7._D3-2014-313969-complete

i

LAPORAN TUGAS AKHIR

PENYAMBUNGAN STAINLESS STEEL AUSTENITIK

SERI 316 DENGAN METODA FRICTION WELDING

TERHADAP KEKUATAN TARIK, KEKERASAN, DAN

STRUKTUR MIKRO

Disusun oleh:

MUHAMMAD NOOR FITRIYANTO

11/313969/NT/14685

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

SEKOLAH VOKASI

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2014

v

KATA PENGANTAR

Pertama penulis panjatkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang

telah memberikan rahmat dan kuasa-Nya sehingga penulis diberikan kemudahan

dalam penyusunan serta menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

Laporan tugas akhir dengan judul PENYAMBUNGAN STAINLESS

STEEL AUSTENITIK SERI 316 DENGAN METODA FRICTION WELDING

TERHADAP KEKUATAN TARIK, KEKERASAN, DAN STRUKTUR

MIKRO ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai gelar Ahli Madya pada

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada

Yogyakarta.

Selesainya laporan tugas akhir ini, tidak lepas dari bantuan dan kerjasama

beberapa pihak. Oleh karena itu, perkenankan penulis mengucapkan terima kasih

kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan laporan

tugas akhir ini.

Ucapkan terima kasih penulis sampaikan kepada :

1. Bapak Lilik Dwi Setyana, S.T, M.T selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada.

2. Bapak Widia Setiawan, S.T, MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

3. Seluruh Dosen dan Staf Karyawan Program Studi Teknik Mesin Sekolah

Vokasi Universitas Gadjah Mada.

4. Kepala Laboratorium Metalurgi Fisik Universitas Diponegoro Semarang,

PT. Kubota Indonesia, dan Kepala Laboratorium Bahan Teknik Diploma

Teknik Mesin UGM, terimasih atas ijin yang diberikan dalam hal

peminjaman alat uji.

5. Ibu dan Bapak terima kasih atas dukungan dan doanya, Kakak kakak saya,

keluarga, dan teman-teman terima kasih atas dukungan selama ini.

6. Dan semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyusun laporan

Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

vi

Dalam penyusunan Laporan ini penulis menyadari adanya keterbatasan

dalam wawasan dan ilmu yang penulis miliki, oleh karena itu penulis mohon maaf

atas kekurangan dan membuka diri terhadap saran dan kritik yang bersifat

membangun demi kebaikan selanjutnya, agar dalam penulisan laporan selanjutnya

dapat lebih baik lagi. Akhirnya penulis mengharapkan semoga laporan ini

bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Yogyakarta, Mei 2014

Muhammad Noor Fitriyanto

vii

Abstract

Nowadays, welding technique in industrialization has been used in many

machines construction. It is because the machine which uses connection technique is simpler. Welding usually used to repair, make hard layer on the tool,

thicken the thin part, joint two metal or shaft, and others. The welding

construction have to consider the balance between the kind of material which will

is used be welded and method which will be used in welding process, so the result

of welding have good strength joint. In this point the base is efficient and cheap. It

can also save power and energy. The aim of the study is to determine the tensile

strength, the micro hardness value from base metal until connection part welding,

and the microstructure photo by using friction welding.

The method in this study is started from identifying the problem which occur

in friction welding. The second is doing experiment use stainless steel series 316

cylindrical solid, as much as 7 specimens, 1 specimen for raw materials with a

length of 20 cm and 6 specimens for friction welding of length 10cm. The third is

material testing by using tensile test, micro Vickers hardness test, and

microstucture photos. The final method is analyzing the data which is got from the

test.

The results of the testing shows that the tensile strength of friction welding

decrease if compared to initial material. The fracture of all stainless steel

connections use friction welding method are dominated by fracture brittle. The

hardness value from base metal until connection part is reduce. Finally,

microstructure photo used magnification 100x shows that the weld area, the HAZ

area, and the base metal area is dominated by austenitic structure.

Keywords: stainless steel, friction welding, tensile testing, microhardness tester,

and microstructure.

viii

Intisari

Pada dewasa ini teknik pengelasan telah banyak dipergunakan pada konstruksi

mesin. Ini disebabkan karena mesin yang dibuat dengan teknik penyambungan menjadi

lebih sederhana. Pengelasan biasanya dipergunakan untuk reparasi, membuat lapisan

keras pada perkakas, mempertebal bagian-bagian yang sudah aus, menyambung dua

material atau poros, dan lain-lain. Pengelasan harus mempertimbangkan kesesuaian

antara jenis material yang akan disambung dan metode yang digunakan dalam proses

pengelasan, sehingga hasil dari lasan mempunyai kekuasan sambungan yang baik.

Tujuan penelitian ini untuk mengetahui seberapa besar kekuatan tarik, nilai kekerasan

mulai dari logam induk hingga sambungan, dan struktur mikro dengan metode las gesek.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini dimulai dengan mengidentifikasi

masalah yang terjadi pada pengelasan gesek. Yang kedua melakukan penelitian

menggunakan stainless steel seri 316 berbentuk silinder pejal sebanyak 7 spesimen, 1

spesimen untuk raw material dengan panjang 20 cm dan 6 spesimen untuk di las gesek

dengan panjang 10cm. Yang ketiga material hasil sambungan diuji dengan pengujian

tarik, mikro Vickers hardness, dan pengamatan struktur mikro. Terakhir adalah

menganalisa data yang telah didapat dari hasil pengujian.

Hasil dari pengujian menunjukan bahwa kekuasan tarik dari hasil las gesek

mengalami penurunan jika dibandingkan dengan raw material. Hasil penampang patah

pada semua sambungan stainless steel didominasi perpatahannya bersifat getas. Nilai

kekerasan dari logam induk hingga bagian sambungan mengalami penurunan. Terakhir, struktur mikro dengan perbesaran 100x memperlihatkan baik pada daerah lasan, daerah

terkena panas, dan logam induk didominasi oleh struktur austenitik.

Kata kunci: stainless steel, friction welding, pengujian tarik, mikro hardness tester, dan

struktur mikro.

ix

DAFTAR ISI

SAMPUL DEPAN

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

LEMBAR NOMOR PERSOALAN ..................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. iii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv

ABSTRACT ........................................................................................................... vi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ vii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... x

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xi

BAB 1 PENDAHULUAN

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

1.2 Maksud Dan Tujuan ..................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 2

1.4 Metode Pengumpulan Data .......................................................... 2

1.5 Sistematika Penulisan ................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka .......................................................................... 4

2.2 Landasan Teori ............................................................................ 4

2.2.1 Stainless Steel ........................................................................ 5

2.2.2 Teknologi Mekanik ............................................................ 6

2.2.3 Pengelasan Gesek (Friction Welding) ................................ 7

2.2.4 Pengujian Tarik .................................................................. 9

2.2.5 Pengujian Kekerasan Mikro Vickers .................................. 12

2.2.6 Pengamatan Struktur Mikro ............................................... 14

BAB 3 METODOLOGI DAN HASIL DATA

3.1 Jalan Penelitian ............................................................................ 17

x

3.2 Alat Penelitian ............................................................................ 18

3.3 Pengadaan Bahan Penelitian dan Persiapan Spesimen Uji ......... 18

3.4 Data Hasil Pengujian ................................................................... 22

3.4.1 Data Hasil Uji Tarik ........................................................... 22

3.4.2 Data Hasil Uji Kekerasan .................................................... 24

3.4.3 Data Hasil Foto Struktur Mikro ......................................... 26

3.5 Hipotesis ...................................................................................... 28

BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa dan Pembahasan Data Hasil Pengujian Tarik ................ 29

