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 pengelasan

bertambah.

• Untuk hasil yang lebih valid sebaiknya ditambah dengan pengujian

merusak (destructive test)