JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA Oleh : Dwi Agus Santoso

Transkripsi

1 JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011 ANALISA PENGARUH TEKANAN TEMPA TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK BAJA ST 41 (Diameter 14 mm dan Kepala Tumpi 50 mm) DENGAN METODE DIRECT-DRIVE FRICTION WELDING SEBAGAI ALTERNATIF PEMBUATAN FRONT SPRING PIN T-120 Oleh : Dwi Agus Santoso PEMBIMBING Ir. Nur Husodo, M.Sc

2 Perumusan Masalah Penyambungan suatu poros material baja ST 41 (diameter poros 14 mm dengan pelat baja berbentuk tumpi diameter 50 mm) menggunakan metode Direct Drive Friction Welding akan menghasilkan produk front spring T- 120, yang kemudian struktur mikro dan sifat mekaniknya diamati dengan melakukan distribusi kekerasan, uji tarik dan puntir dan hasil kekuatan pada uji puntir akan dibandingkan dengan produk lokal dari industri kecil

3 Batasan Masalah 1. Material yang digunakan untuk penelitian ini adalah baja ST 41 yang diasumsikan dengan komposisi kimia yang homogen 2. Material yang kedua menggunakan baja SPHC yang juga diasumsikan dengan komposisi kimia yang homogen tanpa proses deep drawing. 3. Kedua permukaan material diasumsikan rata pada saat proses pengelasan. 4. Proses pengelasan gesek langsung dilakukan pada temperatur kamar 30 0 C. 5. Kontak kedua benda kerja pada saat gesekan dan penempaan dianggap simetri. 6. Seluruh pengukuran variable pengelasan dianggap tepat seperti pada alat pengukuran, 7. Kecepatan putas chuck dianggap konstan pada saat fase gesekan 8. Tekanaan hidraulik ditentukan pada saat presure gauge 9. Sifat mekanik hasil las ditentukan dengan distribusi kekerasan, kekuatan tarik dan kekuatan puntir. 10. Kondisi peralatan yang digunakan saat pengambilan data, diasumsikan terkalibrasi.

4 Tujuan dan Manfaat Untuk mengetahui kekuatan material dengan pengaruh variasi tekanan tempa pada saat pengelasan Direct Friction Welding terhadap kekuatan tarik dan kekuatan puntir pada material baja ST 41 dan juga guna mengetahui distribusi kekerasan terhadap hasil pengelasan pada daerah weld nugget, HAZ dan Base metal, dan juga struktur mikro akhir yang terbentuk dari material baja ST 41 terhadap pengelasan direct drive friction welding. Membandingkan hasil produk antara penyambungan friction welding dari pengelasan SMAW dengan friction welding tanpa menggunakan proses piercing.

5 Digram Alir METODOLOGI Mulai Studi Lapangan Studi Literatur Pembuatan spesimen untuk simulasi pada setiap pengujian Persiapan mesin las gesek langsung Persiapan material poros baja ST 41 (panjang 113 mm dan diameter 14 mm) dan pelat tumpi (diameter 50 mm dan panjang 0,5 mm) B A

6 B METODOLOGI A Proses Pengelasan Tekanan gesek : 127,55 kgf/cm 2 Waktu gesek : 35 detik Tekanan tempa : 829 ; 892,3 ; 956,63; 1020,4 kgf/cm 2 No = error Siap Uji? Yes Completed Uji Tarik Uji Kekerasan dan pengamatan struktur mikro Uji Puntir Analisis Data dan Pembahasan Kesimpulan Selesai

7 Material Benda Uji KOMPOSISI Benda uji pada penelitian ini adalah baja karbon rendah, faktor utama yang mempengaruhi sifat dari baja karbon adalah kandungan karbon dan mikrostruktur yang ditentukan oleh komposisi baja, seperti : Si, Mn, P, S, Cr, Ni, dan Cu. Material ini mempunyai komposisi yang sesuai dengan sertifikat material. Size Chemical Composition/Analysis (%) C Mn Si P S Ø1/

8 DIMENSI Benda uji yang digunakan pada penelitian ini Baja ST 41 porosnya berbentuk silinder pejal Ø = 14 mm Dimensi benda untuk uji puntir adalah Ø = 14 mm dan panjangnya = 113 mm dengan plat baja Ø = 50 mm dan panjangnya = 0,5 mm.(gambar 3.2) Dimensi benda untuk uji kekerasan dan metalografi berbentuk poros silinder pejal Ø = 14 mm dan panjangnya = 50 mm.(gambar 3.3) Dimensi benda untuk uji tarik berbentuk poros silinder pejal Ø = 14 mm dengan panjang = 150 mm. (gambar 3.4)

9 Analisa dan Pembahasan Hasil proses friction dan forging pada Sifat mekanik Friction Forging Pengukuran No. Tekanan gesek kgf/cm 2 Waktu gesek (detik) Temp (ºC) Tekanan tempa kgf/cm 2 Upset (mm) HAZ (mm)

10 Hasil Pengujian Tarik UTS N/mm Grafik tekanan tempa terhadap kekuatan tarik pada uji tarik Tekanan Tempa

11 kgf.m Hasil proses friction dan forging pada uji puntir Friction Forging Pengukuran No. Tekanan gesek kgf/cm 2 Waktu gesek (detik) Temp (ºC) Tekanan tempa kgf/cm 2 Upset (mm) HAZ (mm) Toris kgf.m Tekanan Tempa

12 Hasil pengujian kekerasan Friction Forging Titik identasi (HRA) No TekanaG esek kgf/cm² Waktu gesek (detik) Temp (ºC) Tekanan Tempa kgf/cm² Logam induk HAZ LAS

13 Analisa struktur mikro pada logam lasan

14

15

16

17

18 Kesimpulan Berdasarkan data dan grafik dari hasil pengujian didapat semakin besar tekanan tempa, jadi menghasilkan kekuatan yang tinggi pada sambungan lasan. Pada pengujian tarik tekanan tempa tertinggi kgf/cm2 diperoleh harga pada UTS N/mm2 Pada pengujian puntir dimana parameter tekanan tempa 829, 892.3, dan kgf/cm2 dengan tekanan gesek 127,55 kgf/cm2 dan waktu gesekan 35 detik, dan akan diperoleh kekuatan sambungan yang tinggi dengan harga torsi 16 kgf.m, sedangkan untuk produk lokal diperoleh harga torsi diatas 20 kgf.m. Penyambungan menggunakan Direct Drive Friction Welding bisa dijadikan alternatif pengganti dalam pembuatan spring pin T 120 (Kepala Tumpi), meskipun harga kekuatan pada hasil produk yang diperoleh masih kalah dengan pengelasan SMAW, setidaknya harga kekuatannya hampir mendekati harga kekuatan yang diperoleh las SMAW, tetapi lebih sederhana dan mudah dalam proses produksi dengan friction welding karena tidak menggunakan filler dan tidak melakukan proses piercing lagi.

19 Saran Hendaknya untuk penelitian kedepannya dalam pembuatan produk spring pin T-120 (kepala tumpi) yang baik menggunakan Direct drive friction welding adalah dengan parameter tekanan tempa yaitu 829, 892.3, dan kgf/cm2 dengan tekanan gesek 127,55 kgf/cm2 dan waktu gesekan 35 detik. Dalam proses percobaan perlu diperhatikan adanya akselerasi pengereman dan penempaan Lebih baik kalau menggunakan mesin yang baru saja dikarenakan mesin yang lama banyak ditemukan kendalakendala yang dapat menghambat penelitian

20