4.1.1 Raw Material ...................................................................... 29

4.1.2 Sambungan 1 - Sambungan 5 ............................................. 29

4.2 Analisa dan Pembahasan Data Hasil Pengujian Kekerasan ........ 33

4.3 Analisa dan Pembahasan Hasil Pengamatan Struktur Mikro ...... 34

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .................................................................................. 36

5.2 Saran ........................................................................................... 36

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN - LAMPIRAN

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Waktu Lama Pengelasan ....................................................................... 21

Tabel 3.2 Hasil Uji Tarik ....................................................................................... 23

Tabel 3.3 Hasil Uji Kekerasan ............................................................................... 25

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pengelasan Gesek (Friction Welding) ................................................ 7

Gambar 2.2 Alat Uji Tarik ..................................................................................... 9

Gambar 2.3 Skema Uji Tarik ................................................................................. 9

Gambar 2.4 Kurva Tegangan-Regangan Rekayasa ............................................... 11

Gambar 2.5 Mikro Vickers Hardness Tester.......................................................... 12

Gambar 2.6 Indentasi Vickers ................................................................................ 13

Gambar 2.7 Mikroskop Struktur Mikro ................................................................. 14

Gambar 3.1 Raw Material Stainless Steel .............................................................. 18

Gambar 3.2 Material-material Yang Akan Diproses Friction Welding ................. 19

Gambar 3.3 Pengelasan Gesek (friction welding) .................................................. 20

Gambar 3.4 Material Stainless Steel Setelah Dilakukan Pengelasan ..................... 20

Gambar 3.5 Bone Shape Standar ASTM ............................................................... 21

Gambar 3.6 Persiapan Spesimen Material Sebelum Dilakukan Pengujian ........... 22

Gambar 3.7 Skema uji tarik ................................................................................... 23

Gambar 3.8 Jarak antar titik uji kekerasan ............................................................. 24

Gambar 3.9 Struktur mikro logam induk material Stainless Steel 316 .................. 26

Gambar 3.10 Struktur mikro daerah terkena panas (HAZ) .................................... 27

Gambar 3.11 Struktur mikro sambungan las material Stainless Steel 316 ............ 27

Gambar 4.1 Diagram tegangan-regangan dari raw material - las 5 ....................... 31

Gambar 4.2 Grafik perbandingan nilai tegangan sambungan dan raw material .... 32

Gambar 4.3 Grafik nilai kekerasan logam induk-haz-sambungan las ................... 33

Gambar 4.4 Hasil pengujian struktur mikro Stainless Steel ................................... 34

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Surat Ijin Pelaksanaan ....................................................................... 39

Lampiran 2. Standar Pengujian .............................................................................. 40

Lampiran 3. Data Grafik Hasil Uji Tarik .............................................................. 41

Lampiran 4. Data Hasil Pengujian Kekerasan Mikro Vickers ............................... 53

Lampiran 5. Data Hasil Pengamatan Struktur Mikro............................................. 54

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era industrialisasi saat ini teknik pengelasan telah banyak

dipergunakan pada konstruksi mesin. Hal ini disebabkan karena mesin yang

dibuat dengan teknik penyambungan menjadi lebih sederhana dalam proses

pembuatannya. Pengelasan biasa dipergunakan untuk reparasi misalnya membuat

lapisan keras pada perkakas, mempertebal bagian-bagian yang sudah aus,

menyambung dua plat atau poros dan lain-lain. Karena itu rancangan las harus

memperhatikan kesesuaian antara jenis material yang akan dilas dan metode yang

digunakan dalam proses pengelasan, sehingga hasil dari pengelasan memiliki

kekuatan sambungan yang bagus dan sesuai dengan yang diharapkan. Dalam hal

ini dasarnya adalah efisiensi yang tinggi, biaya yang murah, penghematan tenaga

dan penghematan energi.

Pengelasan di Indonesia sudah banyak dilakukan dengan berbagai macam

jenis, tetapi ada juga yang jarang dilakukan yaitu pengelasan gesek atau dalam

bahasa inggrisnya adalah friction welding. Dalam hal penelitian atau analisa,

setelah proses pengelasan seorang ilmuwan biasanya akan melakukan berbagai

macam jenis pengujian material fisik. Pada laporan penelitian ini, hasil pengelasan

gesek akan dilakukan pengujian kekuatan tarik agar diketahui hasil kekuatan

pengelasannya. Disamping itu juga dilakukan pengujian kekerasan mulai dari

logam induk hingga bagian sambungan las, dan terakhir ialah pengamatan struktur

mikronya. Sebelumnya, pengelasan gesek kali ini akan dilakukan dengan bantuan

mesin bubut dan bahan uji terbuat dari stainless steel austenitic atau baja tahan

karat seri 316. Rumusan permasalahan yang perlu dipecahkan kali ini adalah

bagaimana agar dihasilkan kekuatan sambungan las antara dua stainless steel

austenitic sehingga memiliki kekuatan sambungan yang baik dan kuat.

Sehingga, tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar

kekuatan sambungan material stainless steel austenitic saat dilas menggunakan

2

cara friction welding terhadap kekuatan tarik, nilai kekerasan atau hardness, dan

struktur mikro.

1.2 Maksud dan Tujuan

Maksud dan tujuan Tugas Akhir yang hendak dicapai dalam mengambil

judul Tugas Akhir PENYAMBUNGAN STAINLESS STEEL AUSTENITIK SERI

316 DENGAN METODA FRICTION WELDING TERHADAP KEKUATAN

TARIK, KEKERASAN, DAN STRUKTUR MIKRO adalah :

1. Mengetahui kekuatan tarik menggunakan metode friction welding.

2. Mengetahui kekerasan sambungan las, daerah HAZ (Heat Affective Zone), dan

logam induknya dengan jarak antar titik 500 mikrometer.

3. Mengetahui struktur mikro dengan metode friction welding.

1.3 Batasan Masalah

Agar pembahasan masalah dalam Tugas Akhir ini lebih jelas, fokus dan

terarah, maka permasalahan yang dibahas dibatasi hanya pada hasil pengelasan,

kekuatan tarik, kekerasan, serta struktur mikronya.

1.4 Metode Pengumpulan Data

Metode pengambilan data yang digunakan penulis untuk membuat laporan

Tugas Akhir ini adalah:

1. Metode Literatur

Metode Literatur yaitu pengumpulan data yang dilakukan dengan mencatat

atau menggunakan data baik seluruhnya maupun sebagian dari perpustakaan,

berupa arsip-arsip.

2. Metode Interview

Metode Interview yaitu pengumpulan data dengan cara melakukan wawancara

kepada pihak-pihak lain yang lebih mengusai maupun mengerti banyak tentang

perencanaan pengelasan suatu material, misalnya kepada dosen, teman-teman,

dan lain-lain.

