PENGARUH PENGELASAN ALUMINIUM 5083

Transkripsi

1 PENGARUH PENGELASAN ALUMINIUM 5083 TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN BIAYA PENGELASAN DENGAN PERBEDAAN DIAMETER TOOL SHOULDER PADA FRICTION STIR WELDING (FSW) Lukytoardi Megantoro NRP Dosen Pembimbing Wing Hendroprasetyo A.P.,ST, M.Eng. NIP FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN 2011

2 LATAR BELAKANG Weldability rendah Sukar dilas dengan pengelasan busur (GTAW & GMAW) Aluminium Ketahanan korosi tinggi Ringan Ductility tinggi Proses Pengelasan Friction Stir Welding (FSW)

3 PERUMUSAN MASALAH Pengaruh Friction Stir Welding dengan perbedaan diameter shoulder Terhadap sifat mekanis? Berapa biaya pengelasan Friction Stir Welding dibanding dengan pengelasan busur?

4 MANFAAT Manfaat yang diharapkan dapat diambil dari pengerjaan Tugas Akhir ini adalah dapat memberikan verifikasi secara akademis mengenai ukuran Diameter Tool Shoulder, RPM dan Travel Speed yang baik pada pengelasan aluminium 5083 dengan metode Friction Stir Welding (FSW) terhadap sifat mekanis dan biaya pengelasan.

5 HIPOTESIS Semakin besar Diameter Shoulder maka Mechanical properties hasil pengelasan akan semakin baik Biaya pengelasan Friction Stir Welding jauh lebih murah dari pada biaya pengelasan GTAW & GMAW

6 BATASAN MASALAH Material: Aluminium 5083 dengan tebal 4 mm Pengelasan Friction Stir Welding dg Square Groove (I) Parameter: a) RPM (1500) b) Travel Speed (0,3 mm/s) c) Tool Inclined Angle (2 ) d) Shoulder Deep Plunge (0,2 mm) Diameter Shoulder 16 mm, 18 mm dan 20 mm Pengujian: a) Pengujian Tarik b) Pengujian Tekuk c) Pengujian Kekerasan d) Pengujian Keausan Probe e) Pengujian Radiografi (tambahan)

7 FRICTION STIR WELDING

8 FRICTION STIR WELDING Tampak depan dan samping pengelasan [Khaled,2005].

9 CARA KERJA FRICTION STIR WELDING

10 PARAMETER PENGELASAN Welding speed (mm/s) Rotational speed (rpm) Axial force (KN) atau Shoulder Deep Plunge Tool geometry a. D/d ratio of tool b. Pin length [mm] c. Tool shoulder diameter, D [mm] d. Pin diameter, d [mm] e. Tool inclined angle [degrees]

11 TOOL GEOMETRY Bahan tool adalah HSS (High Speed Steel) Tool Geometry [Elangofan, 2007].

12 ZONA ZONA PADA FRICTION STIR WELDING (1) a. Stir Zone atau Nugget Zone Adalah zona dimana terjadi pencampuran atau pengadukan untuk menggebungkan kedua material yang disebut juga dengan zona aduk. b. Flow Arm Zone Adalah zona yang berada di sekitar stir zone yang terserett oleh shoulder yang menjadi batas pengelasan dari FSW. c. Thermo Mechanical Affected Zone (TMAZ) Adalah Zona terpengaruh panas dan adukan pada daerah las-lasan. d. Heat Affected Zone (HAZ) Adalah zona terpengaruh panas, zona inii umum terjadi pada semua jenis pengelasan

13 ZONA ZONA PADA FRICTION STIR WELDING (2) Daerah-daerah pada Friction Stir Welding [Mishra,2007].

14 CACAT HASIL PENGELASAN FSW Jenis jenis cacat pada Friction Stir Welding [Zettler, 2003].

15 KELEBIHAN FRICTION STIR WELDING (FSW) Bebas Porosity dan hot crack. Memungkinkan untuk melakukan penyambungan beda material. Fine-grained microstructure dan memiliki mechanical properties yang baik. Aman dan ramah lingkungan (tidak ada spater, gas shielding dan UV radiation). ) Prosesnya yang simpel dan memakan biaya yang rendah. Dapat digunakan untuk mengelas semua jenis material. Diikuti oleh perkembangan bahan tool

16 KELEMAHAN FRICTION STIR WELDING (FSW) Dibutuhkan backing plate/backing bar. Adanya key hole pada akhir pengelasan. Dibutuhkan rigid clamp system. Dibutuhkan meja kerja saat melakukan pengelasan. Tidak dapat digunakan pada semua posisi ii pengelasan. Kecepatan pengelasan relatif lebih rendah daripada jenis pengelasan yang lain.

17 Mengapa harus menggunakan Friction Stir Welding? Waktu pengelasan Menghemat e 15% jam orang gpe per ton rate dibandingkan d a pengelasan busur biasa (arc welding) [Fred Delany, TWI]. Kekuatan Tarik Memiliki kekuatan tarik lebih baik dari pada GTAW. Biaya Pengelasan Biaya pengelasan yang lebih rendah dari GTAW & GMAW Perbandingan FSW dengan pengelasan busur (arc welding) [TWI,2005].

