BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat Penelitian Penelitian tentang teknologi pengelasan FSSW dilakukan pada tiga tempat. Proses pembuatan tool serta persiapan alat dan bahan dilakukan di Laboratorium Proses Produksi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Proses pengelasan FSSW dilakukan di Solo Techno Park. Proses pengujian dilakukan di Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. 3.2 Alat dan Bahan Penelitian dilakukan menggunakan Mesin Las FSSW dengan memodifikasi mesin milling vertikal menggunakan kecepatan putar 1000 RPM. Tool FSSW yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja K100 dengan diameter shoulder 12 mm dan variasi profil pin berbentuk cylindrical, tapered cylindrical, dan square ditunjukan pada gambar 3.1. Seluruh variasi profil pin memiliki panjang pin yang sama yaitu 2 mm. Gambar 3.1 Variasi tool FSSW 18
19 Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah paduan alumunium seri 5052-H32 dengan dimensi sesuai JIS G 3136 yaitu 125 x 40 x 2 mm yang memiliki luas daerah overlap 40 x 40 mm 2. Observasi mikroskopik dilakukan dengan menggunakan mikroskop EUROMEX holland dengan perbesaran 4x10 dan observasi makroskopik menggunakan mikroskop OLYMPUS DF PLAPO. Pengujian kekerasan vickers dilakukan menggunakan Mesin Vickers HIGHWOOD HWMMT X7 dengan pembebanan 0,3 kgf dengan dwell time sebesar 10s sesuai dengan ASTM E384. Pengujian tarik geser dilakukan dengan SANS Testing Machine dengan kecepatan penarikan 5 mm/min. 3.3 Prosedur Penelitian A. Variabel penelitian Terdapat tiga variabel yang digunakan, pertama variabel bebas (independent), variabel tetap (dependent) dan variabel terkontrol. 1. Variabel bebas (independent) pada penelitian ini adalah bentuk profil pin pada tool yang berbentuk cylindrical tapered cylindrical, dan square. Variabel bebas lainnya adalah plunge depth sebesar 2,2 mm, 2,4 mm, 2,6 mm dan 2,8 mm. Variabel tetap pada penelitian ini yaitu kecepatan spindel pada 1000 rpm dan dwell time selama 5s. Variabel penelitian dapat dilihat pada Tabel 3.1 Tabel 3.1 Variabel Penelitian No. Variasi Profil Pin Plunge Depth 1 A1 Cylindrical 2,2 mm 2 A2 Cylindrical 2,4 mm 3 A3 Cylindrical 2,6 mm 4 A4 Cylindrical 2,8 mm 5 B1 Tapered cylindrical 2,2 mm 6 B2 Tapered cylindrical 2,4 mm 7 B3 Tapered cylindrical 2,6 mm 8 B4 Tapered cylindrical 2,8 mm 9 C1 Square 2,2 mm 10 C2 Square 2,4 mm 11 C3 Square 2,6 mm 12 C4 Square 2,8 mm
20 2. Variabel terikat adalah kekuatan tarik geser, kekerasan dan struktur mikro yang didapatkan dari proses pengelasan FSSW 3. Variabel terkontrol adalah gaya pencekaman ragum pada benda kerja dan sudut kemiringan tool. Rancangan spesimen pengelasan FSSW sesuai dengan JIS G 3136 ditunjukan oleh gambar 3.2. Gambar 3.2 Standar dimensi spesimen sesuai dengan JIS G 3136 Nominal Thickness (t) Tabel 3.2 Standar dimensi spesimen sesuai dengan JIS G 3136 Width Lap Allowance Test Specimen (W) (L) Length Distance Between Clamps (B) (A) 0,3 t 0,8 20 20 75 70 0,8 t 1,3 30 30 100 90 1,3 t 2,5 40 40 125 100 2,5 t 5,0 50 50 150 110 Gambar 3.3 Rancangan Spesimen Pengelasan FSSW
21 B. Tahap pengelasan Penelitian dimulai dengan melakukan pemotongan plat AA5052-H32 sesuai dengan dimensi yang telah ditentukan. Proses berikutnya adalah pembuatan tool dengan mesin bubut sesuai dengan bentuk tool yang sudah ditentukan. Setelah proses pemotongan material dan pembuatan tool selesai dilanjutkan dengan proses pembuatan ragum agar mempermudah tahap pengelasan. Tahap pengelasan diawali dengan pemasangan ragum pada meja kerja mesin las FSSW. Spesimen diletakan dan dicekam pada ragum yang sudah dipersiapkan lalu tool dipasang ke mesin las FSSW dan diatur pada putaran tool 1000 RPM. Proses pengelasan dimulai dengan menyalakan mesin lalu menurunkan tool hingga mencapai plunge depth sedalam 2,2 mm. Setelah kedalaman tercapai maka dilanjutkan degan proses stirring selama 5 detik. Proses penarikan (retracting) dilakukan setelah waktu stirring mencapai 5 detik. Langkah terakhir adalah mematikan mesin las FSSW dan melepaskan benda kerja dari ragum. Langkah langkah tersebut diulang kembali dengan menggunakan variasi profil pin pada tool dan plunge depth yang telah ditentukan. C. Tahap pengujian Tahap pengujian dimulai dengan pengambilan data kekuatan tarik geser dengan menggunakan Universal Testing Machine sebanyak tiga sepsimen tiap variasi dengan kecepatan penarikan 5 mm/min. Benda kerja dipotong secara melintang pada bagian tengah sambungan untuk melakukan observasi mikro dan pengujian kekerasan vickers. Langkah berikutnya adalah benda kerja dipoles kemudian dietsa dengan menggunakan poulton reagent selama kurang lebih 20 detik. Setelah proses etsa selesai spesimen diamati menggunakan mikroskop mikro dan makro untuk melihat hasil dari proses pengelasan FSSW. Setelah benda kerja diamati secara mikro dan makro, benda kerja dipoles kembali untuk dilakukan pengambilan data kekerasan vickers. Pengambilan data nilai kekerasan vickers menggunakan load sebesar 0,3 kgf dan dwell time 10s sesuai ASTM E384. D. Tahap analisa 1. Menganalisa hubungan antara bentuk profil pin pada tool dan plunge depth dengan kekuatan tarik geser hasil pengelasan.
22 2. Menganalisa hubungan antara bentuk profil pin pada tool dan plunge depth dengan struktur mikro yang dihasilkan. 3. Menganalisa hubungan antara bentuk profil pin pada tool dan plunge depth dengan nilai kekerasan yang dihasilkan. 4. Membuat kesimpulan dari hasil penelitian. 3.4 Diagram Alir Penelitian MULAI PEMOTONGAN PLAT Alumunium 5052-H32 sesuai JIS G 3136 PROSES PENGELASAN Variabel profil pin : Clylindrical, Tapered Cylindrical, dan Square Plunge Depth : 0,2 mm, 0,4 mm, dan 0,6 mm, 0,8 mm. Kecepatan Spindel 1000 rpm dan dwell time 5s UJI TARIK GESER UJI KERAS FOTO MAKRO & MIKRO ANALISA DATA KESIMPULAN SELESAI Gambar 3.4 Diagram Alir Penelitian