yang kontinyu.
Gambar 2.1 skema pengelasan GMAW (Sonawan dan Rochim, 2004)
Aluminium Aluminium merupan jenis logam yang ringan dan mempuntai kekuatan tinggi, serta tahan terhadap korosi dan merupakan konduktor listrik yang baik. PADUAN
SERI PENAMAAN
Aluminium, dengan kemurnian 99 %
1XXX
Aluminium – Tembaga (Al – Cu)
2XXX
Aluminium – Mangan (Al – Mn)
3XXX
Aluminium – Silikon (Al – Si)
4XXX
Aluminium – Magnesium (Al – Mg)
5XXX
Aluminium – Magnesium – Silikon
6XXX
Aluminium – Seng (Al – Zn)
7XXX
Paduan lainnya
8XXX
Aluminium seri 7xxx Paduan ini termasuk jenis yang dapat diperlakupanaskan. Biasanya dalam paduan Al – Zn ditambahkan Mg, Cu, dan Cr. Kekuatan tarik yang dapat dicapai lebih dari 50 kg/mm2, sehingga paduan ini dinamakan juga ultra duralium. Berlawanan dengan kekuatan tariknya, sifat mampu-las dan daya tahannya terhadap korosinya kurang menguntungkan. Tetapi belakangan terdapat paduan Al – Zn – Mg yang merperbaiki,sifat mampu-las dan ketahanan korosi tersebut.
Permasalahan dalam pengelasan aluminium • • • •
Pembentukan Lapisan Oksida Al2O3 Lubang- lubang halus Hot Short Cracking Retak logam las
Metodologi penelitian
Diagram alir
Start Preparasi alat dan bahan
Pengelasan GMAW dengan Gas Flow Rate 16 lt/menit dan filler feeding rate : •5 mm/detik •8 mm/detik •12 mm/detik •15 mm/detik
Pengelasan GMAW dengan Gas Flow Rate 8 lt/menit dan filler feeding rate : •5 mm/detik •8 mm/detik •12 mm/detik •15 mm/detik
Uji kekerasan
Uji metalography
Data Analisa data dan pembahasan
•
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
Penarikan kesimpulan End
• Base metal
B a h a n
Material yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Aluminium 7075 dengan tebal 13 mm. komposisi kimia Aluminium 7075 dapat dilihat pada tabel 3.1.
• Gas Argon dengan kemurnian 99.9% • Filler 5356 Filler Aluminium alloy seri 5356 berdiameter 1 mm, dengan komposisi kimia sebagai berikut.
• Larutan HF Larutan HF digunakan untuk etsa pada pengujian metalografi.
• Larutan Aquades Larutan aquades digunakan untuk melarutkan larutan HF pada proses etsa. Tabel 3.2 Komposisi kimia filler 5356 (AWS vol 3,1996) No 1 2 3 4 5 6 7 8
Komposisi Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti
Kadar % 0.25 0.40 0.10 0.05-0.20 4.5-5.5 0.05-0.20 0.10 0.06-0.20
Tabel 3.1. Komposisi kimia Aluminium 7075 No.
Komposisi
Kadar (%)
1.
Cu
1,68
2.
Fe
0,10
3.
Mg
2,46
4.
Mn
0,02
5.
Si
0,07
6.
Zn
5,78
A L A T
Jangka Sorong dan penggaris Kertas gosok Gerinda Gergaji besi Stopwatch Kamera Digital Mikroskop optik Peralatan pegujian kekerasan Mesin las MIG – (GMAW) ESAB 400t
Gambar 3.2 Mikroskop optik
Gambar 3.3 Mesin las MIG – (GMAW) ESAB 400t
Gambar 3.3. Spesimen las Aluminium 7075
• Untuk identifikasi spesimen serta mempermudah tahap pengujian selanjutnya maka dilakukan pengkodean spesimen seperti terlihat pada tabel 3.3. Tabel 3.3. kode spesimen berdasarkan variasi variabel pengelasan
Gas flow rate (lt/mnt)
8
16
Filler feeding rate (mm/dtk)
Kode spesimen
5 8 12 15 5 8 12 15
A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4
Analisa dan pembahasan
F o t o
• Gas flow rate 8 lt/mnt Weld metal
HAZ
Spesimen A1
M a k r o
Base Metal
Spesimen A2 Weld metal
HAZ
Base Metal
Spesimen A3
Spesimen A4
F o t o
• Gas flow rate 16 lt/mnt Weld metal
HAZ
Spesimen B1
M a k r o
Base Metal
Spesimen B2 Weld metal
HAZ
Base Metal
Spesimen B3
Spesimen B4
Lebar HAZ Tabel 4.1 Lebar HAZ
spesimen
Lebar HAZ (mm)
A1
3
A2
4.4
A3
2.5
A4
3.5
B1
1.5
B2
2.5
