TUGAS AKHIR Pengaruh Variasi Arus terhadap Struktur Mikro, Kekerasan dan Kekuatan Sambungan pada Proses Pengelasan Alumunium dengan Metode MIG Diajukan untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana S1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh: Lastono Aji NIM : D 200 080 022 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015 i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul: Pengaruh Variasi Arus terhadap Struktur Mikro, Kekerasan dan Kekuatan Sambungan pada Proses Pengelasan Alumunium dengan Metode MIG yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar sarjana di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. Surakarta, Maret 2015 Yang menyatakan Lastono Aji ii
HALAMAN PERSETUJUAN Tugas akhir berjudul "Pengaruh Variasi Arus terhadap Struktur Mikro, Kekerasan dan Kekuatan Sambungan pada Proses Pengelasan Alumunium dengan Metode MIG", telah disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh : Nama : LASTONO AJI NIM : D 200 080 022 Disetujui pada : Hari : Tanggal : Mengetahui Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Tri Widodo B.R,ST., M.Sc., Ph.D. Nur Aklis, ST., M.Eng. iii
HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir yang berjudul "Pengaruh Variasi Arus terhadap Struktur Mikro, Kekerasan dan Kekuatan Sambungan pada Proses Pengelasan Alumunium dengan Metode MIG" telah dipertahankan dihadapan tim penguji dan dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh : Nama : LASTONO AJI NIM : D.200.080.022 Disetujui pada : Hari : Tanggal : Tim Penguji : Ketua : Tri Widodo B.R,ST., M.Sc., Ph.D. Anggota 1 : Nur Aklis, ST., M.Eng. Anggota 2 : Nurmuntaha Agung N, ST., PgDip Mengetahui: Dekan Fakultas, Ketua Jurusan, Ir. Sri Sunarjono, M.T. Ph.D. Tri Widodo B.R,ST., M.Sc., Ph.D. iv
v
MOTTO Dan bahwasannya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yang diusahakannya. Dan bahwasannya usahanya itu kelak akan diperlihatkan (Kepada-Nya). (QS An-Najm : 39-40) Orang yang menuntut ilmu bearti menuntut rahmat, orang yang menuntut ilmu bearti menjalankan rukun Islam dan Pahala yang diberikan kepada sama dengan para Nabi. ( HR. Dailani dari Anas r.a ) Sesuatu hal yang sulit selamanya akan sulit jika hanya ada dalam pemikiran, kalau dijalani secara langsung pasti akan terasa mudah. Sukses dicapai dengan mengembangkan kelebihan kita, bukan dengan menghilangkan kelemahan kita. vi
PENGARUH VARIASI ARUS TERHADAP STRUKTUR MIKRO, KEKERASAN DAN KEKUATAN SAMBUNGAN PADA PROSES PENGELASAN ALUMINIUM DENGAN METODE MIG Latono aji, Tri Widodo B.R,ST., M.Sc., Ph.D, Nur Aklis, ST., M.Eng. Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura Email: lastonoaji@yahoo.co.id Abstrak Dalam merancang suatu konstruksi permesinan atau bangunan yang menggunakan sambungan las banyak faktor yang harus diperhatikan seperti keahlian dalam mengelas, pengetahuan yang memadai tentang prosedur pengelasan, sifat-sifat bahan yang akan di las untuk mengetahui arus listrik yang optimum yang menghasilkan produk yang terbaik. Salah satu parameter prosedur pengelasan yang mempengaruhi sifat mekanis logam las adalah besar arus las. Pada penelitian ini di teliti kekuatan sambungan las pada Aluminium seri 6015 dengan variasi kuat arus listrik pada proses las MIG (Metal Inert Gas). Spesimen uji tarik yang digunakan menggunakan standar ASTM E 8, uji struktur mikro menggunakan standar ASTM E 3 dan uji kekerasan menggunakan standar ASTM E 92. Variasi kuat arus yang dipakai adalah 70 A, 75 A, 80 A, 85 A dan 90 A. Hasil penelitian menunjukkan bahwa; kuat arus listrik mempunyai pengaruh yang nyata terhadap struktur mikro, kekerasan dan kekuatan tarik sambungan las aluminium seri 6015 dengan proses las MIG; pola hubungan yang paling mendekati antara kuat arus dengan kekuatan tarik sambungan las aluminium seri 6015 dengan proses las MIG, kalo di lihat dari struktur mikro semakin besar arus yang digunakan semakin besar pula dedrit tersebut yang akan mempengaruhi sifat-sifat bahan, sedangkan kekuatan sambungan las tertinggi diperoleh pada pengelasan dengan menggunakan kuat arus 90 Ampere, dengan kekuatan sambungan las yang dihasilkan sebesar 134.44 N/mm 2. dan kekerasan tertinggi pada daerah HAZ adalah pada arus 70 Ampere sebesar 50.9 VHN, dan kekerasan tertinggi pda daerah las adalah pada arus 85 A sebesar 67.56 VHN. Kata kunci: Las MIG, Kekuatan sambungan las, Aluminium 6015 vii
