BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 4 cm BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Struktur Makro dan Mikro Gambar 5.1 menunjukkan bahwa pengelasan MFSW dengan feedrate 1 mm/min mengalami kegagalan sambungan dimana kedua pelat tidak menyambung setelah dilakukan pengelasan. Hal ini dikarenakan pada pengelasan dengan feedrate 1 mm/min tool berputar terlalu lama pada suatu area sehingga material mengalami overstirring akibatnya pelat mengalami kegagalan sambungan. Sedangkan pada pengelasan lainnya dengan menggunakan feedrate 25, 5, 75 dan 9 mm/min penyambungan pelat berhasil dilakukan. Gambar 5.1 Foto pelat hasil pengelasan MFSW 1 mm/min Selama pengelasan terdapat kontak antara pin dan shoulder tool dengan material yang dilas sehingga terbentuk rigi-rigi (ripples) pada permukaan hasil pengelasan seperti pada Gambar

2 4 cm 4 cm 4 cm 4 cm kasar Rigirigi Rigirigi halus a b c d Gambar 5.2 Foto pelat hasil pengelasan MFSW (a) 25 mm/min (b) 5 mm/min (c) 75 mm/min dan (d) 9 mm/min Gambar 5.2 menunjukkan hasil pengelasan dengan feedrate dari 25 mm/min menjadi 5, 75 dan 9 mm/min. Pada pengelasan dengan feedrate 25 mm/min nampak paling jelas (kasar) rigi-rigi yang terbentuk pada permukaan sambungannya akibat kontak langsung antara tool dengan material seperti pada Gambar 5.2a. Pada permukaan hasil sambungan pengelasan feedrate 5 mm/min terbentuk rigi-rigi yang lebih halus dibandingkan hasil pengelasan dengan feedrate 25 mm/min. Begitu pula dengan permukaan hasil sambungan pengelasan feedrate 75 mm/min tampak secara visual lebih halus dibandingkan permukaan sambungan feedrate 25 dan 5 mm/min. Sedangkan pengelasan dengan feedrate 9 mm/min mempunyai permukaan sambungan dengan rigi-rigi yang paling halus dibandingkan hasil pengelasan lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa feedrate berpengaruh pada penampakan visual permukaan sambungan las. Semakin tinggi feedrate yang digunakan maka rigi-rigi yang terbentuk semakin halus karena gerakan perpindahan putaran tool semakin cepat pada area dalam permukaan sambungan. 56

3 Gambar 5.3 Foto makro permukaan hasil pengelasan MFSW (a) 25 mm/min (b) 5 mm/min (c) 75 mm/min dan (d) 9 mm/min Gambar 5.3 merupakan foto makro permukaan sambungan hasil pengelasan MFSW berdasarkan gambar tersebut dapat dilihat karakteristik permukaannya. Foto makro permukaan sambungan las hasil pengelasan dengan feedrate 25 mm/min terlihat paling bagus diantara permukaan sambungan lainnya seperti tampak pada Gambar 5.3a. Hal ini dikarenakan material ter-stirring dengan baik pada daerah WNZ. Pada hasil foto makro permukaan sambungan feedrate 5 dan 75 mm/min terlihat karakteristiknya hampir sama dimana keduanya mempunyai kecacatan void pada bagian permukaannya. Pada hasil foto makro permukaan sambungan feedrate 9 mm/min pada Gambar 5.3d mempunyai kecacatan groove pada permukaan sambungannya. Hal tersebut dikarenakan material tidak terstirring dengan sempurna akibat masukan panas yang kurang sehingga kedua material tidak tersambung dengan baik. Foto makro potongan melintang dari hasil pengelasan menunjukkan pola zona pencampuran material yang terdapat pada hasil pengelasan. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 5.4 dibawah. 57

4 ,5 mm a b,5 mm,5 mm,5 mm c d Gambar 5.4 Struktur makro hasil pengelasan MFSW (a) 25 mm/min (b) 5 mm/min (c) 75 mm/min dan (d) 9 mm/min Pada pengelasan dengan feedrate 25 mm/min mempunyai pola zona daerah weld nugget (WNZ) yang paling baik diantara pola zona material lainnya dimana material ter-stirring hampir sempurna. Peningkatan nilai feedrate menyebabkan hasil pengelasan ter-stirring kurang sempurna sehingga terdapat kecacatan lebih banyak pada bagian bawah daerah WNZ khususnya. Hal ini dapat dilihat pada seperti Gambar 5.4 diatas. Semakin besar nilai feedrate menyebabkan nilai masukan panas pada material semakin kecil sehingga material ter-stirring kurang sempurna. Sebagai perbandingan untuk struktur zona las MFSW, digunakan struktur mikro yang menunjukkan struktur daerah unaffected base metal (BM), heat affected zone (HAZ), thermo mechanically affected zone (TMAZ) dan weld nugget zone (WNZ). Pada Gambar 5.5 menunjukkan struktur mikro pada penampang melintang dari pelat alumunium yang dipakai untuk MFSW. Dari hasil spectometer yang dilakukan, alumunium yang dipakai untuk pengelasan termasuk dalam kategori 58