B3
3.5
B4
4
F o t o M i k r o
• Foto mikro dengan pembesaran 1000x hasil etsa larutan HF
Spesimen A1
Zn
Al
Weld metal
Al
Zn
HAZ
Base metal
F o t o M i k r o
Spesimen A2 Zn
Al
Weld metal
Al
Zn
HAZ
Base metal
F o t o M i k r o
Spesimen A3 Zn
Al
Weld metal
Al
Zn
HAZ
Base metal
F o t o M i k r o
Spesimen A4 Zn
Al
Weld metal
Al
Zn
HAZ
Base metal
F o t o M i k r o
Spesimen B1 Zn
Al
Weld metal
Al
Zn
HAZ
Base metal
F o t o M i k r o
Spesimen B2 Zn
Al
Weld metal
Al
Zn
HAZ
Base metal
F o t o M i k r o
Spesimen B3 Zn
Al
Weld metal
Al
Zn
HAZ
Base metal
F o t o M i k r o
Spesimen B4 Zn
Al
Weld metal
Al
Zn
HAZ
Base metal
k e k U e j r i a s a n
Gambar 4.25 Titik pengambilan nilai kekerasan
Tabel 4.1 nilai Kekerasan dari spesimen dengan Gas flow rate 8 lt/mnt dan 16 lt/mnt
gas flow rate
filler feeding rate
(lt/menit)
(mm/detik)
8
16
5 8 12 15 5 8 12 15
titik 1 13 9 12 17 14 15 14 12
nilai kekerasan (HRA) titik titik titik titik 2 3 4 5 22 39 47 47 24 42 35 44 37 34 36 42 23 42 38 45 41 42 45 48 45 39 43 47 33 42 37 45 46 43 45 47
nilai kekekerasan (HRA)
50 45 40 35
Gambar 2.27 kurva distribusi kekersan pada spesimen dengan gas flow rate 8 lt/mnt
30 A1
25
A2
20
A3
15
A4
10 5 0
1
2
3
Titik pengujian
4
5
6
Gambar 2.9 kurva distribusi kekerasan spesimen dengan gas flow rate 16 lt/mnt
Nilai kekerasan (HRA)
50 45 40 35 30
B1
25
B2 B3
20
B4
15 10 0
1
2 3 Titik pengujian
4
5
6
K e s i m p u l a n
Berdasarkan hasil pengujian dan analisis data yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: • Kenaikan gas flow rate menyebabkan kenaikan nilai kekerasan, baik di daerah weld metal, HAZ, dan base metal. Nilai kekerasan tertinggi pada hasil pengelasan base metal dengan gas flow rate 16 lt/mm. Dan semakin tinggi gas flow rate menyebabkan butir-butirnya semakin membesar. • Nilai kekerasan pada filler feeding rate 5 mm/detik dan 15 mm/detik lebih tinggi di bandingkan dengan filler feeding rate 8 mm/detik dan 12mm/detik.
SUntuk penelitian selanjutnya ada beberapa saran yang a dapat diperhatikan: • Untuk pengujian kekerasan sebaiknya mengambil titik uji r lebih banyak dan tepat sasaran agar didapatkan data yang lebih akurat. a• Untuk mencegah terjadinya kekosongan pada logam pengisi maka gunakan filler feeding rate yang lebih besar dari 8 n mm/dtk. • Agar tidak terjadi porositas maka gunakan gas flow rate yang nilainya lebih dari 8mm/mnt.
SEKIAN
DAN
Daftar Pustaka •
• • •
• • • •
_______.on fatigue crack growth behaviour of AA7075 aluminium alloy joints. Department of Manufacturing Engineering, Annamalai University American Welding Society. 1976. Welding Hand Book vol. 1, 7th edition Fundamentals of Welding. Miami : American Welding Society. American Welding Society. 1981. Welding Hand Book vol. 3, 8th materialand applications . Miami : American Welding Society. Conwill, Courtney.2007. Investigation of the Quench and Heating Rate Sensitivities of Selected 7000 Series Aluminum Alloys. WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTE. I N Budiarsa.2008. Pengaruh besar arus pengelasan dan kecepatan volume alir gas pada proses las GMAW terhadap ketangguhan aluminium 5083.Bali.universitas udayana. Sonawan Hery dan Suratman Rochim. 2004. Pengantar untuk Memahami Proses Pengelasan Logam. Bandung. Alfabeta. V. Balasubramanian.2006. Influences of pulsed current welding and post weld aging treatment Wiryosumarto, Harsono, Prof. Dr. Ir. I986 “ Teknologi Pengelasan Logam “. Edisi keenam. Jakarta : Pradnya Paramitha
