SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Transkripsi

1 PENGARUH SHOULDER DEPTH OF PLUNGE TERHADAP SIFAT MEKANIK SAMBUNGAN FRICTION STIR WELDING POLYPROPYLENE DENGAN PEMANAS TAMBAHAN SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh : DANANG WAHYU WIBISONO NIM. I JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 i

2 PENGARUH SHOULDER DEPTH OF PLUNGE TERHADAP KEKUATAN MEKANIK SAMBUNGAN FRICTION STIR WELDING POLYPROPYLENE DENGAN PEMANAS TAMBAHAN Disusun oleh : DANANG WAHYU WIBISONO NIM. I Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Dr. Triyono, ST., MT. Bambang Kusharjanta, ST. MT. NIP NIP Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Senin tanggal 21 April Heru Sukanto, ST., MT. NIP Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT. NIP Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin Koordinator Tugas Akhir Didik Djoko Susilo, ST., MT. Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT. NIP NIP ii

3 MOTTO Sesungguhnya Alloh tidak merubah keadaan suatu kaum sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri (Q.S. Ar Ra ad : 11) Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. (Q.S.Al Insyirah : 6) Alloh tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kemampuannya (Q.S.Al Baqarah : 86) iii

4 PERSEMBAHAN Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan syukur kehadirat Illahi, kupersembahkan tulisan ini kepada: 1. Allah SWT, Pemilik segala keagungan, kemuliaan, kekuatan dan keperkasaan. Segala yang kualami adalah kehendak-mu, semua yang kuhadap iadalah kemauan-mu, segala puji hanya bagi-mu, ya Allah, Pengatur alam semesta, tempat bergantung segala sesuatu, tempatku memohon pertolongan. 2. Junjungan Nabi besar Muhammad SAW, manusia terbaik di muka bumi, uswatun hasanah, penyempurna akhlak, sholawat serta salam semoga selalu tercurah pada beliau, keluarga, sahabat dan pengikutnya yang istiqomah sampai akhir zaman. 3. Kasih sayang dan cinta yang tak pernah putus dari Bapak, Ibu, Kakak serta keluarga tercinta. Kasih sayang kalian tak akan pernah kulupakan sepanjang hidupku. 4. Bapak Triyono dan Bapak Bambang yang tak pernah lelah untuk membimbing tugas akhir saya. 5. Seluruh dosen, karyawan, dan saudara-saudaraku mahasiswa Teknik Mesin UNS angkatan iv

5 ABSTRAK PENGARUH SHOULDER DEPTH OF PLUNGE TERHADAP KEKUATAN MEKANIK SAMBUNGAN FRICTION STIR WELDING POLYPROPYLENE DENGAN PEMANAS TAMBAHAN Danang Wahyu wibisono Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Polypropylene merupakan salah satu jenis material polymer yang banyak digunakan dalam industri penerbangan, perkapalan, otomotif, dan pertambangan. FSW merupakan pengelasan dalam kondisi padat. Proses FSW sangat baik digunakan untuk menyambung material polymer. Pengelasan FSW dipengaruhi beberapa parameter yang harus diperhatikan, antara lain: kecepatan putaran, kecepatan pengelasan, shoulder depth of plunge, and tool geometry. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui shoulder depth of plunge dan pemanas tambahan terhadap kekuatan mekanik hasil sambungan las FSW dengan material polypropylene. Parameter FSW didesain pada pada kecepatan putaran 1140 rpm, kecepatan pengelasan 7,3 mm/menit dan sudut kemiringan tool 2 0. Shoulder depth of plunge 0,10; 0,15; 0,20; 0,25 mm dipakai dipenelitian ini. Berdasarkan penelitian memperlihatkan bahwa kekuatan tarik dan kekuatan bending teringgi didapatkan pada shoulder depth of plunge 0,25 mm dengan pemanas tambahan. Kekuatan tarik sebesar 17,206 MPa dan kekuatan bending 11,115 MPa. Kata kunci: friction stir welding, polypropylene, shoulder depth of plunge, penambahan pemanas. v

6 ABSTRACT THE EFFECT OF SHOULDER DEPTH OF PLUNGE ON MECHANICAL PROPERTIES OF FRICTION STIR WELDING POLYPROPYLENE JOINT WITH ADDITIONAL HEATER Danang Wahyu Wibisono Mechanical Engineering, Faculty of Engineering Sebelas Maret University Surakarta Polypropylene is a kind of polymer material which is usually used on airline, shipbuilding, automotive and mining industry. Friction Stir Welding (FSW) is solid state welding. The process of FSW is the best way to join polymer material. FSW is affected by some parameters that must be noticed, such as rotation speed, transverse speed, shoulder depth of plunge, and tool geometry. The aims of this research is to observe the effect of shoulder depth of plunge and additional heater on mechanical properties of Friction Stir Welded polypropylene material. The FSW parameters were disegned at rotation 1140 rpm, transverse speed of 7,3 mm/min, and tool tilt angle of 2. The shoulder depth of plunge 0.10; 0.15; 0.20; 0.25 mm were applied in this research. Based on this research is shown that the highest tensile strength and bending strength found at 0,25 mm shoulder depth of plunge with additional heater. The tensile strength is 17,206 MPa and bending strength is 11,115 MPa. Keywords: Friction stir welding, Polypropylene, Shoulder depth of plunge, Additional heater vi