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum, Wr. Wb. Puji syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan penelitian. Tugas Akhir yang berjudul "Pengaruh Variasi Arus terhadap Struktur Mikro, Kekerasan dan Kekuatan Sambungan pada Proses Pengelasan Alumunium dengan Metode MIG" dapat terselasaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Pada kesempatan ini, penulis dengan ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Tri Widodo Besar R, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku dosen pembimbing sekaligus Ketua jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, yang telah membimbing, mengarahkan dan memberi petunjuk dalam penyusunan laporan Tugas akhir ini. 3. Nur Aklis, ST,. M.Eng. selaku dosen pembimbing pendamping yang telah membimbing, mengarahkan dan memberi petunjuk dalam penyusunan laporan Tugas akhir ini. 4. Nurmuntaha Agung N, ST., PgDip. selaku dosen penguji yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan dalan Tugas Akhir ini. 5. Ir.Sunardi Wiyono, MT. selaku pembimbing akademik selama kuliah di Universitas Muhammadiyah Surakarta. viii
6. Dosen jurusan teknik mesin serta staf tata usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. 7. Ayah dan ibu yang selalu mendo akan saya, memberi dukungan moril, semangat untuk menyelesaikan kuliah selama di Universitas Muhammadiyah Surakarta. 8. Kurnia rahmawati dan teman kos nirmala, putra, gambreng, jojo, jon (enda), diki, vagetos (ridwan), tutur, yang selalu menemani, memberi semangat dan dukungan dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini 9. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2008 Royan, Deny, Nurdin, Amri dll, yang selalu menemani, membantu baik secara lansung maupun tidak langsung dan dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. 10. Teman satu tim Awan, Bangkid, Nazar yang selalu menemani selama dilapangan serta dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa dalam laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis harapkan dengan senang hati. Wassalamu alaikum, Wr. Wb. Surakarta, Maret 2015 Penulis ix
DAFTAR ISI Halaman Judul... Pernyataan Keaslian Tugas Akhir... Halaman Persetujuan... Halaman Pengesahan... Lembar Soal Tugas Akhir... Halaman Motto... Abstraksi... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... Daftar Simbol... Daftar Lampiran... i ii iii iv v vi vii viii x xii xiv xv xvi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Perumusan Masalah... 3 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan Penelitian... 3 1.5. Manfaat penelitian... 4 1.6. Metodologi Penulisan... 4 1.7. Sistematika Penulisan... 5 x
BAB II TUJUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI... 7 2.1 Tinjauan Pustaka... 7 2.2 Landasan Teori... 9 2.2.1 Pengelasan... 9 2.2.2 Las MIG... 10 2.2.3 Elektroda... 17 2.2.4 Gas argon... 20 2.2.5 Aluminium dan paduannya... 22 2.2.6 Sifat umum aluminium dan paduannya... 25 2.2.7 Pengaruh unsure-unsur dan paduan... 29 2.2.8 Sifat mampu las aluminium dan paduannya... 32 2.2.9 Pengelasan aluminium dan paduannya... 37 2.2.10 Sifat fisik dan mekanik aluminium... 41 2.2.11 Bentuk kampuh... 47 2.2.12 Besarnya arus pengelasan... 48 2.2.13 Pengujian komposisi kimia... 50 2.2.14 Uji struktur mikro... 51 2.2.15 Pengujian tarik... 55 2.2.16 Pengujian kekerasan... 58 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 62 3.1 Penyiapan Bahan dan Alat... 62 3.1.1 Penyiapan bahan... 62 xi
