i

TUGAS AKHIR

ANALISA TRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK PADA

PENYAMBUNGAN PLAT BEDA MATERIAL (Al-Al) (Al-

CuZn) (Cu-Cu) DENGAN MENGGUNAKAN METODE

FRICTION STIR WELDING SINGLE SIDE

Di susunoleh :

YULIYANTO

(D 200 100 119)

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

“Sesungguhnya allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali kaum itu

sendiri yang mengubah apa-apa yang ada pada diri mereka”

(Ar-ra’d :11)

“Jika Allah menolongkamu, maka tak ada orang yang dapat

Mengalahkanmu. Jika Allah membiarkan kamu (tidak member petolongan), maka

siapakah gerangan yang dapat menolongkamu (selain) dari Allah sesudah itu?

Karena itu, hendaklah kepada Allah saja orang-orang mukmin bertawakal.”

(QS. Ali Imron (3) : 160)

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”

(Q.S Al – Insyiroh : 6)

“Hai orang – orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai

penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang – orang yang sabar”

(Al-Baqarah : 153)

“Kesederhanaan pikiran bukan berarti tak biasa memecahkan karang, tetapi tau

bagaimana mengendalikan badai kehidupan”

(Penulis)

vii

ANALISA STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK PADA

PENYAMBUNGAN PLAT BEDA MATERIAL (Al-Al) (Al-CuZn) (Cu-Cu)

DENGAN MENGGUNAKAN METODE FRICTION STIR WELDING

SINGLE SIDE

ABSTRAKSI

Friction Stir Welding (FSW). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mengetahui lebih jelas kekuatan tarik dari sambungan las Friction Stir Welding

(FSW) ) beda material dengan pengujian uji tarik, uji kekerasan vickers dan uji

struktur mikro. Pengelasan pada penelitian ini menggunakan Alumunium seri

1100, Kuningan dan paduan Tembaga dengan tebal 2mmParameter yang

digunakan adalah kecepatan putar spindle 1250 rpm, kecepatan pemakanan 12,5

mm/menit.Hasil pengelasan dianalisa dengan membandingkan kekuatan

sambungan las antara material beda jenis dengan material sejenis. Pengujian ini

menggunakan standar ASTM E8M untuk pengujian tarikASTM E384 untuk

pengujian kekerasan dan ASTM E3 pengujian struktur mikro. Hasil pengujian

pada pengelasan beda material Alumunium dengan Kuningan menunjukan

tegangan tarik maksimal sebesar 44,14 Mpa dan hasil regangan sebesar 0,67%.

Untuk material Alumunium dengan Alumunium nilai regangan sebesar 0,33% dan

nilai tegangan sebesar 43,19 Mpa, dan untuk material Tembaga dengan Tembaga

hasil nilai regangan sebesar 9,16%. Dan nilai tegangan sebesar 161,20 Mpa.

Untuk pengujian struktur mikro pada daerah Haz material Al-Al mengalami

pengecilan butir dan halus dibandingkan daerah Haz material AL-CuZn dan

material Cu-Cu mengalami pembesaran butiran. Pada daerah Stir Zone terjadi

peningkatan yang cukup signifikan disbanding daerah Haz dari material sejenis

menunjukan percampuran kedua logam di daerah Stir Zone, tetapi pada material

bedajenis Al-CuZnmengalamipatahanatauretakpadasaatpengelasan.

Kata kunci :FSW, AlumuniumdanKuningan, StrukturMikro, SifatMekanik.

viii

ABSTRACK

Friction Stir Welding (FSW). The purpose of this research is to know more clearly the

tensile strength of the welding friction stir welding joint (FSW)) different material with

tensile test, vickers hardness test and microstructure test. The welding in this research

use Alumunium 1100 series, Brass and Copper alloy with 2mm thick. The parameters

used are 1250 rpm spindle speed, 12.5 mm / minute feeding speed. Welding results are

analyzed by comparing the strength of welded joints between different material types

with similar materials. This test uses the ASTM E8M standard for TENSON E384 testing

for hardness testing and ASTM E3 microstructure testing. The results of the test on the

welding of different materials Alumunium with Brass shows the maximum tensile

pressure of 44.14 Mpa and strain results of 0.67%. For Alumunium material with

Alumunium strain value of 0.33% and a voltage value of 43.19 Mpa, and for Copper

material with Copper the result of a strain value of 9.16%. And the voltage value is

161,20MPa. For microstructure testing on Haz Al-Al material degradation of grain and

smoother than Haz-material AL-CuZn and Cu-Cu material having granular enlargement.

