TUGAS AKHIR
ANALISIS KEKUATAN LAS BERBAHAN ALUMINIUM MAMPU LAS TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
GALIH EDI WIDODO NIM : D 200 05 0038
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITA MUHAMADIYAH SURAKARTA 2013
i
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dengan judul :
Analisis Kekuatan Las Berbahan Aluminium Mampu Las Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis 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 iruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan mana mest mestinya. inya.
Surakarta,
2010
Yang menyatakan
Galih Edi Widodo
iii
iv
v
MOTTO
Ø Sesungguhnya sholatku ibadahku,hidup dan matiku hanya untuk Alloh SWT.
Ø Kegagalan adalah keberhasilan yang tertunda Ø Jadilah dirimu sendiri Ø Tidak ada jalan yang mewah yang di tempuh untuk mempelajari sebuah ilmu
Ø Niat dulu baru bekerja Ø Hadapi kegagalan dengan pikiran yang positif dan jangan takut untuk mencoba lagi
Ø Lebih baik merasakan terjatuh saat belajar untuk bias daripada hanya terdiam dan membayangkan hal tersebut
vi
PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada : 1. Alloh SWT yang selalu memberikan nikmat dan rahmat pada umatNYA. 2. Ayah Muchamad Gempur serta ibunda Suwarni
yang selalu
melimpahkan kasih sayang serta doa yang tiada hentinya disetiap langkahku 3. Kakak Sadono dan adikku Nandow yang selalu memberiku semangat 4. Sahabat – sahabatku Partom, Komeng , Dany, Anton, Yoga, serta teman- teman lain yang selalu memberiku dukungan serta semangat 5. Teman – teman almamater UMS
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Alloh SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah- NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam mudah – mudahan tetap pada junjungan kita Nabi Muhammad SAW, keluarga serta sahabatnya. Tugas akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan program studi S- 1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas
Muhamadiyah
Surakarta.
Bersama
ini
penulis
mengucapkan terimakasih dan penghargaan setinggi- tingginya kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Kemudian
dengan
selesainya
Tugas
Akhir
ini
,
penulis
mengucapkan terimakasih kepada : 1. Ir. Agus Riyanto, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Surakarta . 2. Ir. Sartono Putro, MT., selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhamadiyah Surakarta . 3. Ir. Agus Hariyanto, MT., selaku dosen pembimbing I Tugas Akhir yang telah memberikan dorongan serta arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Agus Yulianto, ST. MT., selaku dosen pembimbing II yang telah berkenan meluangkan waktu dalam memberikan arahan
dan
bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini. 5. Pimpinan beserta staf Tata Usaha di Jurusan Teknik Mesin. 6. Staf laboraturium metalurgi dan bahan teknik jurusan Teknik Mesin UGM, terimakasih atas segala bantuanya. viii
Penulis menyadari sepenuhnyamasih banyak kekurangan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Namun demikian , penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Surakarta
2011
Galih Edi Widodo
ix
Analisis Kekuatan Las Berbahan Aluminium Mampu Las Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis Galih Edi Widodo, Agus Hariyanto, Agus Yulianto Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Sukoharjo ABSTRAK Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan sambungan las aluminium dari dua macam pengelasan yang berbeda yaitu las TIG ( Tungsten Inert Gas ) dan Oxy – Acetylene terhadap sifat fisis dan mekanis. Material digunakan adalah aluminium jenis 6063 dengan tebal ± 5mm dan lebar 25mm yang disambung masing – masing dengan las TIG dan Oxy- Acetylene. Tipe sambungan las mengunakan sambungan tumpul (butt joint) dengan sudut kampuh 600. Kemudian untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis material setelah dilas dilakukan beberapa pengujian meliputi : pengujian komposisi kimia menggunakan standar ASTM E34, pengujian struktur mikro pada bagian logam induk, logam las, dan logam HAZ ( Heat Affected Zone ) menggunakan standar ASTM E3, dan pengujian impak menggunakan standar JIS-Z2202 dan pengujian tarik menggunakan standar JIS-Z2201 . Hasil pengujian koposisi kimia didapatkan unsur – unsur penyusun dengan prosentase aluminium (AL) 97,76 %, silikon (Si) 0,48%, magnesium (Mg) 0,41 %, tembaga (Cu) 0,15%. Pengujian struktur mikro pada logam induk terlihat butiran – butiran Mg2Si berwarna gelap dan halus. pada daerah HAZ ( Heat Affected Zone ) untuk pengelasan Acetylene butiran Mg2Si terlihat berukuran lebih besar dan cenderung merapat, sedangkan untuk las TIG butiran terlihat berbentuk guratan kecil. Pada logam las Acetylene butiran struktur mikro lebih besar dibanding dengan las TIG. Harga impak tertinggi pada raw material yaitu 0,39 joule/mm2, kemudian pengelasan TIG sebesar 0, 12 joule/mm2 ,dan pada pengelasan Acetylene sebesar 0,07 joule/mm2 . Kekuatan tarik maksimal pada raw material yaitu 176,3 N/mm2 kemudian pada las TIG sebesa 125,4 N/mm2, dan pada las Oxy- Acetylene sebesar 114,2 N/mm2 . Kata kunci : “ Aluminium”, “HAZ”, “TIG”,”Oxy-Acetylene”.