7 KATA PENGANTAR Puji syukur alhamdulillah kepada kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya, sehingga dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Pengaruh Shoulder depth of plunge Terhadap Kekuatan Mekanik sambungan Friction Stir Welding Polypropylene Dengan Pemanas Tambahan. Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak atas segala bantuan dan perhatian selama penulis menyelesaikan skripsi ini. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Dr. Triyono, ST., MT selaku dosen pembimbing I yang senantiasa memberikan nasehat, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Bambang Kusharjanta, ST., MT selaku dosen pembimbing II yang turut serta memberikan motivasi, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini. 3. Bapak Heru Sukanto, ST., MT dan Bapak Wahyu Purwo Raharjo, MT selaku dosen penguji tugas akhir saya yang telah memberi saran yang membangun. 4. Bapak Purwadi, ST., MKom selaku pembimbing akademis yang telah berperan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Sebelas Maret ini. 5. Bapak Didik Djoko Susilo, ST., MT selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. 6. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT selaku koordinator Tugas Akhir. 7. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1. vii

8 8. Seluruh staf karyawan administrasi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan kemudahan dalam hal administrasi. 9. Staf laboratorium Proses Produksi, Mas Arifin dan Mas Endri yang telah banyak memberi arahan dalam pengelasan friction stir welding. 10. Staf laboratorium Material, Mas Maruto yang telah banyak memberi arahan dalam proses pengujian spesimen skripsi. 11. Bapak, Ibu, Mbak Dina, serta keluarga yang telah memberikan segala do a, dukungan moral, spiritual, maupun material. 12. Special thanks to dear Irma Agustinalia atas kesabaran dan kesetiaannya menunggu selesainya studi saya. 13. Teman teman satu tim skripsi (Heru dan Bayu) dan teman kos (Yuli, Dede, Ipan, Oni, Sesar, Eko, Widhi, Firdo) yang telah menemani penulis baik dalam keadaan suka maupun duka selama menyelesaikan skripsi di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. 14. Rekan-rekan seperjuangan di Cosinus 08, kakak tingkat dan adik tingkat di Jurusan Teknik Mesin UNS, M-solidarity forever!! Teknik Mesin JAYA!! 15. Semua pihak yang belum tersebut namanya yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini. Disadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis. Oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak merupakan masukan yang sangat berguna untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan lain yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap, semoga laporan skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua. Surakarta, Maret 2014 Penulis viii

9 DAFTAR ISI Halaman Halaman Judul... i Surat Penugasan... ii Halaman Pengesahan... iii Motto... iv Persembahan... v Abstrak... vi Kata Pengantar... viii Daftar Isi... x Daftar Gambar... xii Daftar Tabel... xv Daftar Notasi... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan dan Manfaat Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka Dasar Teori Hipotesis... 9 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian Tempat Penelitian Alat dan Bahan Prosedur Penelitian Variabel Penelitian Proses Pengelasan FSW Tahap Pengujian commit... to user 13 ix

10 3.2.4 Jumlah Spesimen Pengujian Tahap Analisa Diagram Alir Penelitian BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1. Pemerikasaan foto makro (Macrostructure Observe) Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Kekuatan bending (Bending Strength) BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA x

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Skema FSW... 2 Gambar 2.1 Tekstur permukaan hasil lasan lembaran Polypropylene.. 5 Gambar 2.2 Hasil tampilan terbaik dan Microstuktur daerah pengelasan FSW Gambar 2.3 Diagram skematik dari proses FSW... 8 Gambar 2.4 Proses pengelasan FSW Gambar 3.1 Dimensi tool Gambar 3.2 Bentuk rancangan spesimen pengelasan FSW Gambar 3.3 Posisi pemasangan spesimen, tool, dan heater Gambar 3.4 Bentuk rancangan spesimen pengelasan FSW Gambar 3.5 Dimensi spesimen uji tarik Gambar 3.6 Dimesi spesimen uji bending Gambar 3.7 Skema pengujian face bending Gambar 3.8 Skema pengujian root bending Gambar 4.1 Foto makro tampak atas spesimen hasil las FSW Gambar 4.2 Foto makro penampang melintang spesimen hasil las FSW Gambar 4.3 Pengaruh shoulder depth of plunge dan penambahan pemanas terhadap kekuatan tarik spesimen hasil las FSW Gambar 4.4 Foto makro patahan spesimen tarik las FSW Gambar 4.5 Pengaruh shoulder depth of plunge dan penambahan pemanas terhadap kekuatan bending spesimen hasil las FSW Gambar 4.6 Foto makro patahan spesimen bending las FSW xi

12 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Variabel Penelitian Table 3.2 Jumlah Spesimen Pengujian xii