PENGARUH VARIASI GESEK TERHADAP KUALITAS SAMBUNGAN PADA PENGELASAN CONTINOUS DRIVE FRICTION WELDING (CDFW) BAHAN PIPA KUNINGAN DAN TEMBAGA

i PENGARUH VARIASI GESEK TERHADAP KUALITAS SAMBUNGAN

PADA PENGELASAN CONTINOUS DRIVE FRICTION WELDING

(CDFW) BAHAN PIPA KUNINGAN DAN TEMBAGA

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh: SIGIT PURNOMO

20110130069

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA 2016

ii LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

PENGARUH VARIASI GESEK TERHADAP KUALITAS SAMBUNGAN PADA PENGELASAN CONTINOUS DRIVE FRICTION WELDING

BAHAN PIPA KUNINGAN DAN TEMBAGA Disusun Oleh:

SIGIT PURNONO 20110130069

Telah Depertahankan Di Depan Tim Penguji Pada Tanggal Mei 2016

Susunan Tim Penguji:

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Totok Suwanda, S.T., M.T. Ir. Aris Widyo Nugroho M.T.,PhD. NIK. 19690304199603123054 NIK. 197003001995509123022

Penguji

Muh. Budi Nur Rahman,S.T., M.Eng NIP. 197905232005011001

Tugas Akhir ini Telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Tanggal Mei 2016 Mengesahkan

Ketua Program Studi Teknik Mesin

Novi Caroko S.T.,M.Eng NIP. 19791113 200501 1 001

iii PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Sigit Purnomo

NIM : 20110130069

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang berjudul : Pengaruh variasi putaran gesek terhadap kualitas sambungan pada pengelasan continous drive friction welding bahan pipa kuningan dan tembaga adalah benar-benar hasil karya sendiri, kecuali jika disebutkan sumbernya dan belum pernah diajukan pada instansi manapun, serta bukan karya jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus dijunjung tinggi.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, tanpa adanya tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta bersedia mendapat sanksi akademik bila ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar.

Yogyakarta, Mei 2016 Yang menyatakan

Sigit Purnomo 20110130069

iv INTISARI

Pengelasan gesek merupakan suatu metode penyambungan material yang memanfaatkan panas yang ditimbulkan dari gesekan permukan antara dua buah benda. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi putaran pengelasan gesek terhadap kekerasan Vickers dan struktur mikro pada daerah sambungan.

Bahan yang digunakan pipa tembaga dengan diameter Do 15,875mm dan Di 12,87mm dengan tebal 2 mm dan pipa kuningan Do 15,875 mm Di 12,35 mm dengan tebal 1,6 mm. Pengelasan dengan mesin (friction welding) menggunakan variasi putaran 1000 rpm, 1600 rpm, 2000 rpm tekanan gesek 1471.68 N/mm tekanan tempa 1962,24 N/mm untuk hasil pengelasan dilakuan pengujian struktur mikro dan kekerasan pada setiap variasi putaran.

Pada putaran 1000 dan 1600 rpm menghasilkan sambungan dengan struktur mikro berbutir halus. Sedangkan pada putaran 2000 rpm menghasilkan sambungan dengan struktur mikro berbutir kasar. Nilai kekerasn tertinggi pada pipa tembaga 51,5 VHN sedangakan pada kuningan 87,6 VHN di daerah sambungan. Kekerasan tertinggi di daerah pipa tembaga-kuningan pada titik pertama yang jaraknya 0,1 dari sambungan. Nilai kekerasan yang jauh dari sambungan pada jarak 3 mm menurun karena panas yang didapatkan hanya hantaran panas. Pada bagian sambungan merubah struktur mikro. Dari semua variasi putaran gesek putaran yang sesuai adalah 2000 rpm karena ditinjau dari hasil pengujian kekerasan yang diperoleh.

v

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum WR. WB.

Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan hidayah dan karunianya sehingga dapat tersusunnya tugas akhir ini sesuai yang diharapkan dan terlaksana dengan baik. Hanya dengan ijin-Nya, segala urusan yang rumit menjadi mudah.