3.1.2 Alat penelitian... 63 3.2 Diagram alir... 69 3.2.1 Studi literatur... 70 3.2.2 Penyiapan bahan... 70 3.2.3 Pembuatan specimen untuk uji komposisi kimia... 70 3.2.4 Pengujian komposisi kimia... 71 3.2.5 Pembuatan specimen... 72 3.2.6 Pengujian struktur mikro... 77 3.2.7 Pengujian kekerasan... 77 3.2.8 Pengujian tarik... 79 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 81 4.1 Pengujian Komposisi Kimia dengan Standar ASTM E 1257... 81 4.1.1 Hasil pengujian komposisi kimia... 81 4.1.2 Pembahasan pengujian komposisi kimia... 82 4.2 Pengujian Struktur Mikro dengan Standar ASTM E3... 83 4.2.1 Hasil pengujian struktur mikro... 83 4.2.2 Pembahasan pengujian struktur mikro... 86 4.3 Uji kekerasan (Vickers Microhardness)... 87 4.3.1 Hasil pengujian kekerasan... 87 4.3.2 Pembahasan pengujian kekerasan... 88 4.4 Pengujian Tarik dengan Stadar ASTM E8M... 89 4.4.1 Hasil pengujian tarik... 89 xii
4.4.2 Pembahasan pengujian tarik... 93 BAB V KESIMPULAN DAN PEMBAHASAN... 95 5.1 Kesimpulan... 95 5.2 Saran... 96 DAFTAR PUSTAKA xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Mesin Las MIG Semi-Otomatik... 11 Gambar 2.1 Las MIG... 14 Gambar 2.3. Hubungan antara Arus Kritik dan Diameter Kawat... 18 Gambar 2.4. Elektroda/filler... 19 Gambar 2.5 Terjadinya lubang halus dalam pengelasan Aluminium... 35 Gambar 2.6 Struktur mikro daelah las dari paduan aluminium yang dapat diperlaku-panaskan... 36 Gambar 2.7 Bentuk penembusan dari pemakean dua gas pelindung... 37 Gambar 2.8 Diagram fasa Al-Mn... 46 Gambar 2.9 Alur sambungan las tumpul... 47 Gambar 2.10 Kurva regangan-tegangan... 55 Gambar 2.11 Batas elastik dan tegangan luluh... 56 Gambar 2.12 Patahan pada uji tarik... 58 Gambar 2.13 Azas pengukuran kekerasan Vickers... 59 Gambar 2.14 Bentuk-bentuk bekas penekanan... 61 Gambar 3.1 Plat Aluminium... 62 Gambar 3.2 Uji Komposisi Kimia (Spectometer Metal Scan)... 64 Gambar 3.3 Alat uji Struktur Mikro... 65 Gambar 3.4 Universal Testing Machine (UTM)... 66 Gambar 3.5 Alat uji kekerasan Vikers mikrohardness... 67 xiv
Gambar 3.6 Mesin Las MIG... 67 Gambar 3.7 Mesin Las MIG dan Proses Pengelasan... 72 Gambar 3.8 Spesimen struktur mikro... 75 Gambar 3.9 Spesimen Uji Tarik... 76 Gambar 3.10 Daerah uji kekerasan... 78 Gambar 4.1 Struktur mikro spesimen las arus 70 Ampere... 83 Gambar 4.2 Struktur mikro spesimen las arus 75 Ampere... 84 Gambar 4.3 Struktur mikro specimen las arus 80 Ampere... 84 Gambar 4.4 Struktur mikro spesimen las arus 85 Ampere... 85 Gambar 4.5 Struktur mikro spesimen las arus 90 Ampere... 85 Gambar 4.6 Histogram perbandingan harga kekerasan Vickers Microhardnrss berbahan Aluminium pada material las... 88 Gambar 4.7 Histogram tegangan rata-rata hasil pengelasan... 92 Gambar 4.8 Histogram regangan rata-rata hasil pengelasan... 92 Gambar 4.9 Histogram modulus elastisitas rata-rata hasil pengelasan... 93 xv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Sifat-Sifat gas argon... 20 Tabel 2.2. Persiapan Permukaan Las... 39 Tabel 2.3. Sifat fisik dari aluminium... 42 Tabel 2.4 Besar Arus dalam Pengelasan dengan Elektroda Wolfram... 49 Tabel 3.1. Spesifikasi dan parameter pengelasan... 73 Table 4.1. Hasil Uji Komposisi Kimia... 81 Tabel 4.2. Data hasil uji kekerasan Vickers Microhardnrss las aluminium paduan... 87 Tabel 4.3. Hasil pengujian tarik dengan arus pengelasan 70 Ampere... 90 Tabel 4.4. Hasil pengujian tarik dengan arus pengelasan 75 Ampere... 90 Tabel 4.5. Hasil pengujian tarik dengan arus pengelasan 80 Ampere... 91 Tabel 4.6. Hasil pengujian tarik dengan arus pengelasan 85 Ampere... 91 Tabel 4.7. Hasil pengujian tarik dengan arus pengelasan 90 Ampere... 91 xvi
DAFTAR SIMBOL Simbol P : Beban yang diterapkan (gf) d : Diagonal rata-rata (mm) σ : Besarnya tegangan (N/ mm 2 ) F : Beban atau gaya yang diberikan (Newton) A 0 : Luas mula-mula dari penampang batang uji (mm 2 ) ε : Regangan (%) L : Panjang batang uji yang diberikan pembebanan (mm) L 0 : Panjang batang uji mula-mula atau sebelum pembebanan (mm) E : Modulus elastisitas (N/mm 2 ) xvii
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1 TABEL HASIL PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA ALUMINIUM 6015 LAMPIRAN 2 TABEL HASIL PENGUJIAN KEKERASAN ALUMINIUM 6015 LAMPIRAN 3 TABEL HASIL PENGUJIAN TARIK ALUMINIUM 6015 LAMPIRAN 4. GRAFIK HASIL PENGUJIAN TARIK ALUMINIUM 6015 LAMPIRAN 5. LAMPIRAN 6. LAMPIRAN 7. LAMPIRAN 8. LAMPIRAN 9. PROSES PENGELASAN STANDART ASTM E8 STANDART ASTM E92 STANDART ASTM E3 STANDART ASTM E1257 xviii