16

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

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 : Shimadzu Corporation

Model : UH-300 kNX C1 380 V

Nomor mesin : 1240353H0074

Kapasitas : 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.