ANALISIS KUALITAS REPAIR WELDING CAST WHEEL

Transkripsi

1 ANALISIS KUALITAS REPAIR WELDING CAST WHEEL ALUMINIUM MENGGUNAKAN METODE PENGELASAN OKSI-ASETILIN DENGAN PERLAKUAN PREHEATING DAN POST WELD HEAT TREATMENT Aftoni Heri Septian Pamungkas 1) Budhi Harjanto 2) Indah Widiastuti 3) Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret, Surakarta 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 kgf/mm 2 be kgf/mm 2 in the welding area and kgf/mm 2 in area Heat Affected Zone (HAZ). The strength impact number on welding area showed a slight increase from the raw material areas of joules/mm 2 to the welding of joule/mm 2. Keywords: oxy-acetylene welding, Al-7,41% Si alloys, cast wheels aluminum, preheating andpwht commit to user

2 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/mm 2 menjadi 40,112 kgf/mm 2 pada daerah lasan dan sebesar 44,378 kgf/mm 2 pada daerah Heat Affected Zone (HAZ). Kekuatan impak menunjukkan sedikit kenaikan, dari sebesar 0,055 joule/mm 2 pada raw material menjadi sebesar 0,058 joule/mm 2 pada hasil pengelasan Kata Kunci: Pengelasanoksi-asetilin, cast wheel aluminium Al-7,41%Si, preheating danpwht PENDAHULUAN Salah satu komponen Peningkatan jumlah kendaraan kendaraan yang berpeluang mengalami bermotor berbanding lurus dengan kerusakan dan perlu diganti adalah cast peningkatan jumlah 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 benturan saat kecelakaan pengganti yang dibutuhkan agar masa maupun benturan pada jalan-jalan yang pakai kendaraan lebih lama. berlubang commit to user

3 Untuk menanggulangi Mg, Si, Mn, Zn maka akan menambah rusaknya velg maka bisa dilakukan kekuatan mekaniknya. Berdasarkan perbaikan dengan proses pengelasan. unsur penambah tersebut maka Proses pengelasan tersebut Aluminum Association menggolongkan memungkinkan apabila nilai aluminium menjadi tujuh bagian, yaitu: ketangguhan pada hasil pengelasan mendekati dengan nilai ketangguhan semula. 1. Al Murni, 2. Al-Cu, 3. Al-Mn, 4. Al- Si, 5. Al-Mg, 6. Al-Mg-Si dan 7. Al-Zn (Surdia, T. & Saito, S: 1992). Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui METODE PENELITIAN komposisi kimia, struktur mikto, nilai Metode penelitian ini kekerasan dan kekuatan impak pada menggunakan metode eksperimen. cast wheel aluminium sebelum dan Metode eksperimen merupakan metode sesudah dilakukan pengelasan untuk mencari hubungan sebab akibat menggunakan metode pengelasan dengan cara menganalisa kelompok Oksi-asetilin dengan perlakuan yang diberi perlakuan dengan preheating dan Post Weld Heat kelompok yang tidak diberi perlakuan Treatment (PWHT). Populasi yang digunakan Pengelasan oksi-asetilin adalah cast wheel aluminium Isuzu merupakan pengelasan dengan gas Panther, sedangkan sampel yang dilakukan dengan cara membakar penelitiannya dapat dilihat pada bahan bakar gas dengan O 2 sehingga gambar 1. berikut: 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 A Gambar 1. Cast Wheel yang baik. Dengan penambahan commit Cu, to user Isuzu Panther Aluminium

4 Keterangan: A: Daerah Pengambilan Sampel untuk Pengujian Impak B: Daerah Pengambilan Sampel untuk Pengujian Komposisi Kimia, Pengujian Struktur Mikro dan Pengujian Kekerasan Dalam penelitian ini menggunakan analisis deskriptif komparatif. Data yang diperoleh dari penelitian dianalisis dengan cara mendeskripsikan hasil pengamatan kekuatan spesimen dari penelitian yang telah dilakukan kemudian membandingkan hasil pengamatan antara kedua specimen. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dan pembahasan pada penelitian ini meliputi: hasil uji komposisi kimia, pengamatan struktur mikro, hasil uji kekerasan dan hasil uji impak. 1. Uji Komposisi Kimia Dari uji komposisi kimia maka dapat disimpulkan bahwa cast wheel yang digunkan termasuk kedalam paduan aluminium seri AA4343 seperti tabel 1. Berikut ini Tabel 1. Perbandingan Komposisi Kimia Cast Wheel Aluminium dengan Paduan Aluminium seri AA4343 Kandungan Komposisi No. Unsur Kimia Cast Paduan Wheel Alumunium Keterangan Aluminium (%) seri AA4343 (%) 1 Al 91, Sesuai 2 Si 7, Sesuai 3 Fe 0,235 <= 0.80 Sesuai 4 Cu 0,155 <= 0.25 Sesuai 5 Mn <0,0200 <= 0.10 Sesuai 6 Zn 0,272 <= 0.20 Kurang Sesuai, Selisih 0,07% 2. Uji Struktur Mikro dengan menggunakan nitrid acid Uji struktur mikro bertujuan (HNO 3 ) 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 butir pada bahan. Pada dengan mikroskop optic pembesaran 50 pengujian ini pengamatan dilakukan dan 100 kali. Pengamatan dilakukan 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.