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDU ..................................................................................... i LEMBAR SOAL ........................................................................................ ii HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ..................................... iii HALAMAN PERSETUJUAN..................................................................... iv HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... v MOTO ...................................................................................................... vi PERSEMBAHAN...................................................................................... vii KATA PENGANTAR............................................................................... viii ABSTRAK ................................................................................................ x DAFTAR ISI ............................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xv DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvii BAB
BAB
I
PENDAHULUAN ................................................................ 1
1.1
Latar Belakang Masalah ..................................................... 1
1.2
Tujuan Penelitian ............................................................... 3
1.3
Manfaat Penelitian .............................................................. 3
1.4
Perumusan Masalah ........................................................... 4
1.5
Batasan Masalah ................................................................ 4
1.6
Metode Penelitian .............................................................. 5
1.7
Sistematika Penulisan ........................................................ 6
II
LANDASAN TEORI .......................................................... 8
xi
2.1.
Tinjauan Pustaka ................................................................ 8
2.2.
Landasan Teori .................................................................. 9 2.2.1.Aluminium .................................................................. 9 A. Jenis- Jenis Aluminum .................................................. 11 B. Sifat Mampu Las aluminium........................................... 20 2.2.2. Las Tig ...................................................................... 22 2.2.3. Las Karbit .................................................................. 24 2.2.4.Logam Pengisi ( filler metal ) ...................................... 28 2.2.5. Jenis Sambungan Las ............................................... 29 2.2.6.Pengujian Sifat Fisis Dan Mekanis Material .............. 34 2.2.6.1.Pengujian Sifat Fisis ............................................... 34 2.2.6.2.Pengujian Sifat Mekanis .......................................... 28
BAB
III
METODOLOGI PENELITIAN ............................................. 34
3.1. Bahan .................................................................................. 34 3.1.1.plat Aluminium ............................................................ 34 3.1.2 logam Pengisi( fiiler ) ................................................... 34 3.2. Alat Penelitian...................................................................... 44 3.3. Metode Penelitian ................................................................ 39 3.3.1.Diagram Alur Penelitian Penelitian ............................. 39 3.3.2.Urutan Pelaksanaan Penelitian .................................. 50 3.4. Pelaksanaan pengujian ....................................................... 54
xii
3.4.1. Pengujian Komposisi Kimia ...................................... 54 3.4.2. pengujian struktur Mikro ........................................... 55 3.4.3. Pengujian Impak ...................................................... 55 3.4.4 .Pengujian Tarik ........................................................ 57 BAB
IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..................... 59
4.1
Data Hasil Pengujian Komposisi Kimia ............................. 59 41.1 Pembahasan Pengujian Komposisi Kimia ............... 59
4.2.
