PENGARUH VARIASI DURASI GESEKAN PADA LAS GESEK (FRICTION WELDING) TERHADAP KEKUATAN SAMBUNGANLAS BAJA ST 42

Transkripsi

1 i

2 i

3 PENGARUH VARIASI DURASI GESEKAN PADA LAS GESEK (FRICTION WELDING) TERHADAP KEKUATAN SAMBUNGANLAS BAJA ST 42 Diajukan Kepada : Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Starta Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin DisusunOleh : IRWAN BUDI SUKARNO JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2014 i

4 POSTER ii

5 LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR Pengaruh Variasi Durasi Gesekan Pada Las Gesek (Friction Welding) Terhadap Kekuatan Sambungan Las Baja ST 42 Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Disusun Oleh : NAMA : IRWAN BUDI SUKARNO NIM : Malang, 22 Januari 2014 Yang telah disahkan oleh : Pembimbing I Pembimbing II Murjito, ST, MT NIP Ir. Sudarman, MT NIP Mengetahui, Abstrak Ketua Jurusan Teknik Mesin Ir. Mulyono, MT NIP iii

6 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama : Irwan Budi Sukarno NIM : Jurusan : Teknik Mesin Program Studi : Strata Satu (S-1) Judul : Pengaruh Variasi Durasi Waktu Gesek Pada Las Gesek (Friction Welding) Terhadap Kekuatan Sambungan Las Baja ST 42 Pembimbing I : Murjito, ST, MT iv

7 v

8 Malang, 22 Januari 2013 Yang telah disetujui oleh : Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing I Ir. Mulyono, MT Ir. Sudarman, MT vi

9 LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah : Nama : Irwan Budi Sukarno Nim : Tempat/Tanggal Lahir : Kediri, 02 Desember 1991 Jurusan : Teknik Mesin Fakultas : Teknik Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul Pengaruh Variasi Durasi Gesekan Pada Las Gesek (Friction Welding) Terhadap Kekuatan Sambungan Las Baja ST 42 yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi ( PLAGIASI ) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan / atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. Malang, 22 Januari 2014 Yang menyatakan, Irwan Budi Sukarno vii

10 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN STATUS TERAKREDITASI Pengaruh Variasi Durasi Gesekan Pada Las Gesek (Friction Welding) Terhadap Kekuatan Sambungan Las Baja ST 42 Irwan Budi sukarno, Murjito, Sudarman Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No.246 Tlp. (0341) Fax.(0341) Malang ABSTRAK Pengelasan gesek (friction welding) merupakan salah satu solusi dalam memecahkan permasalahan penyambungan logam yang sulit dilakukan dengan fusion welding (pengelasan cair).pada pengelasan gesek proses penyambungan dilakukan tanpa logam pengisi, dimana proses pengelasan terjadi akibat panas yang timbul dari gesekan dua benda yang dapat melumerkan kedua ujung benda kerja dan akhirnya terjadi proses penyambungan. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja ST 42, putaran 2500 Rpm dan variasi waktu gesekan 40, 50 dan 60 detik. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh hasil las gesek terhadap kekerasan dan kekuatan tarik. Dilakukan uji statistik (Two way anova) untuk mengetahui seberapa besar korelasi yang terjadi, dan didapatkan hasil untuk kekerasan nilai korelasinya adalah 0,853 dan kekuatan tarik nilai korelasinya adalah 0,872 dimana mendekati 1 korelasi semakin kuat. Dari hasil penelitian didapatkan, waktu 40,50 dan 60 detik nilai kekerasan logam induk 61 HRB, 61,5 HRB, 63,33 HRB mengalami penurunan kekerasan pada daerah HAZ 56,667 HRB, 52,722 HRB, 57,111 dan penurunan yang paling besar yaitu pada daerah las 51,833 HRB, 52,222 HRB, 54,556 HRB. Kekuatan tarik 14,425 kg/mm 2,15,274 kg/mm 2 mengalami peningkatan menjadi18,668 kg/mm 2, 26,305 kg/mm 2 dan peningkatan yang paling besar adalah 27,154 kg/mm 2 dan 32,245 kg/mm 2. Kata kunci : Pengelasan gesek,, Variasi waktu gesek, kekerasan, kekuatan tarik, Baja ST 42 viii