5 β-alfesi β-alfesi Si primer a). Raw Material b). HAZ Si primer Las HAZ Si primer β-alfesi c). Las Base Material d). Las, HAZ dan Base Material 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 keabuabuan) terlihat menggumpal besar paling besar pada daerah las dan yang luasan fasa. Luasan fasa α+al yang dengan rongga Si primer (hitam gelap) terkecil pada daerah raw. Luasan fasa didalamnya (Zeren: 2011). commit to Si user primer terbesar pada daerah raw

6 material dan terkecil pada daerah las. Hal ini berarti antara fasa α+al dan fasa Si primer berlawanan. Perbedaan luasan fasa disebabkan oleh panas yang diterima oleh daerah spesimen. Semakin besar panas yang diterima oleh daerah spesimen semakin besar pula fasa α+al dan semakin kecil fasa Si primernya yang terbentuk. Dalam penelitian ini menunjukkan bahwa fasa Si primer yang terbentuk pada raw material lebih besar dan menyebar rata daripada fasa Si primer pada pada spesimen yang dilakukan pengelasan oksi-asetilin dengan preheating dan post weld heat treatment. Berdasarkan perbedaan tersebut maka diketahui bahwa raw material memiliki nilai ketangguhan dan kekerasan yang lebih tinggi daripada spesimen yang dilakukan pengelasan oksi-asetilin dengan preheating dan post weld heat treatment. 3. Uji Kekerasan Uji kekerasan dilakukan dengan metode vicker.beban yang digunakan ketika pengujia sebesar 100 g dengan pembesaran 200 kali dan load time yang diterapkan adalah 15 s.pengujian dilakukan di daerah las, HAZ, base material dan cast wheel sebelum pengelasan Jenis Spesimen Raw Material Base Material HAZ Daerah Las Tabel 2. Data Hasil Pengujian Kekerasan Vikers Diagonal Harga Rata-rata Load Titik Injakan Beban Kekerasan Diagonal Time Spes (µm) (Kg) Vikers (µm) (s) (VHN) d1 d ,5 0, , , , , , ,5 66,5 66,5 0, , , , , ,75 0, , , , ,5 61,5 62 0, , , ,25 0, , ,5 64,5 67,5 0, , ,5 70,5 69,5 0, , ,5 65,5 67 commit to 0,1 user 15 41,291 Harga Kekerasan Vikers Rata-rata (VHN) 103,381 39,167 44,378 40,112

7 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 termasuk jenis 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. karena munculnya fasa intermetalik. commit to user

8 Tabel 3. Data Hasil Pengujian Kekuatan Impak Jenis Spes. Tanpa Las Las No. Spes. Sudut Sudut Usaha (J) Luas (mm 2 ) Harga Impak (J/mm 2 ) , , ,5 4, , , , , , , , , ,038 Harga Rata-rata Impak Charpy (J/mm 2 ) 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 spesimen uji 0,055 J/mm 2 dan pada spesimen hasil merupakan logam heat-treatable. lasan dengan preheating dan post weld Berdasarkan penelitian Isadare, et al heat treatment 0,058 J/mm 2. commit to (2012) user menunjukkan adanya hubungan

9 antara nilai kekerasan dan kekuatan impak. Dalam beberapa pengujian primer tetap mengelilingi fasa α+al akan tetapi dengan bentuk yang menunjukkan, apabila spesimen kecil memanjang. mengalami kenaikan nilai kekerasan 3. Terdapat perbedaan nilai kekerasan maka akan diikuti dengan penurunan (VHN) yang signifikan antara kekuatan impak, dan apabila nilai spesimen raw material dan kekerasan menurun maka kekuatan spesimen hasil repair welding impak akan mengalami penurunan. karena berkurangnya fasa Si primer Berdasarkan pernyataan di pada raw material. Selain itu atas dapat diambil kesimpulan bahwa perbedaan nilai kekerasan karena perlakuan PWHT yang diberlakukan timbulnya fasa intermetalik (βpada spesimen hasil pengelasan tidak AlFeSi) yang terbentuk karena mampu mengembalikan nilai kekerasan unsur Fe yang tidak larut dalam Al pada spesimen mendekati nilai sehingga unsur Fe mempengaruhi kekerasan dari cast wheel utuh. terbentuknya korosi dan porositas pada paduan Al-Si seri AA4343 SIMPULAN 1. Berdasar komposisi penyusun, cast tersebut. 4. Terdapat perbedaan nilai impak wheel yang digunakan termasuk charpy yang tidak signifikan antara paduan Al-Si seri AA4343 yang spesimen raw material (0,055 memiliki sifat non heat-treatable. J/mm 2 ) dan spesimen hasil repair 2. Dari pengamatan struktur mikro welding (0,058 J/mm 2 ) 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) terjadi perbedaan karena pengaruh proses pengelasan. Nilai impak akan lebih meningkat apabila spesimen panas yang diterima oleh tiap yang digunakan merupakan logam daerah. Peristiwa tersebut heat-treatable. menyebabkan fasa-fasa α+al semakin menyebar, rapat dan dominan sedangkan fasa-fasa commit Si to user

10 DAFTAR PUSTAKA ASM International.(2012), Aluminium and aluminiun alloy. AWS. (2006). Structural Welding Code-Steel D1.1/D1.1 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: Diperoleh pada 29 Juni 2016, dari Surdia, T. & Saito, S 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) Diperoleh pada 29 Juni 2016, dari commit to user