5 alumunium seri 11. Sesuai dengan ASM Hand Book Metalography and Microstructures, partikel hitam yang terdispersi merata pada matriks aluminium adalah FeAl3. Dari Gambar 5.5 dapat dilihat bahwa partikel FeAl3 tersebar secara merata pada penampang pelat. Gambar 5.5 Struktur mikro logam induk (Base Material). Perbedaan feedrate pada saat pengelasan mengakibatkan terjadinya perbedaan pada struktur mikro sambungan las MFSW terutama pada daerah lasan atau WNZ. Butiran pada WNZ lembut sebagai akibat adanya rekristalisasi. Ukuran butir pada WNZ bertambah besar seiring naiknya feedrate seperti terlihat pada Gambar 5.6. Hal ini dikarenakan material ter-stirring kurang sempurna. Dilihat dari struktur mikro penampang melintangnya menunjukkan persebaran partikel FeAl3 pada daerah las atau WNZ. Hal ini terjadi karena pada daerah ini mengalami proses stirring pada saat pengelasan sehingga terjadi perubahan persebaran partikel. Pada BM ukuran butirnya lebih besar dari daerah lainnya. Pada daerah HAZ butiran ukurannya hampir sama dengan BM karena panas yang terjadi tidak terlalu tinggi. Struktur mikro TMAZ sendiri tersusun oleh butiran yang terdeformasi sebagai akibat pengaruh panas dan gaya mekanis dari tool. Sedangkan derah lasan WNZ terdiri dari butiran halus yang lebih kecil dari butiran pada daerah BM. Hal ini disebabkan rekristalisasi dan deformasi yang besar akibat stirring oleh tool. 59

6 HAZ TMAZ WNZ Gambar 5.6 Struktur mikro hasil pengelasan MFSW (a) 25 mm/min (b) 5 mm/min (c) 75 mm/min dan (d) 9 mm/min Berdasarkan Gambar 5.6 struktur mikro hasil pengelasan 25 mm/min pada daerah weld nuggetnya tercampur dengan baik dibandingkan dengan daerah lainnya. Sedangkan hasil pengelasan dengan feedrate 9 mm/min mempunyai ukuran butir paling besar pada daerah lasnya daripada daerah weld nugget lainnya. 6

7 Tegangan (MPa) 5.2 Uji tarik Hasil pengujian tarik menunjukkan nilai kekuatan tarik maksimal spesimen uji. Hasil pengujian tarik ditampilkan pada Gambar 5.7. Proses pengujian tarik yang telah dilaksanakan pada sambungan las MFSW dengan memakai standar ASTM E8 diperoleh hasil bahwa sambungan dengan feedrate 25 mm/min mempunyai kekuatan tarik yang paling tinggi yaitu sebesar 67 MPa dengan efektivitas las sebesar 53 %. Sedangkan semakin besar nilai feedrate maka semakin rendah nilai kekuatan tarik , ,3 3,3 17,4 raw material Feedrate (mm/min) Gambar 5.7 Diagram nilai tegangan tarik maksimal pada pengelasan MFSW. Tingginya kekuatan tarik pada hasil las sambungan dengan feedrate 25 mm/min karena pada sambungan ini menghasilkan daerah sambungan yang lebih baik daripada sambungan dengan feedrate yang lain. Pada sambungan las lainnya sambungan yang terjadi kurang sempurna berdasarkan hasil foto makro diatas. Kekuatan tarik paling lemah terdapat pada sambungan dengan feedrate 9 mm/min yaitu sebesar 17,4 MPa. Hal ini menunjukkan bahwa pada feedrate yang paling optimal pada pengelasan ini adalah 25 mm/min. Feedrate berfungsi sebagai pengontrol panas yang terjadi agar panas yang dibutuhkan tidak terlalu besar atau terlalu kecil. Selain itu juga mengontrol aliran material pada daerah stirring agar tersambung dengan baik. 61