18 PENGUJIAN Pengujian tekuk (bending test) Menggunakan AWS D1.2.Jumlah specimen ada 4 buah, 2 face bend dan 2 root bend. Pengujian tarik (tensile test) Menggunakan AWS D1.2. Jumlah specimen ada 3 sesuai persyaratan dari AWS. Pengujian kekerasan (microhardness test) Pengujian menggunakan microhardness vickers dengan total 24 titik pada setiap specimen. Pengujian Keausan probe Pengujian ini dilakukan dengan mengelas sepanjang 1 meter kemudian probe ditimbang dan diukur diameter pinnya.

19 PENGUJIAN RADIOGRAFI Hasil pada pengujian ini muncul indikasi wormholes pada semua diameter shoulder (16 mm, 18 mm dan 20 mm), tetapi pada diameter shoulder 20 mm memiliki cacat worm holes yang terbesar

20 PENGUJIAN RADIOGRAFI Macam-macam bentuk probe [Padmanaban, 2009]. Hasil pengelasan berbagai bentuk probe [Padmanaban, 2009].

21 PENGUJIAN TARIK Streng gth (MPa) Tensile Strength Diameter Shoulder (mm) Yield Strength Ultimate Strength Grafik nilai kekuatan tarik terhadap diameter shoulder.

22 PENGUJIAN TARIK Ultimate Strength 16 mm 168, 57 MPa 18 mm 226,07 MPa 20 mm 128,44 Mpa Pada pengelasan shoulder 18 mm dan 16 mm, daerah patahan tidak disebabkan oleh cacat wormholes tetapi disebabkan oleh cacat kissing bonds pada daerah TMAZ pengelasan. Cacat ini menimbulkan konsentrasi tegangan yang tinggi akibatnya daerah kissing bonds menjadi titik awal patahan pada saat pengujian tarik dilakukan.

23 PENGUJIAN TEKUK Grafik Face Bend Face Bend An ngle Face Bend Angle Grafik face bend terhadap diameter shoulder. Dimeter Shoulder (mm) 30 Grafik Root Bend Grafik root bend terhadap diameter shoulder. Root Be end Angle Root Bend Angle Dimeter Shoulder (mm)

24 PENGUJIAN TEKUK 16 mm 47 Face Bend 18 mm mm 67,5 Sambungan face yang lemah pada 16 mm. 16 mm 28,5 Root Bend 18 mm mm 5 Adanya kissing i bond dan wormholes.

25 PENGUJIAN KEKERASAN Grafik Hardness 180 ckers Mic crohardness Vi Base Metal HAZ TMAZ Weld Nugget Diameter 16 Diameter 18 Diameter 20 Grafik nilai kekerasan Vickers pada ketiga diameter.

26 PENGUJIAN KEKERASAN Kekerasan yang paling tinggi terdapat pada hasil pengelasan diameter 18 mm Kekerasan terrendah terdapat pada hasil pengelasan diameter 20 mm. Kekerasan berangsur turun dari base metal, TMAZ, HAZ dan akhirnya sangat lemah pada daerah Weld Nugget. Penyebab dari trend yang ditampilkan ini adalah penjagaan parameter yang kurang konstan pada setiap test couponnya.

27 PENGUJIAN KEAUSAN PROBE Pada pengujian ini dilakukan dengan cara digunakan pada pengelasan sepanjang 1 meter. Yang dihitung dalam pengujian ini adalah pengurangan berat dan diameter pin. Pengurangan berat yang hanya berkisar antara 0,01 0,02 gr saja. Pengurangan diameter pin juga tidak terjadi.

28 BIAYA PENGELASAN Biaya Pengelasan FSW Rp /meter) Biaya Pengelasan GTAW Rp /meter Biaya Pengelasan GMAW Rp /meter

29 KESIMPULAN Dari semua pengujian yang telah dilakukan dapat disimpulkan, bahwa: Probe dengan diameter 18 mm yang paling baik kuat tarik 226 MPa, sudut tekuk sampai dengan 80, dan kekerasan 133 HV pada daerah HAZ. Biaya pengelasan FSW termurah (Rp7000/meter) daripada biaya pengelasan GTAW dan GMAW.

30 SARAN 1. Sebaiknya menggunakan probe yang Threaded Cylindrical (pin dengan ulir) agar mendapatkan hasil yang bebas dari cacat (wormholes dan incomplete fusion) 2. Pada saat pengelasan sebaiknya terlebih dahulu mengkalibrasi ukuran masukan shoulder deep plunge, agar ukuran pengelasan dapat berjalan dengan penetrasi yang penuh untuk menghindari cacat kissing bond pada root. 3. Penjagaan parameter yang konstan untuk setiap test coupon sangat diperlukan agar trend yang dibentuk lebih seragam. Dengan terpenuhinya kedua hal diatas maka akan mendapatkan kualitas hasil pengelasan yang diharapkan tanpa adanya cacat wormholes dan kissing bond.