3

3. Metode Observasi

Metode Observasi yaitu pengumpulan data dengan pengamatan langsung pada

objek sehingga memungkinkan untuk mengamati secara bertahap disertai

pencatatan singkat dan jelas sehingga data yang diperoleh dapat dipercaya.

4. Metode Dokumentasi

Metode Dokumentasi yaitu pengumpulan data dengan cara

mendokumentasikan peralatan yang diamati berupa foto-foto.

1.5 Sistematika Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini terdiri dari lima bab. Masing-masing bab terdiri

dari beberapa sub-bab. Sitematika laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Pendahuluan

Pada bab ini berisi tentang latar belakang, maksud dan tujuan masalah, batasan

masalah, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan.

2. Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Pada bab ini berisi tentang dasar friction welding, stainless steel, pengujian

tarik, pengujian kekerasan, dan pengamatan struktur mikro.

3. Metodologi dan Hasil

Pada bab ini akan membahas tentang proses pengelasan friction welding

dengan stainless steel pejal hingga pada hasil yang didapat.

4. Analisa Pembahasan

Pada bab ini akan membahas tentang hasil pengelasan dan juga analisis

kekuatan, kekerasan, serta struktur mikronya.

5. Penutup

Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Baja tahan karat austenitik adalah baja tahan karat yang mempunyai kadar

karbon antara 0,08 - 0,25 %, kandungan krom mencapai 16 - 26 % sedangkan

nikel mencapai 6 22 %. Ketahanan karat diperoleh karena adanya lapisan oksida

krom dipermukaan logam. Nikel berfungsi sebagai pembentuk fasa austenite

disuhu kamar, sehingga material ini mudah dibentuk karena bersifat ulet.

Kandungan karbon yang rendah menyebabkan baja tahan karat austenite memiliki

sifat mampu las yang baik (Greg. Sukartono, 1996).

Pada suhu C baja tahan karat akan mengalami sensitisasi yaitu

terbentuknya karbida krom diatas batas butir austenite. Krom yang terbentuk

diatas batas butir akan menyebabkan kandungan krom disekitar batas butir

menjadi berkurang. Apabila kandungan krom disekitar batas butir mencapai

kurang dari 14% maka lapis oksida krom menjadi sulit terbentuk. Akibatnya

ketahanan korosi baja tersebut menjadi berkurang. Secara mikro, karbida yang

terbentuk diatas butir akan menyebabkan beda potensial dengan butir sekitarnya,

hal ini juga akan menyebabkan timbulnya korosi antar butir. Selain itu, bentuk

ukuran dan jenis karbida yang terbentuk akan berpengaruh pada sifat mekanik

hasil lasan, seperti kekuatan tarik dan nilai kekerasannya (Greg. Sukartono, 1996).

2.2 Landasan Teori

Pengelasan adalah penyambungan dua logam (ferro atau nonferro) menjadi

satu dengan cara mencairkan setempat dan mendingin bersama. Pada saat ini

sekitar 40 jenis pengelasan yang dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu

pengelasan lebur dan padat. Adapun macam dari pengelasan lebur yaitu

Pengelasan Busur (Arc Welding, AW), Pengelasan Resistansi Listrik (Resistance

Welding, RW),Pengelasan Gas (Oxyfuel Gas Welding, OFW), dan macam dari

pengelasan padat yaitu Pengelasan Difusi (Diffusion Welding, DFW), Pengelasan

Gesek, (Friction Welding, FW), Pengelasan Ultrasonik (Ultrasonic Welding, UW).

5

2.2.1 Stainless Steel

Awalnya, beberapa besi tahan karat pertama berasal dari beberapa

artefak yang dapat bertahan dari zaman purbakala. Pada artefak ini tidak

ditemukan adanya kandungan krom. Namun diketahui bahwa yang membuat

logam ini tahan karat adalah banyaknya zat fosfor yang dikandungnya yang

mana bersama dengan kondisi cuaca lokal membentuk sebuah lapisan besi

oksida dan fosfat. (Ibnu Satoto, 2002)

Baja tahan karat atau stainless steel sendiri adalah paduan besi dengan

minimal 12% kromium. Komposisi ini membentuk protective layer (lapisan

pelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap krom

yang terjadi secara spontan. Tentunya harus dibedakan mekanisme protective

layer ini dibandingkan baja yang dilindungi dengan coating (misal seng dan

cadmium) ataupun cat. (Ibnu Satoto, 2002)

Pada dasarnya untuk membuat baja yang tahan terhadap karat, krom

merupakan salah satu bahan paduan yang paling penting. Untuk mendapatkan

baja yang lebih baik lagi, diantaranya dilakukan penambahan beberapa zat-zat

berikut :

1. Penambahan Molibdenum (Mo) bertujuan untuk memperbaiki ketahanan

korosi pitting dan korosi celah.

2. Unsur karbon rendah dan penambahan unsur penstabil karbida (titanium

atau niobium) bertujuan menekan korosi batas butir pada material yang

mengalami proses sensitasi.

3. Penambahan kromium bertujuan meningkatkan ketahanan korosi dengan

membentuk lapisan oksida ( ) dan ketahanan terhadap oksidasi

temperatur tinggi.

4. Penambahan nikel bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam

media pengkorosi netral dan juga meningkatkan keuletan dan mampu

bentuk logam.

Stainless steel ditinjau dari kadar kandungan kromnya dapat dibagi

menjadi lima macam yaitu :

6

1. Austenitic Stainless Steel yang mengandung sedikitnya 16% Krom dan

6% Nikel. Stainless steel jenis ini cocok juga untuk aplikasi temperatur

rendah, disebabkan unsur Nikel membuat stainless steel tidak menjadi

rapuh pada temperatur rendah.

2. Ferritic Stainless Steel yang mempunyai kadar Krom bervariasi antara

10,5 18 %.

3. Martensitic Stainless Steel jenis ini memiliki unsur utama Krom 12 17

% dan kadar karbon relatif tinggi yakni 0,1 1,0 %.

4. Duplex Stainless Steel memiliki kombinasi sifat tahan korosi dan

temperatur relatif tinggi atau secara khusus tahan terhadap Stress

Corrosion Cracking. Memiliki 23-30 % Krom dan 2,5 -7 % nikel dengan

penambahan unsure Titanium dan Molybdenum.

5. Precipitation Hardening Steel adalah Stainless Steel yang keras dan kuat

akibat dari dibentuknya suatu presipitat (endapan) dalam struktur mikro

logam.

2.2.2 Teknologi Mekanik

Mesin bubut merupakan salah satu jenis mesin perkakas. Fungsi utama

dari mesin bubut adalah untuk memegang dan memutar benda kerja dalam

melakukan operasi pemesinan. Operasi pemesinan yang dimaksud termasuk

bubut permukaan, pengeboran, reamer, membuat ulir, membubut lubang,

bubut bertingkat, dan banyak lagi. Fungsi lain dari mesin bubut juga bisa

digunakan untuk melakukan proses pengelasan, yaitu pengelasan friction

welding atau las gesek.