Tugas akhir ini mencakup penggunaan bahan pipa kunigan dan tembaga terhadap pengaruh variasi putaran gesek CDFW terhadap kekerasan (Vikers) dan struktur mikro. Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, banyak kendala baik teknis maupun nonteknis yang penyusun alami, namun hal tersebut tidak menyurutkan langkah penyusun dalam menyelesaikan tugas akhir. Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna baik dari segi materi maupun metodologinya. Oleh karena itu kritik dan saran yang konstruktif sangat diharapkan guna penyempurnaan tugas akhir ini bagi penyusun lebih lanjut dan mendalam pada masa-masa yang akan datang.

Dari proses awal hingga akhir penyusunan tugas akhir ini, banyak pihak yang telah memberikan dukungan, untuk itu penyusun tidak lupa menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan berpartisipasi dalam penyusunan tugas akhir ini.

1. Bapak Novi Caroko S.T.,M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

2. Bapak Totok Suwanda, S.T.,M.T. Selaku dosen pembimbing tugas akhir., selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan dan bimbingan tugas akhir.

3. Bapak Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan tugas akhir.

vi

4. Bapak selaku Dosen Penguji yang telah banyak memberikan masukan dalam tugas akhir.

5. Staff pengajar, Laboran dan Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

6. Kedua orang tua, Ayah dan Ibunda tercinta, dan saudara-saudaraku yang senantiasa selalu mendoakan, memberikan dorongan semangat, kasih sayang, dengan penuh kesabaran dan tanpa henti.

7. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011 yang telah memberi dorongan, masukan dan semangat selama penelitian.

8. Semua pihak yang telah banyak membantu penyusun dalam menyelesaikan Tugas Akhir, yang tak dapat penyusun sebutkan semua satu per satu.

Karena keterbatasan dalam pengetahuan dan pengalaman, penyusun menyadari bahwa terdapat banyak kekurangan dalam Tugas Akhir ini. Maka kritik dan saran dari anda sangat diharapkan untuk pengembangan selanjutnya. Besar harap sekecil apapun informasi yang ada dibuku ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Wassalamu’alaikum WR. WB.

Yogyakarta Mei 2016 Penyusun,

Sigit Purnomo 20110130069

vii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN UJIAN PENDADARAN ... ii

HALAMAN PERNYATAAN ... iii

INTISARI ... iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR NOTASI ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Batasan Masalah... 2

1.4. Tujuan ... 3

1.5. Manfaat ... 3

BAB II TINJUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ... 4

2.1. Tinjauan Pustaka ... 4

2.2. Dasar Teori ... 5

2.3. Pengertian Pengelasan ... 5

2.3.1. Rotary Friction Welding ... 6

2.3.2. Daerah pengelasan ... 8

2.3.3. Stir Friction Welding ... 10

2.3.4. Linier Friction Welding ... 11

viii

2.4. Aplikasi Pengelasan. ... 12

2.5. Logam Kuningan dan Tembaga ... 12

2.3.1. Klasifikasi Logam Tembaga ... 12

2.3.2. Klasifikasi Logam Tembaga ... 15

BAB III METODE PENELITIAN ... 17

3.1. Pendekatan Penelitian ... 17

3.2. Perencanaan Pengujian... 18

3.3. Pengadaan Bahan dan Alat... 18

3.3.1. Alat Utama ... 18

3.3.2. Perhitungan Pegas ... 19

3.3.3. perhitungan tekanan gesek dan tekanan tempa ... 19

3.3.4. Alat uji Struktur Mikro ... 20

3.3.5. Alat Modifikasi Las Gesek ... 20

3.3.6. Alat Uji Kekerasan Mikro vikers ... 21

3.3.7. Mesin Poles ... 21

3.3.8. Perlengkapan lainnya ... 22

3.4. Pelaksanaan Penelitian ... 22

3.5. Pelaksanaan Pengujian Kekerasan ... 24

3.6. Pelaksanaan Pengujian Struktur Mikro ... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

4.1. Hasil Penyambungan Benda Uji ... 27

4.2. Pengujian Struktur Mikro ... 28

4.3. Hasil Uji Struktur Mikro daerah sambungan ... 29

4.4. Analisis struktur mikro putaran 1000, 1600 dan 2000 rpm ... 30

4.4. Hasil Uji Kekerasan ... 31

ix

BAB V PENUTUP ... 35

5.1 Kesimpulan ... 36

5.2 Saran ... 37

DAFTAR PUSTAKA ... 38 LAMPIRAN ...

x DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Tahap Pengelasan Rotari friction welding ... 6

Gambar 2.2. Daerah Las Gesek ... 8

Gambar 2.3. Parameter Las Gesek ... 9

Gambar 2.4. Proses Stir Friction Welding ... 11

Gambar 2.5. Proses Liner Friction Welding ... 12

Gambar 2.6. Aplikasi Pengelasan Gesek ... 12

Gambar 3.1. Diagram Alir Pengujian ... 17

Gambar 3.2. Alat yang digunakan Las Gesek ... 18

Gambar 3.3. Alat Uji Struktur Mikro ... 20

Gambar 3.4. Alat Modifikasi Las Gesek ... 20

Gambar 3.5. Alat uji Kekerasan (Vikers) ... 21

Gambar 3.6. Alat Polish ... 21

Gambar .3.7. Bahan Pipa Kuningan dan Tembaga... 22

Gambar 3.8. Peratan Permukaan Ujung Pipa ... 23

Gambar.3.9. Proses Pengelasan Gesek ... 23

Gambar 3.10. Pengatur Putaran Gesek ... 24

Gambar 4.1. Penyiapan Benda Uji Setelah Pengelasan ... 27

Gambar 4.2. Daerah Uji Struktur Mikro ... 28

Gambar 4.3. Hasil Uji Struktur Mikro Putaran 1000, 1600 dan 2000 rpm ... 29

Gambar 4.4. Stuktur Mikro Pipa Kuningan Pada Jarak 1 mm Dengan Putaran 1000,1600 dan 2000 rpm ... 30

Gambar 4.5. Stuktur Mikro Pipa Tembaga Pada Jarak 1 mm Dengan Putaran 1000,1600 dan 2000 rpm ... 31

Gambar 4.6. Titik Pengujian Kekerasa ... 32

xi DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Titik Leleh Standar Kuningan ... 15 Table 2.2. Ciri-ciri Logam Tembaga ... 16 Tabel 4.1. Hasil Uji Kekerasan 1000,1600 dan 2000 rpm ... 32

xii DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

F : Gaya (N)

HAZ : Heat Affective Zone

Cu : Tembaga

Mpa : Satuan Tekanan

Rpm : Revolutions Per Minute (satuan kecepatan)

VHN : Vickers hardness number (satuan kekerasan)

GPA : Gigapascal

SMAW : Shieded Metal Arc Welding

DIN : Deutche Industrie Normen

Zn : Zinc (seng)

g : gram

cm-3 _{: Sentimeter kubik}

k : Satuan berat

0

f : Satuan suhu fahrenheit

0

c : Satuan suhu Celcius

mm : Satuan pamjang

K : Konstanta

x : Perpanjangan pada pegas

HNO3 : Asam Nitrat

Kuningan DZR : dezincification

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PENGARUH VARIASI GESEK T ERHADAP K UALITAS SAMBUNGAN PADA PENGELASAN CONTINOUS DRIVE FRICTION WELDING

BAHAN PIPA KUNINGAN DAN TEMBAGA

Disusun Oleh: SIGIT PURNONO

20110130069

Telah Depertabankan Di Depan Tim Penguji Pada Tanggal Mei 2016

Susunan Tim Penguji:

Dosen Pembimbing II

Ir. Aris Widyo Nugroho M.T.,PhD.