In the Stir Zone area there was a significant increase compared to the Haz area of similar

material showing the mixing of the two metals in the Stir Zone area, but on different

materials the type of Al-CuZn had broken or cracked during welding.

Keywords: FSW, Aluminum and Brass, Micro Structure, Mechanical Properties.

ix

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada Allah SWT atas segala

rahmat Dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan. Tugas akhir berjudul“ANALISA STRUKTUR MIKRO DAN

SIFAT MEKANIK PADA PENYAMBUNGAN PLAT BEDA MATERIAL

(Al-Al) (Al-CuZn) (Cu-Cu) DENGAN MENGGUNAKAN METODE

FRICTION STIR WELDING SINGLE SIDE” dapat terselesaikan atas

dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini saya selaku

penulis dengan segala hormat Dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa

terima kasih Dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir.H.Sri Sunarjono.MT.Ph.D,selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. BapakIr. Subroto,MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Bibit Sugito,MT,selaku Dosen pembimbing yang telah

membimbing,mengarahkan,memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas

Akhir ini.

4. Bapak dan Ibu orang tua saya yang senantiasa selalu mencintai,mendidik,

memberikan dukungan, menenangkan hati dan mendo’akan penulis dalam

menyelesaikan Tugas Akhir.

5. Istri saya yang selalu mendoakan, selalu memberikan dukungan,semangat,

dalam menyelesaikan Tugas Akhir

6. Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin dan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir ini.

7. Kepada rekan satu team, yang selalu membantu, memberi solusi dan

bersama-sama dalam menyelesaikan proses Tugas Akhir sampai selesai.

8. Teman angkatan 2010 Teknik Mesin yang banyak memberikan motivasi.

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan terima kasih atas

dukungannya.

Semoga Allah melimpahkan Rahmat dan Kasih SayangNya atas segala

x

kebaikan yang telah dikerjakan. Penulis menyadari tulisan ini masih jauh dari

kata sempurna, hal ini dikarenakan keterbatasan wawasan dan pengetahuan

penulis. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi

kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengharapkan Tugas Akhir

ini dapat memberikan manfaat pada semua pihak dan sebagai amalan yang tidak

terputus.

Surakarta, Agustus 2018

Yuliyanto

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR............................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .................................................................. v

MOTTO ........................................................................................................... vi

ABSTRAK ....................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ..................................................................................... ix

DAFTAR ISI .................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1

1.2 Perumusan masalah ...................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................... 3

xii

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................ 4

BAB II DASAR TEORI

2.1 KajianPustaka ............................................................................... 5

2.2 Landasanteori ................................................................................ 6

2.2.1. Pengelasan ....................................................................... 6

2.2.2. Friction Stir Welding ...................................................... 8

2.2.3. Prinsip Kerja Friction Stir Welding ................................ 8

2.2.4. Parameter Friction Stir Welding ..................................... 9

2.2.5. Kelebihan dan kekurangan Friction Stir Welding........... 13

2.2.6. Aplikasi Friction Stir Welding ........................................ 14

2.2.7. Material Almunium…………………………………… 16

2.2.8. Material Tembaga dan paduanya………………………. 19

2.2.9. KlasifikasiTembaga…………………………………… 20

2.3 Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis……………………………… 22

2.3.1. Pengujian Tarik………………………………………… 22

2.32. Pengujian Kekerasan (Mikro Vickers)………………..... 24

2.3.3. Pengujian Strutur Mikro……………………………….. 25

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 26

3.2 Tempat Penelitian ......................................................................... 27

3.3 Persiapan Bahan ........................................................................... 27

xiii

3.4 Peralatan Proses Pengelaan dan Pembutan Spesimen .................. 29

3.5 Pelaksanaan Pengelasan ............................................................... 38

3.6 Pengujian Spesimen Hasil Pengelasan………………………... 42

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengelaan .............................................................................. 47

4.2 Pengujian Tarik ............................................................................. 50

4.3 Pengujian Kekerasan (Vickers) ..................................................... 53

4.4. Struktur Mikro ............................................................................... 56

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .................................................................................... 61

5.2 Saran.... ..................................................................................... 62

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Klasifikasi proses Penglasan (Dieter G.E (1983) .................... 7

Gambar 2.2 Skema Gambar Friction Stir Welding (Mishra 2014) ............. 8

Gambar 2.3 Proses Friction Stir Welding (Mishra 2014) ........................... 9

Gambar 2.4 Bagian Tool Friction Stir Welding (Mishra 2014) .................. 10

Gambar 2.5 Contoh Jenis Kontur Shoulder ( Mishra 2005 ) ...................... 11

Gambar 2.6 Contoh Jenis Pin ( Mishra 2005) ............................................. 12