Di sini benda kerja 1 akan diputar/rotasi dengan kecepatan tertentu

bersamaan dengan benda kerja 2 yang dipasang pada tail stock yang

terpasang simetris didepan benda kerja 1. Gerakan putar dari benda kerja atau

biasa disebut gerak potong relatif dimanfaatkan untuk proses pengadukan

logam saat las gesek dan gerakkan translasi dari tail stock bisa di alih fungsi

sebagai pemegang benda kerja yang akan disambung.

7

2.2.3 Pengelasan Gesek (Friction Welding)

Pengelasan gesek (Friction Welding) adalah suatu metode pengalasan

yang dilakukan untuk memperoleh hasil lasan dengan cara melakukan

penggesekan pada ujung dua bahan las dengan menggunakan alat bantu

mesin bubut. Las gesek termasuk jenis penyambungan padat (forging).

Ditemukan atau dipatenkan oleh The Welding Institute pada tahun 1991. Pada

pengelasan gesek, penyambungan terjadi oleh adanya panas yang ditimbulkan

oleh gesekan akibat perputaran satu dengan yang lain antara logam-logam

induk dibawah pengaruh gaya aksial. Kemudian salah satu diputar sehingga

pada permukaan kontak akan timbul panas, bahkan mendekati titik didih

logamnya, sehingga permukaan logam didaerah tersebut menjadi plastis.

Dalam kondisi panas tersebut, pergerakan atau gesekan yang terjadi antar

kedua logam dihentikan, kemudian di aplikasikan gaya tekan arah aksial,

sehingga terjadi sambungan las gesek. Friction Welding atau las gesek ini

banyak diaplikasikan pada dinding pesawat atau bodi pesawat.

Dalam gambar 2.1 ditunjukkan tahapan proses pengelasan gesek

sebagai berikut :

(1) salah satu poros diputar dan poros yang lain dicekam pada toolpost,

(2) kedua poros digesekkan sehingga timbul panas,

(3) putaran dihentikan dan poros diberi gaya tekan aksial,

(4) sambungan las terbentuk.

Gambar 2.1 Pengelasan gesek (friction welding)

(Sumber: Ibnu Satoto, 2002)

8

Tiga daerah hasil pengelasan yang akan kita temui bila kita melakukan

pengelasan daerah yang pertama yaitu:

a. Daerah logam las

Daerah logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan

mencair dan kemudian membeku.

b. Daerah pengaruh panas atau Heat Affected Zone (HAZ)

Daerah pengaruh panas atau heat affected zone (HAZ) adalah logam dasar

yang bersebelahan dengan logam las yang selama proses pengelasan

mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat sehingga

daerah ini yang paling kritis dari sambungan las.

c. Logam induk

Logam induk adalah bagian logam dasar di mana panas dan suhu

pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan struktur

dan sifat.

Fungsi keberhasilan Friction Welding biasanya dipengaruhi oleh

kecepatan putar mesin saat dilas (n), besarnya gaya penekanan (F), luas

penampang bidang kontak benda kerja yang bergesekan (A), kondisi mesin

yang digunakan, dan kelurusan (center) saat terjadi penyambungan.

9

2.2.4 Pengujian Tarik

Gambar 2.2 Alat uji tarik

Pengujian tarik adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui

sifat-sifat mekanis suatu logam dan paduannya. Pengujian ini paling sering di

lakukan karena merupakan dasar pengujian-pengujian dan studi mengenai

kekuatan bahan.

Gambar 2.3 Skema uji tarik

10

Pada pengujian tarik beban diberikan secara kontinyu dan pelan-pelan

bertambah besar, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai

perpanjangan yang di alami benda uji. Kemudian dapat dihasilkan grafik

tegangan dan regangan.

(1)

Keterangan:

= Tegangan tarik maksimal (MPa)

= Beban tarik (N)

= Luasan awal penampang (mm)

Regangan yang dipergunakan pada kurva diperoleh dengan cara

membagi perpanjangan panjang ukur dengan panjang awal, persamaanya

yaitu:

.(2)

Keterangan:

= Regangan (%)

= Panjang awal (mm)

= Panjang akhir (mm)

Pembebanan tarik dilaksanakan dengan mesin pengujian tarik yang

selama pengujian akan mencatat setiap kondisi bahan sampai terjadinya

tegangan ultimate, juga sekaligus akan menggambarkan diagram tarik benda

uji, adapun panjang Lf akan diketahui setelah benda uji patah dengan

mengunakan pengukuran secara normal. Tegangan ultimate adalah tegangan

tertinggi yang bekerja pada luas penampang semula. Diagram yang diperoleh

dari uji tarik pada umumnya digambarkan sebagai diagram tegangan-

regangan.

11

Gambar 2.4 Kurva tegangan-regangan rekayasa

(Sumber: Dietser, 1996)

Dari Gambar 2.4 ditunjukkan bahwa bentuk dan besaran pada kurva

tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakuan panas,

deformasi plastis yang pernah dialami, laju regangan, suhu dan keadaan

tegangan yang menentukan selama pengujian.

Parameter-parameter yang digunakan untuk mengambarkan kurva

tegangan-regangan logam yaitu:

a. Kekuatan tarik

b. Kekuatan Luluh

c. Perpanjangan

12

2.2.5 Pengujian Kekerasan Mikro Vickers

Gambar 2.5 Mikro Vickers Hardness Tester

Pada umumnya, kekerasan suatu bahan menyatakan ketahanan bahan

tersebut terhadap deformasi plastis atau deformasi permanen apabila pada

bahan tersebut bekerja beban atau gaya luar.

Salah satu cara untuk mengetahui kekerasannya adalah dengan

menggunakan metode pengujian kekerasan Micro Vickers, cara ini

menggunakan indentor intan berbentuk piramida dengan dasar persegi dan

sudut puncak 136o ditekan dengan beban F terhadap material yang akan diuji.

Nilai kekerasan Vickers (VHN) didefinisikan sebagai beban dibagi luas

permukaan lekukan atau luas bekas injakan piramida. Variasi beban yang

biasanya digunakan pada pengujian mikro Vickers adalah 25, 50, 100, 200,

300, 500, dan 1000 gramforce, tergantung pada tingkat kekerasan material

yang akan di uji. Untuk luasan permukaan lekukan bekas injakan penumbuk

dihitung dari pengukuran mikroskopis panjang diagonalnya. Kekerasan

dihitung dengan mengukur diagonal d1 dan d2 dari jejak yang ditinggalkan.

Bilangan kekerasan Vickers (HV) dihitung :

13

VHN =

=

.(4)

=

(F = kgf, d= mm)

=

(F = gf, d= m)

Keterangan :

VHN : Vickers Hardness Number (HV)

F : Beban yang diberikan (kgf atau gf)

A : Luas area indentasi ( )

: Sudut Indentor ( )

d : Panjang diagonal bekas indentasi (mm atau m)

Ketika menggunakan lensa perbesaran 40x (untuk mikro Vickers) maka

menggunakan rumus:

d =

(d = m)

a = Pembacaan diagonal menggunakan mikroskop (m)

VHN = 1854 .