Data Hasil Pengujian Struktur Mikro ................................. 60 4.2.1. Data Hasil Pengujian ............................................... 61 4.2.2. Pembahasan Pengujian Struktur Mikro ................... 62
4.3. Data Hasil Pengujian Impak ................................................ 63 4.3.1. Hasil Uji Impak Aluminium Las Tig ........................... 63 4.3.2 .Hasil Uji Impak Aluminium Las OAW........................ 64 4.3.3. Hasil Uji Impak Aluminium Tanpa Las ...................... 64 4.3.4. Pembahasan Hasil Uji Impak ................................... 66 4.4.
Data Hasil Pengujian Tarik ................................................. 66 4.4.1. Hasil Uji Tarik Rata- rata Aluminium ....................... 66
.
4.4.2. Grafik Hubungan Tegangan dengan Regangan Pengujian Tarik Aluminium ................................................. 67 4.4.3. Grafik Hubungan Modulus Elastisitas dengan Regangan Pengujian Tarik Aluminium ................................ 68 4.4.4. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Modulus Elastisitas Dengan Regangan Hasil Pengujian Tarik .......... 70
BAB
4.5.
Pembahasan Hasil Uji Tarik................................................ 71
V
KESIMPULAN DAN SARAN .............................................. 73
5.1.Kesimpulan ....................................................................................... 73 5.2.Saran - saran .................................................................................... 73 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar .2.1. Struktur mikro aluminium murni .......................................... 12 Gambar .2.2. Struktur mikro Al- Cu .......................................................... 14 Gambar .2.3. Struktur mikro Al- Mg .......................................................... 16 Gambar .2.4. Struktur mikro Al- Mg- Si .................................................... 19 Gambar .2.5. Letak elektroda wolfram pada las Tig ................................. 22 Gambar .2.6. Jenis nyala api netral pad alas asetilin ............................... 25 Gambar .2.7. Jenis nyala api asetiline pada las asetiin ............................ 25 Gambar .2.8. Jenis nyala api oksigen lebih pad alas asetilen .................. 26 Gambar.2.9. Skema alat las oxi-acetylene ............................................... 27 Gambar.2.10. Jenis- jenis sambungan dasar ........................................... 30 Gambar.2.11. Macam- macam sambungan T .......................................... 31 Gambar.2.12. Sambungan tumpang ........................................................ 32 Gambar.2.13. Sambungan sisi ................................................................. 33 Gambar.2.14. Sambungan dengan penguat ............................................ 33 Gambar.2.15. Hubungan beban tarik dengan pertambahan panjang ...... 40 Gambar.3.1. material plat aluminium 6063............................................... 43 Gambar .3.2. Kawat pengisi ( filler ) ......................................................... 44 Gambar.3.3. Alat uji komposisi kimia ....................................................... 45 Gambar .3.4. Alat uji struktur mikro .......................................................... 46
xiv
Gambar .3.5. Alat uji impak ...................................................................... 46 Gambar .3.6. Alat uji tarik ......................................................................... 47 Gambar .3.7. Alat las oxy – acetylene ...................................................... 48 Gambar 3.8. Alat las TIG......................................................................... 48 Gambar .3.9. Diagram alir penelitian ........................................................ 49 Gambar .3.10. Proses pengelasan las karbit ........................................... 51 Gambar .3.11. Proses pengelasan TIG .................................................... 52 Gambar .3.12. Skema spesimen uji impak (JIS-Z2202) ........................... 56 Gambar .3.13. Skema spesimen uji tarik (JIS-Z2201) .............................. 