Gambar 2.7 Tool Tilt Engle (Mishra 2007) ................................................ 12

Gambar 2.8 Delph Plunge (Mishra 2007) ................................................... 13

Gambar 2.9 Aplikasi FSW Pada Mobil (ESAB way) ................................. 15

Gambar 2.10 Bidang Panel Datar Setelah Pengelasan (ESAB way) .......... 10

Gambar 2.11Mesin FSW Industri Penerbangan (ESAB way) .................... 16

Gambar 2.12 Gambar SingkatUji Tarik ...................................................... 23

Gambar 2.13 Pengujian Kekerasan Vickers (ASTM E284) ....................... 24

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .......................................................... 26

Gambar 3.2 Plat Alumunium ...................................................................... 27

Gambar 3.3 Spesimen Tembaga ................................................................. 28

xv

Gambar 3.4 Desain Tool Joint .................................................................... 29

Gambar 3.5 Mesin Miliing .......................................................................... 30

Gambar 3.6 Mesin Gerindra ........................................................................ 30

Gambar 3.7 Jangka Sorong ......................................................................... 31

Gambar 3.8 Kikir ........................................................................................ 32

Gambar 3.9 Pencekam ................................................................................ 33

Gambar 3.10 Sport Infared Thermpmeter ................................................... 34

Gambar 3.11Cetakan Kaca.......................................................................... 35

Gambar 3.12 Resin Dan Katalis .................................................................. 35

Gambar 3.13Autosol dank ain Bludru ........................................................ 36

Gambar 3.14 Uji Tarik ................................................................................ 36

Gambar 3.15 Alat Uji Vickres .................................................................... 37

Gambar 3.16 Alat Foto Makro .................................................................... 38

Gambar 3.17 Parameter Pengelasan ........................................................... 39

Gambar3.18 Sting Tilt Angle ...................................................................... 40

Gambar 3.19 Seting Rotational Sped dan Feed Rate Mesin ....................... 40

Gambar 3.20 Proses Pengelasan ................................................................. 41

xvi

Gambar 3.21Posisi Awal Pengelasan .......................................................... . 42

Gambar 3.22 Layout Pemotongan Spesimen............................................... 42

Gambar 3.23 Pembuatan Spesimen Uji Tarik.............................................. 44

Gambar 3.24 Spesimen Uji Kekerasan........................................................ 45

Gambar 3.25 Posisi Titik Pengujian Kekerasan........................................... 45

Gambar 4.1 Hasil Pengelasan Al-Al............................................................ 47

Gambar 4.2 Hasil Pengelasan Al-Kuningan................................................. 48

Gambar 4.3Hasil Pengelasan Cu-Cu............................................................ 48

Gambar 4.4 Desain Dan Hasil Pembuatan Spesimen Uji............................. 50

Gambar 4.5 Hasil Perbandingan Regangan.................................................. 51

Gambar 4.6 Hasil Perbandingan Tegangan................................................... 52

Gambar 4.7 Desain Pengujian Kekersaan..................................................... 54

Gambar 4.8 Grafik Kekerasan....................................................................... 55

Gambar 4.9Base Metal Alumunium............................................................. 56

Gambar 4.10 Haz Alumunium...................................................................... 56

Gambar 4.11 Stir Zone Alumunium............................................................... 56

Gambar 4.12 Base Metal Kuningan............................................................... 57

xvii

Gambar 4.13 Haz Al-CuZn.......................................................................... 57

Gambar 4.14 Stir Zone Al-CuZn.................................................................. 57

Gambar 4.15 Base Metal Cu....................................................................... . 58

Gambar 4.16 Haz Cu-Cu........................................................................... . 58

Gambar 4.17 Stir Zone Cu-Cu.................................................................. . 58

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1.Jenis Material Friction Stir Welding (Mirsha 2014) ................... 11

Tabel 2.2 Klasifikasi Jenis Alumunium ...................................................... 17

Tabel 3.1 Komposisi Alumunium 1100 ..................................................... 27

Tabel 3.2 Komposisi Tembaga ................................................................... 28

Tabel 3.3 Parameter Pengelasan ................................................................ 39

Tabel 3.4 Jumlah Spesimen Pengujian........................................................ 43

Tabel 4.1 Parameter Pengelasan Al-Al ...................................................... 47

Tabel 4.2 Parameter Pengelasan Al-Kuningan .......................................... 48

Tabel 4.3 Parameter Pengelasan Cu-Cu ...................................................... 48

xviii

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Tarik Regangan................................................. 51

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Tarik Tegangan ................................................. 52

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kekerasan ......................................................... 55