(F = gf)

Gambar 2.6 Indentasi Vickers

(Sumber: Gordonengland, 2014)

14

Perbedaan dari mikro hardness dan makro hardness terletak pada beban

yang digunakan. Mikro hardness menggunakan beban antara 1 sampai 1000

gram force, sedangkan makro hardness lebih besar dari 1000 gram. Misal

pengujian dengan metode Rockwell baik skala A,B,C,D akan membuat jejak

indentasi yang besar, sehingga hanya dikhususkan untuk benda yang

mempunyai ketebalan lebih besar dari 0,040 inci. Sedangkan uji Brinell

dikhususkan untuk benda yang memiliki ketebalan tidak kurang dari 0,125

inci. Skala Rockwell Buatan dengan beban tidak lebih dari 30 gram bisa

digunakan pada material dengan ketebalan 0,025 inci dan beban 15 gram bisa

digunakan pada benda dengan ketebalan 0,015 inci. Untuk menguji material

yang lebih tipis dari ini harus digunakan metode micro Vickers.

2.2.6 Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 2.7 Mikroskop Struktur Mikro

Pengujian struktur mikro dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui

struktur yang terkandung didalam material serta sifat-sifat fisis dan mekanik

dari material tersebut. Struktur mikro dalam logam (paduan) di tunjukkan

dengan besar, bentuk dan orientasi butirannya, jumlah fasa, proporsi dan

15

kelakuan dimana mereka tersusun atau terdistribusi. Struktur mikro dari

paduan tergantung dari beberapa faktor seperti, elemen paduan, konsentrasi

dan perlakuan panas yang diberikan. Pengujian struktur mikro atau

mikrografi dilakukan dengan bantuan mikroskop dengan koefisien

pembesaran dan metode kerja yang bervariasi.

Adapun beberapa tahap yang perlu dilakukan sebelum melakukan

pengujian struktur mikro adalah:

a. Pemotongan (Cutting)

Proses pemotongan dilakukan dengan menggunakan gergaji dan material

dicekam diragum penjepit. Proses ini bertujuan agar material yang diamati

tidak terlalu besar, hanya sample atau bagian tertentu material yang

diamati. Hal ini juga karena meja landasan di mikroskop yang kecil.

b. Pengamplasan (Grinding)

Proses penghalusan dilakukan dengan menggunakan kertas amplas. Proses

ini bertujuan untuk memperkecil kerusakan permukaan yang terjadi akibat

proses pemotongan, milling, atau penggerindaan. Selain itu juga bertujuan

agar cahaya nantinya memantul ke atas dengan baik. Selama proses ini

dilakukan proses pendinginan secukupnya, dengan menggunakan fluida

yang tidak merusak, fluida yang dipakai untuk prosesini adalah air. Kertas

amplas yang digunakan dimulai dari urutan yang kasar hingga halus, yaitu

kertas amplas dengan nomor 100, 180, 400, 600, dan 1000.

c. Pemolesan (Polishing)

Pemolesan bertujuan untuk mengkilapkan permukaan serta membersihkan

kotoran-kotoran pada permukaaan, bahan yang dipakai bisa autosol, kit,

atau braso.

d. Etsa (Etching)

Etsa adalah mengkorosi atau mengkikis (memburamkan) batas butir

material sehingga nantinya struktur mikronya terlihat. Proses ini dilakukan

dengan cara mencelupkan benda uji kedalam larutan etsa selama 3 detik.

Pencelupan dilakukan dengan larutan kimia yang sesuai. Bahan etsa yang

digunakan:

16

- Logam baja: 2,5 %

- Logam besi cor: 5 %

- Logam tembaga: 65 %

- Logam kuningan: 65 %

- Logam stainless steel: Aqua regia ( + HCl dengan perbandingan 1:3)

- Logam aluminium: NaOh 50 %

e. Pemotretan.

Pemotretan dilakukan dengan menggunakan inverted metallurgical

microscope.

Struktur mikro logam las biasanya kombinasi dari struktur mikro

dibawah ini:

a) Batas butir ferit, terbentuk pertama kali pada transformasi austenite-ferit

biasanya terbentuk sepanjang batas austenit pada suhu 650-1000 C.

b) Ferit Widmanstatten atau ferrite with aligned second phase, struktur mikro

ini terbentuk pada suhu 650-750 C di sepanjang batas butir austenit,

ukurannya besar dan pertumbuhannya cepat sehingga memenuhi

permukaan butirnya.

c) Ferit acicular, berbentuk intragranular dengan ukuran yang kecil dan

mempunyai orientasi arah yang acak. Biasanya ferit acicular ini terbentuk

sekitar suhu 650C dan mempunyai ketangguhan paling tinggi

dibandingkan struktur mikro yang lain.

d) Bainit, merupakan ferit yang tumbuh dari batas butir austenite dan

terbentuk pada suhu 400-500 C. Bainit mempunyai kekerasan yang lebih

tinggi dibandingkan ferit, tetapi lebih rendah dibanding martensit.

e) Martensit akan terbentuk, jika proses pengelasan dengan pendinginan

sangat cepat, struktur ini mempunyai sifat sangat keras dan getas sehingga

ketangguhannya rendah.

17

BAB III

METODOLOGI DAN HASIL DATA

3.1 Jalan Penelitian

Pengadaan Bahan:

Stainless steel silinder pejal 14 buah dengan

diameter 12mm dan panjang 100mm

Mesin Bubut

Persiapan spesimen uji

Pembuatan bentuk bone shape dengan

menggunakan standar bentuk tabel ASTM

Pembuatan pemegang dan landasan untuk dudukan

uji kekerasan dan struktur mikro.

Proses pengelasan

Mesin bubut dengan kecepatan 1200 rpm

Tekanan bertahap

Proses Pengujian:

Uji tarik

Uji kekerasan mikro Vickers

Struktur mikro perbesaran 100x

Analisa dan Pengolahan Data

Data ditampilkan dalam bentuk tabel, foto, dan grafik

Mulai

Identifikasi Masalah

Perencanaan Percobaan

Kesimpulan dan saran

Selesai

18

3.2 Alat Penelitian

Adapun peralatan-peralatan yang digunakan untuk percobaan ini

diantaranya adalah :

1. Mesin bubut, mesin bubut disini pada tahap pertama digunakan untuk

pengelesan gesek, selanjutnya digunakan untuk membuat specimen uji tarik

berbentuk bone shape, dan juga pembuatan ulir pada ujung specimen dengan

maksud agar pencekaman saat uji tarik tidak licin.

2. Mesin uji tarik (Tensile Testing Machine), proses pengujian tarik dilakukan

dengan menggunakan mesin uji tarik yang ada di laboratorium Metalurgi Fisik

Universitas Diponegoro Semarang.

3. Mesin uji kekerasan dengan menggunakan mesin uji hardness micro Vickers

yang ada di PT. Kubota Indonesia.

4. Peralatan pengamatan struktur mikro di laboratorium bahan teknik Diploma

Teknik Mesin Universitas Gadah Mada.

3.3 Pengadaan Bahan Penelitian dan Persiapan Spesimen Uji

Langkah pertama dari urutan proses ini adalah pengadaan material, material

yang dipakai adalah stainless steel. Saat pengadaan material dicari spesimen uji

yang berbentuk silinder pejal dengan panjang dan diameter masing masing

spesimen akan ditampilkan diatas gambar benda spesimen uji berikut.