11 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN STATUS TERAKREDITASI Pengaruh Variasi Durasi Gesekan Pada Las Gesek (Friction Welding) Terhadap Kekuatan Sambungan Las Baja ST 42 Irwan Budi sukarno, Murjito, Sudarman Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No.246 Tlp. (0341) Fax.(0341) Malang ABSTRACT Friction welding (friction welding) is one of the solutions to solve difficult problems connecting metal performed by fusion welding (welding liquid). In the friction welding process of switching is done without filler metal, welding process which occurs as a result of the heat arising from the friction of two objects that can melt the two ends of the work piece and eventually switching process. The material use this research is a steel ST 42, round 2500 rpm and time variation of friction 40, 50 and 60seconds. This research was conducted to determine the effect friction duration of friction welding toward hardness and tensile strength. Statistical test(two-way ANOVA) to determine how much correlation exists, and hardness results obtained for the correlationis0.853 and tensile strength of the correlationvalueis0.872 which his close to 1the stronger the correlation. From the results, the time value of 40,50 and 60 seconds base metal hardness 61HRB, 61.5HRB, 63.33HRB hardness decreased to HRB at HAZ region, HRB, HRB and the biggest drop in the welding area is HRB, HRB, HRB. Tensile Strength, kg/mm 2, kg/mm 2 increased 18, 668 kg/mm 2, kg/mm 2 and the greatest improvement was kg/mm 2 and kg/mm 2. Keywords :Friction welding,,the time variation of friction, Hardness, Tensile strength, SteelST42 ix

12 KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahiim. Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah mengkaruniakan kasih dan anugerah-nya, sehingga penulisan tugas akhir dengan judul Pengaruh Variasi Durasi Gesekan Pada Las Gesek (Friction Welding) Terhadap Kekuatan Sambungan Las Baja ST 42"yang merupakan prasyarat dalam menyelesaikan pendidikan Strata Satu (S-1) pada Fakultas Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang, dapat selesai sesuai dengan waktu yang direncanakan. Diakui bahwa sejak tahap awal hingga selesainya penyusunan tugas akhir ini secara langsung maupun tidak langsung terlibat, penulis menerima banyak sekali bantuan dari pihak mulai dari materi, ide, data, moril sampai kepada spiritual dan tidak mungkin penulis selesaikan tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih pada pihak-pihak yang telah membantu, bekerja sama, memberikan dorongan, bimbingan, kepada pihak-pihak berikut: 1. Allah SWT yang selalu melimpahkan rahmat serta ridha nya kepada penulis. 2. Keluarga tercinta, Ayah Bambang Tri Ekodjuni dan IbuKaswati, tidak cukup rasa terima kasih untuk dituliskan karena sebagai motifasi terbesar penulis selama ini yang telah memberikan do a restu dan juga dukungan baik moril maupun materil. 3. Bpk. Muhadjir Effendi, M. AP., Selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang x

13 4. Bpk. Ir. Sudarman, MT Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 5. Bpk. Ir. Mulyono, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin-Universitas Muhammadiyah Malang. 6. Bpk. Murjito, ST, MT, selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana dalam membimbing penulis serta membererikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan Tugas Akhir ini. 7. Bpk. Ir. Sudarman, MT, selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana dalam membimbing penulis serta membererikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan Tugas Akhir ini. 8. Bpk.Ir. H. Ali Saifullah, MT, selaku dosen wali penulis yang telah banyak memberikan pengalamandanarahankepadapenulis. 9. Bpk. Dosen penguji yang telah memberikan pertanyaan-pertanyan, arahan, serta masukan-masukan kepada penulis, sehingga bisa untuk dijadikan acuan dan bekal di masa depan. 10. Segenap Bapak Ibu Dosen pengajar yang sudah banyak memberikan pelajaran dan pengalaman yang berharga untuk penulis. 11. Segenap pegawai TU Jurusan Teknik Mesin yang sudah memberikan pelayanan kepada penulis dan menerapkan kedisiplinan 12. Seluruh keluarga penulis khususnya Ibu Sumarlis, Eva, Ardi, Arif yang sudah banyak memotivasi penulis serta memberikan dukungan moril maupun materil. xi

14 13. Keluarga besar Sin-C tercinta yang sudah memberi dukungan kepada penulis hingga skripsi ini sampai selesai. 14. Keluarga besar d garanganz khususnya Huda, Beni, Latif, Subki, Eko, Giga, Teguh, Taufik, Pungky dan Samsul, yang banyak memberikan dukungan, canda tawa, dan banyak memberikan pengalaman kepada penulis. 15. Terima kasih untuk Arplosta yang spesial untuk penulis, yang sudah banyak memberi dukungan dan semangatnya selama ini sampai skripsi ini selesai. 16. Terima kasih untuk teman saya Teguh Susanto yang sudah banyak memotivasi dan membantu dalam menyelesaikan skripsi ini. 17. Semua sahabat-sahabat di rumah dan dimanapun kalian berada 18. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu dan telah berupaya penuh selama ini dalam memberikan bantuan dan dukungannya Sebagai penutup, penulis menyadari bahwa pelaksanaan perancangan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, penulis minta maaf jika terdapat banyak kesalahan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca. Semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi semua pihak. Amiin. Malang, 22 Januari 2014 (Irwan Budi Sukarno) xii

