TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH WAKTU GESEKAN DENGAN METODE DIRECT-DRIVE FRICTION WELDING TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK BAJA ST 41 SEBAGAI ALTERNATIF PENGGANTI PROSES PRODUKSI AS RODA SEPEDA MOTOR Oleh: Muhammad Husen Bahasa 2108 030 056 Dosen Pembimbing: Ir. Nur Husodo, M. Sc. PROGRAM STUDI DIPLOMA III JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011
Latar Belakang Tempa manual pada proses pembuatan as roda sepeda motor di industri kecil pasuruan diharapkan dirubah dengan menggunakan metode direct-drive friction welding yang mempunyai hasil penyambungan yang lebih kuat. LEMAH KUAT 2
Perumusan Masalah Penelitian ini menitik-beratkan pada pengaruh akibat variasi waktu gesekan pada saat pengelasan material dengan metode Direct-drive Friction Welding terhadap struktur mikro dan sifat mekanik material baja ST 41 dengan diameter as 12 mm dan segi enam 14 mm, yang akan digunakan sebagai alternatif pengganti proses produksi as roda sepeda motor di industri kecil Pasuruan. 3
Tujuan dan Manfaat Penelitian Mengetahui kekuatan sambungan terhadap variasi waktu gesekan saat pengelasan dengan metode direct-drive friction welding terhadap kekuatan tarik dan puntir pada baja ST 41 Mengetahui distribusi kekerasan terhadap hasil pengelasan pada daerah weld nugget, HAZ dan base metal Mengetahui struktur mikro akhir terhadap hasil pengelasan pada daerah weld nugget, HAZ dan base metal Salah satu alternatif pengganti metode tempa manual pada as roda sepeda motor produk industri kecil Pasuruan 4
Batasan Masalah Material yang digunakan adalah baja ST41 yang diasumsikan komposisi kimia yang homogen dan kedua permukaan saat pengelasan dianggap rata Kecepatan putaran chuck dianggap konstan saat fase gesekan dan proses dilakukan pada temperatur kamar (30º c). Seluruh pengukuran variabel pengelasan dianggap tepat seperti pada alat ukur dan kontak material saat pengelasan dinggap lurus Sifat mekanik ditentukan dengan uji kekerasan, uji tarik, uji puntir dan struktur mikro dengan uji metalografi. Kondisi peralatan yang digunakan saat pengambilan data diasumsikan terkalibrasi 5
Kajian Pustaka Landasan Teori As roda sepeda motor Baja karbon Difinisi pengelasan dan variasi las gesek 6
Kajian Pustaka Penelitian Terdahulu Wahyu Nugroho (2010) yang menyimpulkan bahwa pengaruh dari parameter tekanan gesek, tekanan tempa dan durasi gesekan dapat diketahui pada sifat mekanik dan struktur mikro, material yang digunakan adalah baja Karbon AISI 1045 Alfian Mahdi Firdaus (2010) yang menyimpulkan bahwa efek tekanan tempa pada pengelasan menghasilkan dimensi upset yang bervariasi, material yang digunakan adalah baja karbon AISI 1045 7
Kajian Pustaka Penelitian Terdahulu Anggi Aditya dan Maulana Fajeri (2011) yang membahas rancang bangun mesin Friction Welding yang menghasilkan produk as sepeda motor dan dibandingkan dengan produk tempa manual. Donny Audinandra, Haris Kusnaini, Eko Nurcahyo dan Dimas Angga (2011) menyimpulkan bahwa efek waktu gesekan pada pengelasan menghasilkan distribusi kekerasan dan kekuatan tarik yang bervariasi. 8