Bahan Spesimen uji : Stainless Steel

Bentuk Spesimen : Silinder Pejal

Panjang Raw Material : 200 mm

Diameter spesimen : 12 mm

Gambar 3.1 Raw material Stainless Steel

19

Bahan Spesimen uji : Stainless Steel

Bentuk Spesimen : Silinder Pejal

Panjang Material 1 - 5 : Masing-masing 100 mm

Diameter spesimen : 12 mm

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Gambar 3.2 Material material yang akan diproses Friction Welding

20

Gambar (a), (b), (c), (d), (e) , dan (f) merupakan keenam material yang akan

disambung. Selanjutnya, setelah semua material sudah siap, langkah berikutnya

adalah melakukan proses pengelasan. Proses pengelasan dilakukan dengan mesin

bubut horizontal. Berikut adalah skema pengelasan gesek yang dilakukan dengan

menggunakan kecepatan putaran spindle 1200 rpm dan dibawahnya adalah

gambar hasil las gesek tiap material.

Gambar 3.3 Pengelasan gesek (friction welding)

(Sumber: Ibnu Satoto, 2002)

Gambar 3.4 Material Stainless Steel Setelah Dilakukan Pengelasan

21

Setelah semua material tersambung, maka akan didapat nilai waktu dari tiap

material saat dilakukan pengelasan gesek. Berikut adalah lama waktu tiap

pengelasan dan nilai rata-rata waktu dari semua material yang dilas:

Tabel 3.1 Waktu Lama Pengelasan

Nomor Spesimen Waktu

Benda 1 4 menit 2 detik






Rata-rata waktu pengelasan 4 menit 21 detik

Proses selanjutnya adalah pengamatan dan pembentukan spesimen uji.

Pembentukan spesimen uji didasarkan pada standard ASTM E8 M. Standar ini

didapat pada buku handbook material standard ASTM (American Standard

Testing of Material) E8 yang berarti bagian halaman sub bab dari standard metode

uji untuk uji tarik dan M yang artinya satuan yang digunakan adalah millimeter.

Untuk bentuk dari spesimen uji bisa dilihat pada gambar dibawah.

Gambar 3.5 Bone Shape Standar ASTM

22

Dengan diameter D = 9mm, panjang G = 45mm, dan radius R = .

Kemudian agar benda uji tidak licin saat dicekam pada alat uji tarik, bagian

pemegang atau ujung benda uji dibuat ulir. Disamping itu, salah satu benda uji

dimilling permukaannya hingga datar dengan tujuan persiapan specimen uji untuk

uji kekerasan dan foto struktur mikro.

Gambar 3.6 Persiapan Spesimen Material Sebelum Dilakukan Pengujian

3.4 Data Hasil Pengujian

3.4.1 Data hasil uji tarik

Pada saat pengujian tarik, Jenis mesin uji tarik yang digunakan adalah

mesin uji tarik universal testing machine dengan kapasitas mesin menarik

beban maksimal adalah sebesar 100 kN atau 10 ton.

23

Gambar 3.7 Skema uji tarik

Pada saat uji tarik ini, akan diperoleh data gaya maksimum yang

diberikan dan pertambahan panjang dalam bentuk grafik yang dapat dilihat

pada lembar lampiran. Disamping itu diperoleh hasil nilai tegangan dan

regangan dengan cara menghitung, namun dalam hal ini didapat dengan cara

otomatis melalui mesin yang dihubungan dengan komputer secara langsung.

Dan dicatat juga waktu saat benda uji mulai menarik hingga saat patah.

Berikut akan ditampilkan tabel perbandingan hasil uji tarik pada setiap

kondisi untuk spesimen raw material, sambungan 1, sambungan 2,

sambungan 3, sambungan 4, dan sambungan 5.

Tabel 3.2 Hasil Uji Tarik

No Material No. OutDia

(mm)

Panjang

awal

(mm)

Force

maksimum

(N)

Pertambahan

Panjang

(mm)

Waktu

(detik)

Tegangan

maksimum

(N/ )

Regangan

(%)

1 Raw Material 9 45 36877 18.831 14.4 580 42

2 Sambungan 1 9 45 10248 1.411 1.14 161 3.2

3 Sambunagn 2 9 45 12324 1.143 0.96 194 2.6

4 Sambungan 3 9 45 12251 1.705 1.38 193 3.6

5 Sambungan 4 9 45 12902 1.739 1.38 203 3.65

6 Sambungan 5 9 45 20184 2.690 2.1 317 6

7 Rata-rata

samb.1-5 13582 1.7376 1.4 214 3.81

Daerah Las

24

3.4.2 Data Hasil Uji kekerasan

Pada saat melakukan pengujian kekerasan, metode yang digunakan

adalah mikro Vickers hardness, dengan alasan jarak antar titik pembebanan

lebih teliti dan presisi. Panjang jarak yang diuji adalah 26000 m atau 26

mm dengan jarak antar titik 500 m atau 0,5 mm. sehingga didapat 52 titik

sepanjang sumbu X atau mulai dari daerah logam induk, HAZ, hingga

bagian sambungan las. Dengan pembebanan gaya yang diberikan sebesar

200 gf.

Gambar 3.8 Jarak Antar Titik Uji Kekerasan

Untuk menghindari kesalahan dalam pengujian kekerasan, benda uji

yang akan diuji harus benar-bear memenuhi persyaratan yaitu: permukaan

benda uji harus rata, sejajar, dan bersih. Sisi-sisi benda uji harus mempunyai

ketinggian yang sama, dan tidak diperbolehkan ada sisi yang miring, karena

akan menyebabkan kesalahan pengukuran kekerasan benda uji tersebut.

Setelah dilakukan pengujian, didapat hasil nilai uji kekerasan tiap

titik yang kemudian dibuat dalam bentuk tabel seperti dibawah ini:

25

Tabel 3.3 Hasil Uji Kekerasan

Jarak

titik dari

0 (m)

Diagonal

rata-rata

bekas jejakan

indentor (m)

Kekerasan

(VHN)

Jarak

titik dari

0 (m)

Diagonal rata-

rata bekas

jejakan

indentor (m)

Kekerasan

(VHN)

-13000 63,2 371 0 73,0 230

-12500 63,2 371 500 80,4 223

-12000 63,2 371 1000 81,6 223

-11500 63,2 371 1500 81,6 231

-11000 63,2 371 2000 80,2 231

-10500 65,0 351 2500 80,2 231

-10000 65,0 339 3000 80,2 231

-9500 66,2 339 3500 80,2 243

-9000 66,2 339 4000 78,2 243

-8500 66,2 313 4500 78,2 265

-8000 68,8 345 5000 74,8 265

-7500 65,6 319 5500 74,8 265

-7000 68,2 319 6000 74,8 280

-6500 68,2 288 6500 72,8 280

-6000 71,8 288 7000 72,8 296

-5500 71,8 288 7500 70,8 296

-5000 71,8 256 8000 70,8 317

-4500 76,2 256 8500 68,4 317

-4000 76,2 232 9000 68,4 331

-3500 80,0 249 9500 67,0 345

-3000 77,2 271 10000 65,6 345

-2500 74,0 271 10500 65,6 345

-2000 74,0 254 11000 65,6 345

-1500 76,4 254 11500 69,0 312

-1000 76,4 254 12000 66,0 341

-500 76,4 248 12500 70,0 303

0 73,0 230 13000 67,6 325

*titik tengah sebagai titik acuan (titik 0)

26

3.4.3 Data Hasil Foto Struktur Mikro

Pengamatan yang dilakukan disini adalah pengamatan struktur mikro

yang dilakukan pada daerah logam induk, daerah terkena panas atau heat

affective zone, dan daerah sambungan las. Pada pengamatan struktur mikro

spesimen yang digunakan adalah spesimen 6 yang tidak dilakukan

pengujian tarik. Foto perbesaran yang diambil disini adalah 100x. Dari

pengamatan struktur mikro ini, dapat dilihat hasil struktur yang terkandung

dari hasil pengelasan, adalah sebagai berikut.