15 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i POSTER... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING... iv LEMBAR SURAT PERNYATAAN... vii ABSTRAK INDONESIA... viii ABSTRAK INGGRIS... ix KATA PENGANTAR... x DAFTAR ISI... xiii DAFTAR TABEL... xviii DAFTAR GAMBAR... xix DAFTAR BAGAN... xxii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI Baja Pengertian Baja Klasifikasi Baja... 7 xiii

16 2.2 Hasil Penelitian Terdahulu Pengelasan Pengelasan Gesek (Friction Welding) Kelebihan Proses Pengelasan Gesek (Friction Welding) Kelebihan Proses Pengelasan Gesek (Friction Welding) Prinsip Pengelasan Gesek (Friction Welding) Aplikasi Pengelasan Gesek (Friction Welding) Pengujian Kekerasan Prinsip Pengujian Pengujian Tarik Prinsip Pengujian Perilaku Mekanik Material Model Patahan BAB III METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Variabel Penelitian Diagram Alir Urutan Penelitian Populasi dan Sampel Waktu dan Tempat Penelitian Teknik Pengumpulan Data Alat dan Bahan Penelitian Alat Bahan Pelaksanaan Penelitian xiv

17 3.8.1 Persiapan Bahan Persiapan Peralatan Langkah-Langkah Pengelasan Pengujian Yang Dilakukan Pengujian Kekerasan Pengujian Tarik Analisa Data BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Hasil Eksperimen Hasil Pengujian Kekerasan Grafik Nilai Kekerasan Analisa Hasil Pengujian Kekerasan Data Hasil Pengujian Tarik Kekuatan Tarik Analisa Hasil Pengujian Tegangan Tarik Analisa Statistik Pengaruh hasil pengelasan gesek (friction welding) baja ST 42 menggunakan watu gesek 40, 50 dan 60 detik terhadap perbedaan peningkatan Kekerasan Uji Normalitas Uji Homogenitas Pengujian Hipotesis Untuk Perbedaan Tingkat Kekerasan Hasil Pengelasan Gesek (Friction Welding) Baja ST 42 Menggunakan Waktu xv

18 Gesek 40, 50 dan 60 Detik Pengaruh hasil pengelasan gesek (friction welding) baja ST 42 menggunakan watu gesek 40, 50 dan 60 detik terhadap perbedaan peningkatan Kekuatan Tarik Uji Normalitas Uji Homogenitas Uji Hipotesis Nihil (H0) Untuk Perbedaan Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan Gesek (Friction Welding) Baja ST Pengujian Hipotesis Untuk Perbedaan Timgkat Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan Gesek (Friction Welding) Baja ST 42 Menggunakan Waktu Gesek 40, 50 dan 60 Detik BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Curiculum Vitae Lampiran Tabel Naskah Publikasi Hasil pengujian kekerasan dari Lab. Teknik Mesin UMM Surat permohonan data tugas akhir xvi

19 Hasil pengujian tarik dari Lab. Struktur dan Bahan Konstruksi T. Sipil Universitas Brawijaya Surat keterangan telah melakukan penelitian dari Universitas Brawijaya xvii

20 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi Proses Pengelasan Logam Tabel 2.2 Skala Pada Metode Uji Kekerasan Rockwell Tabel 3.1 Model dan Desain Eksperimen Faktorial Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kekerasan Tabel 4.2 Nilai Kekerasan Rata-Rata Tabel 4.3 Hasil Pengujian Tarik Tabel 4.4 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Tabel 4.5 Hasil Uji Normalitas Data (Kekerasan) Tabel 4.6 Hasil Uji Homogenitas (Kekerasan) Tabel 4.7 Hasil Uji Two Way Anova Pengaruh Waktu-Kekerasan Tabel 4.8 Hasil Uji Normalitas Data (Kekuatan Tarik) Tabel 4.9 Hasil Uji Homogenitas (Kekuatan Tarik) Tabel 4.10 Hasil Uji-T Untuk Data Kekuatan Tarik Tabel 4.5 Hasil Uji Two Way Anova Pengaruh Waktu-Tegangan Tarik xviii