Diagram Alir Penelitian Start Identifikasi alat Studi literatur Pengumpulan data 1. Jenis alat 2. Proses terkait 1. Mesin las gesek 2. Material uji 3. Jenis pengujian Uji tarik Material baja ST 41 panjang poros 150 mm dengan diameter 12 mm Pembuatan material Uji Puntir Material baja ST 41 panjang poros 60 mm dengan diameter 12 mm dan segi enam ukuran 14 mm Uji kekerasan dan metalografi Material baja ST 41 panjang poros 50 mm dengan diameter 12 mm Persiapan mesin las B A 9
Diagram Alir Penelitian B A material Tekanan gesek 173,45 kg/cm 2 Waktu gesek (25,35,45,55)detik Tekanan tempa 1300 kg/cm 2 TIDAK Siap uji? YA Pengukuran upset dan lebar haz Uji tarik Uji Puntir Uji kekerasan Uji metalografi Analiasa data dan pembahasan KESIMPULAN FINISH 10
MESIN DIRECT-DRIVE FRICTION WELDING Alat
Alat Infrared Thermography Laser Pointer beam IR sensor LCD display Mode Button Measurement trigger Battray Cover Handle Grip 12
Analisa Uji Tarik Pengujian tarik didasarkan pada standart ASTM E8 Salah satu materila uji tarik yang telah melalui proses pengelasan metode Direct-Drive friction welding UJI TARIK specimen setelah uji tarik (patah sambungan) specimen setelah uji tarik (patah HAZ) 13
Analisa Uji Tarik Grafik waktu gesekan 25,35,45 dan 55 detik terhadap tekanan tempa 1300 kg/cm 2 14
Analisa Uji Puntir Pengujian puntir dalam percobaan ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan puntir hasil sambungan dengan metode direct-drive friction welding Salah satu material uji puntir yang telah melalui proses pengelasan metode Direct-Drive friction welding Grafik waktu gesekan 25,35,45 dan 55 detik terhadap tekanan tempa 1300 kg/cm 2 15
Analisa Uji Kekerasan Metode yang digunakan dalam uji kekerasan dalam pengujian ini adalah Rockwell skala A Salah satu specimen uji kekerasan yang telah melalui proses pengelasan metode Direct-Drive friction welding 16
Analisa Uji Kekerasan 17
Analisa Struktur Mikro pearlite ferrite Struktur mikro pada logam induk pearlite pearlite ferrite ferrite HAZ LAS Struktur mikro specimen dengan waktu gesekan 25 detik dan tekanan tempa 1300 kg/cm 2. pearlite HAZ LAS Struktur mikro specimen dengan waktu gesekan 35 detik dan tekanan tempa 1300 kg/cm 2. pearlite ferrite ferrite HAZ LAS Struktur mikro specimen dengan waktu gesekan 45 detik dan tekanan tempa 1300 kg/cm 2. HAZ LAS Struktur mikro specimen dengan waktu gesekan 55 detik dan tekanan tempa 1300 kg/cm 2. 18
Kesimpulan Metode directdrive friction welding K u a l i t a s p r o d u k P r o s e s Waktu relatif cepat Tidak memerlukan filler Semakin lama waktu gesek maka sifat mekanik sambungan las akan semakin membaik dengan pemberian tekanan tempa tertentu, akan tetapi sifat mekanik akan kembali menurun jika waktu terlalu lama (55 detik) Dengan meningkatnya waktu gesekan (25,35,45 detik) dengan pemberian tekanan tempa (1300 kg/cm 2 ), struktur pada logam las akan semakin membaik, namun bila waktu gesekan terlalu lama maka kondisi sebaliknya akan terjadi Hasil pengujian puntir (150 Nm) jauh lebih baik dari produk as roda industri kecil pasuruan (20 Nm) Menghasilkan lasan yang baik sehingga tidak patah pada sambungan melainkan pada HAZ pada waktu yang ideal (45 detik) dengan tekanan tempa (1300 kg/cm 2 ) 19
Saran 1. Hendaknya penelitian selanjutnya dilakukan dengan melakukan perubahan variabel tekanan gesek dan tekanan tempa. 2. Hendaknya dalam proses penyambungan as sepeda motor di industri kecil pasuruan beralih menggunakan metode direct-drive friction welding 20
TERIMA KASIH 21