Gambar 3.9 Struktur mikro logam induk material stainless steel seri 316

27

(a) (b)

Gambar 3.10 Struktur mikro daerah terkena panas (Heat Affective Zone)

(a) Mengalami pengadukan (b) Terkena panas

Gambar 3.11 Struktur mikro daerah sambungan material stainless steel seri 316

28

3.5 Hipotesis

Proses pengelasan gesek baja tahan karat austenitik akan menyebabkan

terjadinya perubahan struktur mikro di daerah sekitar lasan. Perubahan struktur

mikro ini dapat menyebabkan penurunan sifat material yaitu ketahanan karat dan

sifat mekanisnya. (Greg. Sukartono, 1996)

29

BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Setelah pengamatan, pengukuran serta pengujian dilaksanakan terhadap

masing-masing benda uji, pada saat setelah pengelasan gesek dengan putaran

mesin bubut putaran 1200 rpm. Didapatkan data-data seperti yang akan

ditampilkan pada bab ini bersamaaan dengan analisa setiap pengujian dan

pengamatan.

4.1 Analisa dan Pembahasan Data Hasil Pengujian Tarik

4.1.1 Raw material

Hasil pengujian pada raw material didapat nilai tegangan maksimum dan

regangan maksimum sebesar:

a. Tegangan Maksimum: 579 N/ mm

b. Regangan 42 %

Pada grafik hasil uji tarik terlihat bentuk garis yang menunjukan bahwa nilai

tegangannya besar (T >) dan nilai regangannya. Juga besar ( >), yang artinya

sifat dari raw material adalah ulet. Disamping itu bentuk perpatahan disini adalah

bentuk patah ulet, yang menandakan bahwa material ini tangguh atau saat diuji

tarik raw material memberikan peringatan lebih dulu sebelum terjadinya

kerusakan. Pada bahan tangguh, kekuatan putusnya umumnya lebih kecil daripada

kekuatan maksimumnya.

4.1.2 Sambungan 1 Sambungan 5

Pada hasil lasan sambungan 1 sampai dengan sambungan 5 didapat nilai

tegangan maksimum dan regangan maksimum sebesar:

a. Sambungan las 1

Nilai tegangan maksimum: 161 N/ mm

Nilai regangan: 3.2 %.

b. Sambungan las 2


Nilai regangan: 2.6 %.

30

c. Sambungan las 3


Nilai regangan: 3.6 %

d. Sambungan las 4


Nilai regangan: 3.65 %

e. Sambungan las 5


Nilai regangan: 6 %

Jika dilihat dalam sebuah grafik dan dibandingkan dengan hasil tegangan

regangan raw material, sambungan las 1-5 menunjukan bahwa nilai tegangannya

kecil (T

31

Gambar 4.1 Diagram Tegangan-Regangan Dari Raw Material Sampai Las 5

Terlihat bahwa dari semua hasil sambungan las rata-rata hanya memiliki

tegangan tarik sebesar 214 N/ , dan rata-rata regangan yang dihasilkan

adalah sebesar 3.81 %. Nilai tegangan dan regangan pada hasil lasan jika

dibandingkan dengan nilai tegangan dan regangan raw material sangat berbeda

jauh, yakni memiliki selisih nilai tegangan sekitar 366 N/ dan selisih

regangan sebesar 38,19%. Selanjutnya, agar perbandingan selisih nilai

tegangan tarik terlihat lebih jelas, dapat dilihat pada grafik berikut.

0

100

200

300

400

500

600

700

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43

Sambungan 1

Sambungan 2

Sambungan 3

Sambungan 4

Sambungan 5

Raw Material

Regangan (%)

Tega

nga

n (

N/

)

32

Gambar 4.2 Grafik Perbadingan Nilai Tegangan Sambungan dan Raw Material

Adanya pebedaan tekanan saat dilakukan pengelasan gesek menyebabkan

perbedaan kekuatan tarik pada hasil sambungan. Hal ini nantinya juga akan

berpengaruh dengan luas daerah yang mengalami perubahan struktur mikro.

Semakin besar gaya penekanannya dan semakin lama gesekan yang terjadi,

daerah yang mengalami perubahan struktur mikro juga semakin besar. Hal

mengenai perubahan struktur mikro akan kita bahas pada bahasan struktur

mikro.

0

100

200

300

400

500

600

700

Sambungan 1-5 Raw Material

Kekuatan Tarik Maksimum (N/mm2)

Kekuatan Tarik Maksismum(N/mm2)

33

4.2 Analisa dan Pembahasan Data Hasil Pengujian Kekerasan

Berikut adalah grafik tingkat kekerasan sambungan stainless steel seri 316.

Grafik tersebut terbentuk dari nilai yang didapat pada hasil tabel uji kekerasan di

bab 3.

Gambar 4.3 Grafik nilai kekerasan logam induk - HAZ - sambungan las

Dari grafik terlihat bahwa pada titik 0 atau pada bagian las-lasan memiliki

nilai kekerasan yang rendah, sedangkan pada dearah HAZ hingga sampai daerah

logam induk dengan jarak 13 mm dari titik 0 kekerasannya semakin meningkat.

Dari gambar tersebut dapat dilihat perbedaan kekerasan yang menyolok secara

kasar antara kekerasan daerah sambungan dengan kekerasan daerah logam induk

atau stainless steel.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

-13

-12

-11

-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

13

Nilai Kekerasan

Nilai Kekerasan

(VHN)

Jarak (mm)

34

4.3 Analisa dan Pembahasan Hasil Pengamatan struktur mikro

Berikut ini adalah gambar hasil pengamatan struktur mikro perbesaran 100x :

(a) (b)

(c)

Gambar 4.4 Hasil pengujian Struktur Mikro Stainless Steel

(a) Logam induk (b) Daerah HAZ (c) Daerah Las

Hasil pengujian foto struktur mikro menunjukan bahwa baik pada

bagian logam induk, daerah terkena panas (Heat Affective Zone), maupun

bagian sambungan las semuanya memiliki fasa austenitic (). Hal ini karena

sifat dari fasa austenitic adalah non magnetik. Pada seri stainless steel 316 ini

juga sudah jelas menunjukan bahwa fasa yang dimiliki adalah austenitic.

35

Untuk bagian yang berwarna hitam menunjukan bahwa itu adalah karbida

krom yang memiliki sifat keras dan getas.