21 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Macam-Macam Sambungan Las Gambar 2.2 Skema Pengelasan Gesek Gambar 2.3 Aplikasi Las Gesek Gambar 2.4 Mekanisme Pengukuran Hasil Penjejakan Gambar 2.5 Hasil Indentasi Brinell Dalam Skala mm Gambar 2.6 Skematis Prinsip Indentasi Dengan Metode Vickers Gambar 2.7 Kurva Tegangan-Regangan Benda Uji Terbuat Dari Baja Ulet.. 21 Gambar 2.8 Kurva Tegangan-Regangan Benda Uji Terbuat Dari Baja Getas 22 Gambar 2.9 Grafik Tegangan-Regangan Beberapa Baja Gambar 2.10 Perbandingan Antara Kurva Tegangan-Regangan Rekayasa Dari Karbon Rendah (mild steel) Gambar 2.11 Ilustrasi Penampang Samping Bentuk Patahan Benda Uji Tarik Sesuai Dengan Tingkat Keuletan/Kegetasan Gambar 2.12 Tahapan Terjadinya Perpatahan Ulet Pada Sampel Uji Tarik Gambar 3.1 Mesin Bubut Emco Maxima V Gambar 3.2 Pencekam Spesimen (Berputar) Gambar 3.3 Pencekam Spesimen (Tidak Berputar) Gambar 3.4 Gergaji Gambar 3.5 Penggaris Gambar 3.6 Vernier Caliper Gambar 3.7 Stopwatch Gambar 3.8 Alat Uji Tarik xix

22 Gambar 3.9 Alat Uji Kekerasan Gambar 3.10 Baja ST Gambar 3.11 Bentuk Spesimen Sebelum dan Sesudah Dipotong Gambar 3.12 Pemasangan Spesimen (Berputar) Pada Penjepit (Chuck) Gambar 3.13 Pemasangan Spesimen (Tidak Berputar) Pada Penjepit Mata Bor45 Gambar 3.14 Posisi Spesimen Sebelum Pengelasan Gambar 3.15 Titik Penekanan Uji Kekerasan Gambar 3.16 Standart Spesimen Pengujian Tarik ASTM A Gambar 4.1 Bentuk Sambungan Las Waktu 40 Detik Gambar 4.2 Bentuk Sambungan Las Waktu 50 Detik Gambar 4.3 Bentuk Sambungan Las Waktu 60 Detik Gambar 4.4 Titik Pengujian Kekerasan Gambar 4.5 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 40 Detik, Gambar 4.6 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 40 Detik, Gambar 4.7 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 40 Detik, Gambar 4.8 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 50 Detik, Gambar 4.9 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 50 Detik, Gambar 4.10 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 50 Detik, Gambar 4.11 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 60 Detik, Gambar 4.12 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 60 Detik, Gambar 4.13 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 60 Detik, Gambar 4.14 Grafik Nilai Kekerasan Rata-Rata Gambar 4.15 Standart Spesimen Pengujian Tarik ASTM A Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Waktu-Kekuatan Tarik sambungan xx

23 Gambar 4.17 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 40 Detik, Gambar 4.18 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 50 Detik, Gambar 4.19 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 50 Detik, Gambar 4.20 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 50 Detik, Gambar 4.11 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 60 Detik, Gambar 4.12 Grafik Nilai Kekerasan Waktu 60 Detik, xxi

24 DAFTAR BAGAN Bagan 3.1 Skema penelitian Bagan 3.2 Diagram alir penelitian xxii

25 DAFTAR PUSTAKA Arikunto, S. (2010). Prosedur penelitian. Jakarta: PT. Rineka Cipta Inq. Alois Schonmetz, & Kari Gruber (1985). Pengetahuan Bahan Dalam Pengerjaan Bahan.Bandung: Aksara Amanto H. &Daryanto(2006), Ilmu Bahan. Jakarta: Bumi Aksara Sudria, Tata & Shinrokus Saito (2005). Pengetahuan Bahan Teknik.Jakarta: PT. Prandya Paramita. Budi, L. S., Husodo, N, Setyawati, S. B. & Mursid, M. Pengaruh Teknologi Las Gesek (Friction welding) Dala Proses Penyambungan Dua Buah Pipa Logam Baja Karbon Rendah. Surabaya: Institut Teknologi Surabaya. Haryanto, Poedji. Rekayasa Kepala Lepas (Tail-Stock) Mesin Bubut Sebagai Alat Penekan Untuk Las Gesek. Semarang: Politeknik Negeri Semarang Haryanto, P., Ismail, R., Jamari & Nugroho, S. Pengaruh Gaya Tekan, Kecepatan Putar Dan waktu Kontak Pada Pengelasan Gesek Baja ST 60 Terhadap Kualitas sambungan Las. Semarang: Politeknik Negeri Semarang. Nurcahyo, Eko. Analisa Pengaruh Waktu Gesekan Terhadap Struktur Mikro dan Sifat Mekanik (Uji Kekerasan & Kekuatan Tarik) Pipa Baja ASTM A106 Dengan Metode Friction Welding. Surabaya: Institut Teknologi Surabaya. Kusnaini, H. Analisa pengaruh Waktu Gesekan Terhadap Struktur Mikro Dan Distribusi Kekerasan Pada Pipa Air Low Carbon Steel Dengan Metode Direct-Drive Welding. Surabaya: Institut Teknologi Surabaya. xxiii

26 %20to%20their%20respective%20industries xxiv