BAB III METODE PENELITIAN Pada bab ini, akan dijelaskan mengenai tahapan-tahapan penelitian mengenai pengaruh varisi kecepatan terhadap pengelasan gesek (Friction Weding) dan proses perlakuan panas (Heat Treatment) terhadap kekuatan tarik aluminium 6061. Untuk lebih jelasnya tahapan-tahapan disajikan dalam diagram alir pada gambar 3.1 Gambar 3.1: Diagram alir penelitian 16
17 3.1 Studi Literatur Berdasarkan hasil penelitian terdahulu dengan berbagai macam variasi dalam pengelasan gesek serta meninjau dari berbagai literatur tentang proses yang akan dilaksanakan dalam penelitian ini, maka metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen yang bertujuan mengetahui pengaruh variasi kecepatan gesek dan solution heat treatment pada proses pengelasan gesek terhadap kekuatan tarik aluminium 6061, sehingga Terdapat tiga variabel dalam penelitian ini, yaitu variabel bebas, variabel terikat, dan variabel terkontrol. 3.1.1 Variabel Bebas Variabel bebas adalah variabel yang mempengaruhi atau yang menjadi sebab perubahannya atau timbulnya variabel dependen (terikat). (Prof. Dr. Sugiyono 2017: 4) Variabel bebas pada penelitian ini yaitu variasi kecepatan putar sebesar 745 Rpm, 1160 Rpm, dan 1800 Rpm. 3.1.2 Variabel Terikat Variabel terikat adalah variabel yang dipengaruhi atau akibat, karena adanya variabel bebas. (Prof. Dr. Sugiyono 2017: 4) Variabel terikat dalam penelitian ini adalah pengujian tarik ( Uji tarik standar ASTM E8 ) 3.1.3 Variabel Kontrol Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat konstan sehingga hubungan variabel independen terhadap dependen tidak dipengaruhi oleh faktor luar yang tidak diteliti. (Prof. Dr. Sugiyono 2017: 4) Adapun variabel kontrol dalam penelitian ini yaitu: 1. Beban penekanan konstan ( 10 kg )
18 2. Waktu penekanan konstan ( 90 second ) 3. Beban akhir (20 Kg) 4. Material Aluminium 6061 5. Diameter Aluminium 6061 sebesar 19 mm. 3.2 Alat dan Bahan Penelitian 3.2.1 Alat Peralatan yang digunakan untuk membentuk spesimen dalam pengujian adalah sebagai berikut: 1. Mesin Bubut Mesin bubut adalah mesin perkakas yang digunakan untuk memotong maupun mengurangi ukuran benda yang diputar. Bubut sendiri merupakan suatu pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang sejajar dengan sumbu putar benda kerja. Selain digunakan untuk pembubutan, mesin bubut dapat digunakan untuk proses pengelasan gesek (Friction Welding). Gambar 3.2: Mesin Bubut
19 2. Penjepit spesimen a. Penjepit spesimen berputar Penjepit atau chuck pada mesin bubut digunakan untuk mencekam atau menjepit spesimen agar tidak bergerak saat chuck berputar untuk proses pengelasan berlangsung. Gambar 3.3: Penjepit Spesimen Berputar a. Penjepit spesimen tidak berputar Penjepit ini memmanfaatkan mata bor (Drill Chuck) yang di tempatkan pada kepala lepas (Tail Stock) dan digunakan untuk menjepit spesimen yang tidak berputar yang nantinya menekan spesimen untuk proses pengelasan. Gambar 3.4: Penjepit Spesimen Tidak Berputar
20 3. Gergaji otomatis Digunakan untuk memotong benda kerja secara otomatis sesuai ukuran yang ditetapkan. Gambar 3.5: Gergaji Otomatis 4. Penggaris Digunakan untuk mengukur panjang spesimen sesuai ukuran yang ditetapkan. Gambar 3.6: Penggaris
21 5. Jangka sorong (Vernier Caliper) Digunakan untuk mengukur panjang dan diameter spesimen sebelum di potong dan sesudah di potong. Gambar 3.7: Jangka Sorong 6. Stopwatch Digunakan untuk menghitung waktu gesek pada saat proses pengelasan dan pada saat proses penekanan akhir. Gambar 3.8: Stopwatch
22 7. Pulley Digunakan untuk pengganti Hand Whell pada Tail Stock mesin bubut untuk mekanisme pembebanan pengelasan gesek. Gambar 3.9: Pulley 8. Tali Baja ( tali seling ) Digunakan untuk mengikat beban yang dihubungkan ke pulley agar terjadi penekanan saat pengelasan. Gambar 3.10: Tali Baja ( tali seling ) 9. Besi kotak 1,5 x 1,5 cm Digunakan untuk kerangka mekanisme pembebanan yang disesuaikan pada dudukan mesin bubutk untuk proses pengelasan.