8 Nilai Kekerasan Vickers (VHN) Axis Title Pada proses MFSW yang dilakukan menunjukkan bahwa hasil dari sambungan memiliki sifat yang getas. Hal ini terlihat dari proses pengujian tarik yang tidak menunjukkan adanya necking. Patahan terjadi di daerah WNZ yang menunjukkan bahwa pengelasan ini tidak terlalu mempengaruhi daerah sekitar pengelasan. 5.3 Uji Kekerasan Uji kekerasan untuk material hasil las MFSW menggunakan micro hardness Vickers dan ditampilkan dalam bentuk grafik hubungan jarak tiap penetrasi indentor terhadap spesimen uji dengan besarnya Vickers hardness number. Beban yang digunakan dalam pengujian ini adalah sebesar 5 gf selama 1 detik. Jarak tiap penetrasi indentor besarnya adalah 25 mikron atau.25 mm pada daerah pengelasan dan 5 mikron atau.5 mm pada daerah base material. Raw Material raw ,5-2 -1,5-1 -,75 -,5 -,25,25,5,75 1 1,5 2 2,5 Titik Pengukuran Axis Title (mm) Gambar 5.8 Distribusi kekerasan pada raw material. 62

9 Nilai Kekerasan Vickers (VHN) Nilai Kekerasan Vickers (VHN) Feedrate 25 mm/min BM TMAZ HAZ TMAZ BM WNZ HAZ Titik Pengukuran (mm) Gambar 5.9 Distribusi kekerasan las MFSW pada feedrate 25 mm/min. 8 Feedrate 5 mm/min BM TMAZ TMAZ BM HAZ WNZ HAZ Titik Pengukuran (mm) Gambar 5.1 Distribusi kekerasan las MFSW pada feedrate 5 mm/min. 63

10 Nilai Kekerasan Vickers (VHN) Nilai Kekerasan Vickers (VHN) Feedrate 75 mm/min BM TMAZ TMAZ BM HAZ WNZ HAZ Titik Pengukuran (mm) Gambar 5.11 Distribusi kekerasan las MFSW pada feedrate 75 mm/min Feedrate 9 mm/min 3 1 BM TMAZ TMAZ BM HAZ WNZ HAZ Titik Pengukuran (mm) Gambar 5.12 Distribusi kekerasan las MFSW pada feedrate 9 mm/min. 64

11 Nilai Kekerasan Vickers (VHN) Perbandingan Nilai Kekerasan BM TMAZ TMAZ BM HAZ WNZ HAZ Titik Pengukuran (mm) 25 mm/min 5 mm/min 75 mm/min 9 mm/min Gambar 5.13 Perbandingan Nilai distribusi kekerasan las MFSW Berdasarkan grafik nilai kekerasan diatas nilai kekerasan pada WNZ lebih tinggi dibandingkan dengan kekerasan pada base metal dan TMAZ. Peningkatan nilai kekerasan pada daerah pengelasan ini diakibatkan oleh proses stirring selama pengelasan yang membuat perubahan ukuran butir pada struktur mikro WNZ menjadi lebih kecil dan lembut daripada TMAZ, HAZ, dan BM seperti tampak pada Gambar 5.6. Nilai kekerasan paling tinggi untuk daerah titik pusat las adalah pada material hasil pengelasan MFSW dengan feedrate 9 mm/min dengan nilai kekerasan pada material ini 75 VHN. Sedangkan nilai kekerasan terendah daerah titik pusat las didapatkan pada pengelasan dengan dengan feedrate 25 mm/min yaitu sebesar 58 VHN. Pengaruh peningkatan feedrate menyebabkan nilai kekerasan pada daerah pengelasan mengalami peningkatan dikarenakan semakin tinggi feedrate ukuran partikel FeAl3 menjadi membesar akibat proses stirring yang tidak sempurna yang menyebabkan kecacatan sehingga partikel FeAl3 dan Al tidak terekristalisasi dengan sempurna. Kekerasan pada HAZ nilainya hampir sama dengan kekerasan pada base metal yaitu pada kisaran 4 sampai 5 VHN. Hal ini dikarenakan panas pada pengelasan ini tidak terlalu tinggi sehingga struktur mikro 65

12 pada HAZ tidak mengalami perubahan dan akibatnya tidak terjadi perubahan nilai kekerasan pada daerah ini. 66