36

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan dari hasil penelitian dan analisa dalam penelitian ini dapat

disimpulkan antara lain:

1. Untuk hasil kekuatan tarik maksimum rata-rata sambungan 1 sampai 5 adalah

214 N/mm dan nilai rata-rata regangan adalah 3,81%, ini berarti bahwa nilai

kekuatan tarik material sambungan mengalami penurunan jika dibandingkan

nilai kekuatan tarik raw material yang mempunyai nilai kekuatan tarik

maksimum sebesar 579 N/mm serta nilai regangan 42%.

2. Hasil uji kekerasan dengan beban 200 gf memiliki nilai kekerasan pada logam

induk sebesar 371 VHN, bagian HAZ 250 VHN, dan bagian sambungan 230

VHN serta menghasilkan grafik yang berbentuk V, ini artinya bahwa pada

bagian sambungan las mengalami penurunan kekerasan dibanding logam

induk.

3. Hasil pengujian struktur mikro memperlihatkan bahwa untuk fasa stainless

steel seri 316 adalah fasa austenitic, baik pada logam induk, daerah terkena

panas, dan bagian sambungan.

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan sehubungan dengan penelitian tentang

pengelasan ini adalah peneliti menyarankan kepada kalangan akademis, praktisi

bahwa :

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menambah variasi putaran yang

lebih besar sehingga dapat diperoleh analisa yang lebih lengkap.

2. Perlu dilakukan pangukuran nilai tekan (F dorong) saat proses penyambungan

agar mendapatkan hasil yang optimal.

3. Pastikan material saat disambungan presisi atau senter karena akan

mempengaruhi hasil lasan.

37

4. Perlu dilakukan pengukuran temperature pada saat dilakukan proses

pengelasan.

5. Pada metode pengelasan friction welding ini hanya dikhususkan untuk

menyambung dua buah material yang berbentuk lingkaran dan dengan bentuk

sambungan yang simetris.

38

DAFTAR PUSTAKA

[1] _________, 2011, Materi Pembelajaran Mata Kuliah Bahan Teknik 1.

Tim Pengajar Bahan Teknik Program Diploma Teknik Mesin Sekolah

Vokasi UGM: Yogyakarta.

[2] _________, 2012, Panduan Praktikum Pengujian Bahan. Staf

Laboratorium Bahan Teknik Program Diploma Teknik Mesin Sekolah

Vokasi UGM, Yogyakarta.

[3] Greg, Sukartono, 1996, Perubahan Struktur Mikro dan Sifat Mekanik

Pada Pengelasan Baja Tahan Karat Austenitic, Laporan Penelitian

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

[4] Harsono, S., dan Toshie, O., 1991, Teknologi Pengelasan Logam, Pradnya

Paramita, Jakarta.

[5] Hariandja Binsar., 1997, Mekanika Bahan dan Pengantar Teori

Elastisitas, Erlangga, Jakarta.

[6] Satoto, Ibnu, 2002, Kekuatan Tarik, Struktur Mikro, Dan Struktur Makro

Lasan Stainless Steel Dengan Las Gesek (Friction Welding), Universitas

Muhammadiyah, Yogyakarta.

[7] Supardi, Rachmat., 1967, Pengetahuan Material. Tarsito, Bandung.

[8] Surdia, Tata dan Saito Sinroku., 1991, Pengetahuan bahan teknik, Pradnya

Paramita, Jakarta.

39

LAMPIRAN

39

Lampiran 1. Surat ijin pelaksaan pengujian

40

Lampiran 2. Standar Pengujian

41

Lampiran 3. Data grafik hasil uji tarik

1. Raw material

43

2. Sambungan 1

45

3. Sambungan 2

47

4. Sambungan 3

49

5. Sambungan 4

51

6. Sambungan 5

53

Lampiran 4. Data Hasil Pengujian kekerasan mikro Vickers

Jarak

titik dari

0 (m)

Diagonal

rata-rata

bekas jejakan

indentor (m)

Kekerasan

(VHN)

Jarak

titik dari

0 (m)

Diagonal rata-

rata bekas

jejakan

indentor (m)

Kekerasan

(VHN)

-13000 63,2 371 0 73,0 230

-12500 63,2 371 500 80,4 223

-12000 63,2 371 1000 81,6 223

-11500 63,2 371 1500 81,6 231

-11000 63,2 371 2000 80,2 231

-10500 65,0 351 2500 80,2 231

-10000 65,0 339 3000 80,2 231

-9500 66,2 339 3500 80,2 243

-9000 66,2 339 4000 78,2 243

-8500 66,2 313 4500 78,2 265

-8000 68,8 345 5000 74,8 265

-7500 65,6 319 5500 74,8 265

-7000 68,2 319 6000 74,8 280

-6500 68,2 288 6500 72,8 280

-6000 71,8 288 7000 72,8 296

-5500 71,8 288 7500 70,8 296

-5000 71,8 256 8000 70,8 317

-4500 76,2 256 8500 68,4 317

-4000 76,2 232 9000 68,4 331

-3500 80,0 249 9500 67,0 345

-3000 77,2 271 10000 65,6 345

-2500 74,0 271 10500 65,6 345

-2000 74,0 254 11000 65,6 345

-1500 76,4 254 11500 69,0 312

-1000 76,4 254 12000 66,0 341

-500 76,4 248 12500 70,0 303

0 73,0 230 13000 67,6 325

*titik tengah sebagai titik acuan (titik 0)

54

Lampiran 5. Data Hasil Pengamatan Struktur Mikro

Logam induk

55

HAZ (Heat Affective Zone)

Sambungan las

HALAMAN JUDULLEMBAR NOMOR PERSOALANLEMBAR PENGESAHANLEMBAR PERNYATAANKATA PENGANTARABSTRACTINTISARIDAFTAR ISIDAFTAR TABELDAFTAR GAMBARDAFTAR LAMPIRANBAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang1.2 Maksud dan Tujuan1.3 Batasan Masalah1.4 Metode Pengumpulan Data1.5 Sistematika Penulisan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI2.1 Tinjauan Pustaka2.2 Landasan Teori2.2.1 Stainless Steel2.2.2 Teknologi Mekanik2.2.3 Pengelasan Gesek (Friction Welding)2.2.4 Pengujian Tarik2.2.5 Pengujian Kekerasan Mikro Vickers2.2.6 Pengamatan Struktur Mikro

BAB III METODOLOGI DAN HASIL DATA3.1 Jalan Penelitian3.2 Alat Penelitian3.3 Pengadaan Bahan Penelitian dan Persiapan Spesimen Uji3.4 Data Hasil Pengujian3.4.1 Data hasil uji tarik3.4.2Data Hasil Uji kekerasan3.4.3 Data Hasil Foto Struktur Mikro

3.5 Hipotesis

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN4.1 Analisa dan Pembahasan Data Hasil Pengujian Tarik4.1.1 Raw material4.1.2 Sambungan 1- Sambungan 5

4.2 Analisa dan Pembahasan Data Hasil Pengujian Kekerasan4.3 Analisa dan Pembahasan Hasil Pengamatan struktur mikro

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN5.1 Kesimpulan5.2 Saran

DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN-LAMPIRAN

Documents

7._D3-2014-313969-complete