PENGARUH BENTUK PROBE PADA TOOL SHOULDER TERHADAP METALURGI ALUMINIUM SERI 5083 DENGAN PROSES FRICTION STIR WELDING Zulkifli Edward 4105 100 017 Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Latar Belakang Aluminium seri 5083 banyak digunakan di industri perkapalan Pengelasan aluminium secara konvensional GMAW dan GTAW banyak terjadi porositas dan deformasi, untuk meminimumkannya maka digunakan proses FSW (friction stir welding) Untuk meminimumkan biaya maka digunakan modifikasi tool dari bahan baja K-100 yang akan digunakan pada mesin frais sebagai mesin penggerak
Latar Belakang Biaya pengelasan FSW lebih murah dibandingkan pengelasan GMAW dan GTAW [Megantoro.2011] - Biaya untuk pengelasan FSW = Rp 25.700/meter - Biaya untuk pengelasan GTAW = Rp 89.710/meter - Biaya untuk pengelasan GMAW = Rp 41.664/meter
Perumusan Masalah Berapakah parameter tetap dari tekanan tool, RPM, kecepatan travel, dan sudut inklinasi yang sesuai untuk aluminium seri 5083 untuk bentuk probe yang berbeda? Bagaimana pengaruh bentuk probe lingkaran (cylindrical), segi empat (square) atau segitiga (triangle) yang dapat menghasilkan metalurgi yang baik untuk jenis aluminium seri 5083?
Tujuan Mengetahui parameter tetap dari tekanan tool, RPM, kecepatan travel, dan sudut inklinasi yang sesuai untuk aluminium seri 5083 untuk probe yang berbeda. Mengetahui pengaruh bentuk probe lingkaran (cylindrical), segi empat (square), atau segi tiga (triangle) pada tool shoulder yang dapat menghasilkan metalurgi yang baik untuk jenis aluminium seri 5083.
Hipotesis Bentuk probe yang menghasilkan pulses (pukulan) terbanyak antara tool shoulder dengan work piece memiliki hasil las yang lebih baik.
TINJAUAN PUSTAKA
Friction Stir Welding (FSW) Friction stir welding adalah teknik penggabungan dua material tanpa menggunakan filler metal. Ditemukan oleh Wayne Thomas dan kawan-kawan di The Welding Institute pada tahun 1991. Mempunyai alat pengelasan yang terdiri dari shoulder dan pin yang dimasukkan ke dalam sambungan material yang akan di las. Panas dihasilkan dari alat yang berputar dan berjalan sepanjang sambungan material yang akan di las.
Friction Stir Welding (FSW) Ilustrasi proses pengelasan Tool with pin
Friction Stir Welding (FSW) Dibandingkan dengan teknik pengelasan yang lain, FSW tidak memerlukan shielding gas / flux, sehingga lebih ramah lingkungan FSW juga membutuhkan energi yang lebih sedikit dibandingkan pengelasan konvensional. Input panas yang rendah mengurangi kemungkinan distorsi pada hasil pengelasan.
Friction Stir Welding (FSW) Jenis distorsi pada pengelasan
Friction Stir Welding (FSW) Perbandingan hasil pengelasan FSW dan GMAW
Friction Stir Welding (FSW) Contoh pre fabrication panel pada bangunan atas dengan proses FSW
METODOLOGI PENELITIAN
Tools yang Digunakan Tool terdiri dari 2 bagian shoulder dan pin berbentuk lingkaran (cylindrical), segi tiga (triangle), dan segi empat (square). Tool terbuat dari K100 Bohler.
Proses Pengelasan Tahap Persiapan Dimulai dari pembersihan alur las hingga pemasangan tool ke mesin milling.
Proses Pengelasan Tahap Pengelasan Dimulai dengan mengoperasikan mesin milling dengan RPM yang diinginkan dan tool mulai bergerak maju.