58 Gambar.4.1. Gambar struktur mikro logam induk aluminium ................... 61 Gambar.4.2. Struktur mikro aluminium paduan seri 6063 sebagai pembanding ........................................................................ 61 Gambar.4.3. Gambar struktur mikro aluminium pada proses las asetilin . 62 Gambar.4.4. Gambar struktur mikro aluminium pada proses las TIG ...... 62 Gambar.4.5. Histogram perbandingan harga impak aluminium ............... 65 Gambar.4.6. Histogram perbandingan energi terserap pengujian impak aluminium ................................................................. 65 Gambar4.7. Grafik hubungan tegangan dengan regangan hasil pengujian tarik aluminium proses las TIG ............................ 67 Gambar4.8. Grafik hubungan antara tegangan dengan regangan hasil pengujian tarik aluminium proses las 0xyacetylene ............................................................................. 67 Gambar4.9. Grafik hubungan antara tegangan dengan regangan
xv
hasil pengujian tarik aluminium tanpa proses las ( raw )...... 68 Gambar4.10. Grafik hubungan antara modulus elastisitas dengan regangan hasil pengujian tarik aluminium proses las TIG ...................................................................................... 68 Gambar4.11.Grafik hubungan antara modulus elastisitas
dengan
regangan hasil pengujian tarik aluminium proses las asetilin ................................................................................. 69 Gambar4.12.Grafik hubungan antara modulus elastisitas dengan regangan hasil pengujian tarik aluminium tanpa proses las ( raw ) ............................................................................ 69 Gambar4.13.Grafik
hubungan
elastisita
dengan
antara
tegangan
regangan
dan
modulus
hasil pengujian
tarik
aluminium proses las TIG .................................................... 70 Gambar4.14.Grafik
hubungan
elastisitas
antara
tegangan
dan
modulus
dengan regangan hasil pengujian tarik
aluminium proses las asetilin ............................................... 70 Gambar4.15.Grafik
hubungan
elastisitas
antara
tegangan
dan
modulus
dengan regangan hasil pengujian tarik
aluminium raw material........................................................ 71
xvi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1.
Daftar komposisi kimia aluminium jenis 1xxx ...................... 12
Tabel 2.2.
Daftar komposisi kimia aluminium jenis 2xxx ...................... 13
Tabel 2.3.
Daftar komposisi kimia aluminium jenis 3xxx ...................... 14
Tabel 2.4.
Daftar komposisi kimia aluminium jenis 4xxx ...................... 15
Tabel 2.5
Daftar komposisi kimina aluminium jenis 5xxx .................... 16
Tabel 2.6.
Sifat fisis aluminium 6063 .................................................... 17
Table 2.7.
Sifat mekanis aluminium 6063............................................. 17
Table 2.8.
Daftar komposisi kimia aluminium jenis 6xxx ...................... 18
Tabel2.9.
Daftar komposisi kimia aluminium jenis 7xxx ...................... 20
Table 2.10. Daftar komposisi kimia electroda aluminium ....................... 29 Tabel 4.1.
Hasil Pengujian komposisi Kimia......................................... 59
Tabel 4.3.1. Data hasil uji impak aluminium dengan las TIG.................. 63 Tabel 4.3.2. Data hasil uji impak aluminium dengan las OAW ............... 64 Tabel 4.3.3 Data hasil uji impak aluminium tanpa las ........................... 64 Tabel 4.4.1. Data hasil uji tarik aluminium ............................................... 66
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel komposisi kimia aluminium Lampiran 2. Foto spesimen Pengujian komposisi kimia Lampiran 3. Foto spesimen Pengujian struktur mikro Lampiran 4. Foto spesimen Pengujian tarik Lampiran 5. Foto spesimen pengujian impak Lampiran 6. Tabel hasil pengujian tarik Lampiran 7. Grafik tegangan regangan hasil pengujian tarik Lampiran 8. Tabel hasil pengujian impak Lampiran 9. Gambar diagram fasa AL-Mg-Si Lampiran 10. Standart JIS-Z 2201 Lampiran 11. Standart JIS-Z 2202 Lampiran 12. Standart ASTM E3 Lampiran 13. Standart ASTM E34 Lampiran 14. Standart AWS D1.2/D1.2M:2003. Lampiran 15. Elektroda las
xviii