23 Gambar 3.11: Besi Kotak 1,5 x 1,5 cm 10. Beban Beban yang digunakan seberat 10 Kg yang dihubungkan langsung ke seling yang terhubung langsung ke pulley agar terjadi penekanan saat pengelasan gesek berlangsung. Gambar 3.12: Beban 11. Alat uji tarik Alat uji tarik merupakan alat uji mekanik untuk mengetahui kekuatan bahan atau material terhadap gaya tarik yang diberikan. Dalam pengujiannya, spesimen uji ditarik sampai putus, sehingga
24 mampu di analisa ketahanan suatu material terhadap kekuatan tarik yang diberikan. Gambar 3.13: Alat Uji Tarik Shimadzu Corporation Spesifikasi alat pengujian tarik adalah sebagai berikut: Merek Model Nomor mesin Kapasitas : Shimadzu Corporation : UH-300 knx C1 380 V : 1240353H0074 : 300 kn Tahun pembuatan : 2015 Buatan : Jepang 3.2.2 Bahan Yang Digunakan Dalam Penelitian Bahan yang digunakan yaitu aluminium 6061 berbentuk silinder pejal dengan diameter 19 mm, aluminium 6061 memiliki kekuatan
25 tarikmaksimal sebesar 150 Mpa (22 ksi), dan memiliki persentase kandungan sebagai berikut: Tabel 3.1. Persentase Kandungan Aluminium 6061 Gambar 3.15. Aluminium 6061 Sebelum Dibentuk Untuk Spesimen Pengelasan
26 3.3 Pembentukan Spesimen Pengelasan Gesek Pembentukan spesimen dengan memotong aluminium 6061 berdiameter 19 mm dengan panjang 100 cm sebanyak 10 buah spesimen. Selanjutnya meratakan kedua permukaan spesimen (facing) menggunakan mesin bubut. Pemotongan spesimen yang akan dibuat berdasarkan standar ASTM E8. Sebelum dipotong Sesudah dipotong Gambar 3.15: Pemotongan spesimen aluminium 6061 3.4 Proses Pengelasan 3.4.1 Persiapan mekanisme pembebanan pada tail stock mesin bubut Mekanisme ini untuk mendapatkan gaya penekanan pada proses pengelasan gesek, engkol pemutar pada tail stock diganti dengan pulley yang dihubungkan dengan tali ( selling ) yang ujung tali diberi beban. Beban akan turun dan memutar pulley sehingga menggerakkan poros tail stock untuk bergerak maju mendorong benda kerja yang di jepit arbor pada ujung tail stock, selanjutnya proses pengelasan berlangsung.
27 Gambar 3.16: Mekanisme Pembebanan 3.4.2 Langkah-Langkah Pengelasan Langkah-langkah dalam pengelasan gesek (friction welding) pada mesin bubut yaitu memastikan mesin bubut berfungsi secara normal, kemudian memasang aluminium 6061 pada chuck dan arbor, pastikan material terpasang dengan pas dan kencang. Atur kecepatan putar mesin bubut sesuai dengan kecepatan yang sudah di tetapkan yaitu 740 Rpm, 1160 Rpm, dan 1800 Rpm. Kaitkan beban yang sudah disediakan yaitu seberat 10 Kg ke tali (seling) yang terhubung langsung terhadap pulley dan mengatur ketinggian beban. Siapkan stopwatch dan atur pada waktu 00.00. yang paling penting pastikan semua dalam keadaan aman. Hidupkan mesin bubut dan lepas beban sambil mencatat semua proses pengelasan gesek yang dilakukan. Matikan mesin bubut sesuai waktu yang ditentukan yaitu 90 detik kemudian menambah pembebanan sampai pulley tidak berputar lagi. Gambar 3.17: Pemasangan Benda Uji pada spindle dan drill chuck
28 Gambar 3.18: Proses Pengelasan Gesek (friction welding) 3.5 Pembuatan Spesimen Uji Tarik Setelah proses pengelasan gesek dilakukan, maka dilanjutkan dengan pembuatan spesimen uji tarik sesua standar ASTM E8. Langkah-langkah pembuatannya yaitu meratakan hasil pengelasan gesek (weld nugget) menggunakan mesin bubut. Membubut spesimen yang awalnya berdiameter 19 mm menjadi 12,5 sepanjang 56 mm dan membuat radius 10 mm disetiap ujung spesimen (sesuai standar ASTM E8). Gambar 3.19: Hasil Pengelasan Gesek Gambar 3.20: Spesimen Uji Tarik
29 3.6 Pengujian Tarik Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik dari hasil pengelasan gesek yang dilakukan. Pengujian tarik dilakukan dengan membari beban tarik pada spesimen secara perlahan-lahan sampai benda uji terputus atah patah. Mesin uji tarik yang digunakan pada pengujian ini adalah Universal Testing Machine dengan tipe UH-300kNX CI 380V, dengan merek SHIMADZU CORPORATION buatan Jepang. Prosedur pengujian tarik sebagai berikut, benda uji dijepit pada ragum uji tarik sebelumnya diketahui luas penampangnya dan panjang awal. Adapun langkah-langkah pengujiannya yang pertama menandai spesimen sesuai dengan variasi kecepatan 746, 1160, dan 1800 Rpm. Mengukur dimensi dari benda uji dengan menggunakan jangka sorong dan membuat gambar benda uji lalu memasukkan dimensi yang ada pada lembar data. Menandai gauge length ( jarak ukur ) berupa jarak antara dua titik pada benda uji, selanjutnya membuat jarak ukur yang simetris dengan mengacu pada standart ASTM E8. Kemudian memasang benda uji dengan hati-hati pada mesin uji tarik. Selanjutnya memulai penarikan dan mengamati dengan seksama mekanisme defermasi yang terjadi pada benda uji serta tampilan grafik beban perpanjangan yang terlihat pada recorder hingga terjadi beban maksimum dan dilanjutkan necking lalu perpatahan. Menandai pada grafik beban perpanjangan titik-titik terjadinya beban maksimum dan perpatahan. Setelah benda uji mengalami perpatahan, lepas benda uji dari mesin uji tarik. menyatukan kembali patahan benda uji dan mengukur panjang akhir (Lf) antara dua titik. Kemudian mengukur diameter akhir benda uji yang mengalami necking dan mencatat hasil pengukuran. Mencatat karakteristik dan memfoto patahan yang terjadi, kemudian melanjutkan pengujian untuk material yang lainnya.