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengelasan Pada Bagian Face dan Root Pada Variasi Pin Berbentuk Lingkaran, Segitiga, dan Segi- Empat. 1. Menggunakan pin Lingkaran 2. Menggunakan pin segi empat
Hasil Pengelasan Pada Bagian Face dan Root Pada Variasi Pin Berbentuk Lingkaran, Segitiga, dan Segi- Empat. 3. Menggunakan pin segitiga
Hasil Dari Radiografi. Pada variasi pin lingkaran (straight cylindrical) terdapat cacat incomplete penetration, sedangkan pada variasi pin segitiga (triangle) dan segi empat (square) tidak ditemukan indikasi cacat pengelasan.
Hasil Dari Makro Etsa Pada Variasi Pin Berbentuk Lingkaran.
Hasil Dari Makro Etsa Pada Variasi Pin Berbentuk Segitiga.
Hasil Dari Makro Etsa Pada Variasi Pin Berbentuk Segi Empat.
Hasil Dari Foto Mikro Pada Variasi Pin Berbentuk Lingkaran
Hasil Dari Foto Mikro Pada Variasi Pin Berbentuk Segitiga
Hasil Dari Foto Mikro Pada Variasi Pin Berbentuk Segi Empat
Pada pengujian radiografi terdapat cacat pengelasan menggunakan variasi pin lingkaran (straight cylindrical) hampir sepanjang pengelasan. Sedangkan ketika menggunakan variasi pin segi empat (square) terdapat cacat pengelasan di awal dan akhir pengelasan. Ketika menggunakan variasi pin segitiga (triangle) tidak terdapat cacat pengelasan. Pada pemeriksaan makro etsa terdapat cacat tunnel defect ketika menggunakan variasi pin lingkaran (straight cylindrical). Sedangkan pada variasi pin segitiga (triangle) dan segi empat (square) tidak terdapat cacat.
Pada pemeriksaan foto mikro diketahui bahwa penyusun aluminium 5083 adalah Mg2Si ditunjukkan pada partikel berwarna gelap dengan ukuran lebih kecil sementara partikel Al3Ni ditunjukkan pada partikel berwarna sedikit gelap dengan ukuran lebih besar. Ukuran butir ketika menggunakan variasi pin segi empat (square) adalah yang paling besar dibandingkan dengan variasi pin lingkaran (straight cylindrical) dan segitiga (triangle), karena menerima heat input yang lebih besar sehingga ukuran butir lebih berkembang.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Hasil pengujian radiografi menunjukan penggunaan variasi pin lingkaran (straight cylindrical) terdapat cacat pengelasan sepanjang pengelasan. Sedangkan pada variasi segi empat (square) hanya pada awal dan akhir pengelasan. Dan pada penggunaan pin segitiga (triangle) tidak terdapat cacat pengelasan. Untuk pengujian makro terdapat tunnel defect ketika menggunakan pin lingkaran (straight cylindrical) sementara pada pin segitiga (triangle) dan segi empat (square) tidak ditemukan tunnel defect.
Kesimpulan Untuk pengujian mikro etsa, penggunaan pin segi empat (square) memiliki butiran paling besar. Sedangkan pada penggunaan pin segitiga (triangle) dan pin lingkaran (straight cylindrical) perbedaan ukuran butir tidak terlihat signifikan. Dari ketiga pengujian yang dilakukan didapati bahwa pin segitiga memiliki hasil yang terbaik, karena tidak terdapat cacat pengelasan dan ukuran butir lebih halus sehingga memiliki nilai kekuatan (strength) tinggi.
Saran Adapun saran untuk tugas akhir ini adalah untuk hasil yang lebih baik ketika menggunakan variasi pin berbentuk lingkaran (straight cylindrical) adalah dengan cara menambahkan depth plunge shoulder atau menambah tilt angle. Diharapkan dengan cara ini bisa menambah heat input, sehingga penetration bertambah. pengelasan Untuk hasil yang lebih valid sebaiknya ditambah dengan pengujian merusak (destructive test)