ｔｯｴｾ

=-

ｔＮ＠

NIK. 19690304199603123054 NIK. 197003001995509123022

Muh. Bud. Nur Rahma n,S.T., M.Ene NIP. 19790523200501 1001

.---Tugas Akhir ini Telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar Satjana Teknik

ｏ ｾ ｡＠ ｄｭ ｾ ｾ ｩＲＰＱＶ＠

1

Pada saat ini penyambungan logam dengan sistem pengelasan semakin banyak digunakan, baik dalam konstruksi bangunan maupun konstruksi mesin. Salah satu yang dipakai dalam dunia industri adalah fusion welding sering disebut las lebur. Banyak metode yang digunakan seperti sambungan lipat, sambungan mur baut. Ada juga teknik pengelasan yang lain yaitu solid state welding yaitu penyambungan dua material pada temperatur dibawah titik leleh material. Pada pengelasan logam dalam bentuk silinder pejal maka las busur tidak cocok karena membuat kekuatan tidak maksimal, sehingga ditemukan cara peleburan dengan cara pengelasan antara tepi dan tengah yaitu pengelasn gesek (friction welding).

Pengelasan gesek merupakan salah satu metode penyambungan material yang memanfatkan panas yang ditimbulkan antara gesekan kedua material yang berbeda maupun tidak. Penyambungan tanpa memberikan bahan tambah atau logam pengisi. Jenis-jenisnya yaitu explosion welding, forge welding, friction welding,dan lain sebagainya. Adapun metode yang digunakan dalam pengelasan salah satunya adalah pengelasan gesek (friction welding).

Beberapa kekurangan dan kendala yang ditemukan dalam pengelasan dengan metode peleburan atau busur listrik. Ketebalan material yang akan di las. Penyambungan silinder yang besar mengalai kesulitan kesulitan karena harus dilakukan secara bertahap agar lapisan logam mengisi sempurna. Dengan metode pengelasn bentuk silinder silinder pejal dapat teratasi yaitu menggunakan pengelasan las gesek (friction welding). Dari penelitian sebelumnya bahwa semakin tinggi putaran pengelasan dapat mempengaruhi hasil kekuatan tarik las menjadi lebuh tinggi. Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam table periodik yang mempunyai lambang Cu dan atom 29. Tembaga adalah penghantar listrik yang baik. Kuningan adalah paduan logam tembaga dan logam seng dengan kadar tembaga 60-90%.

2

Penelitian yang dilakukan oleh Serena 2015 didapatkan lama waktu gesek maka akan menurun nilai kekerasan pada kuningan. Dan pada tembaga nilai kekeran yang didapatkan tidak menurut Husodo,N,dkk (2013) Perubahan waktu gesekan mempengaruhi nilai kekerasn yang dihasilkan pada sambungan las.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian dari latar belakang maka dapat dirumuskan permasalahan yang timbul adalah bagaimana pengaruh variasi putar terhadap kekerasan dan struktur mikro sambungan las gesek CONTINOUS DRIVE FRICTION WELDING (CDFW) bahan pipa kuningan dan tembaga.

1.3.Batasan Masalah

Batasan masalah penelitian ini adalah: 1. Asumsi putaran dianggap konstan.

2. Tekanan pada friction welding dianggap konstan.

3. Diasumsikan getaran yang ditimbulkan tidak mempengaruhi hasil las. 1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh variasi putaran gesek untuk kekerasan (vikers) dan struktur mikro pada pengelasn CDFW bahan pipa kunigan dan tembaga.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian las gesek adalah :

1. Mengetahui sifat fisik, mekanik dan bahan hasil pengelasan gesek antara material pipa kuningan dan tembaga pada pengelasan kontinyu.

2. Data dapat menjadi referensi bagi penelitian selanjutnya tentang pengelasan gesek.

3. Memperoleh formula untuk variasi gesek yang sesuai dengan bahan material yang bebrbeda.

4 BAB II DASAR TEORI

2.1.Kajian Pustaka

Penelitian tentang las gesek mulai banyak dilakukan. Beberapa penelitian yang sudah dimulai meneliti tentang las gesek membahas tentang kekuatan tarik, kekerasan dan struktur mikro. Razzaq,R.,2011 menganalisis tentang kekuatan tarik, struktur mikro dan struktur mikro las gesek baja karbon rendah. Hasil dari penelitian tersebut diperoleh rata-rata kekuatan tarik adalah sebesar 118,505 MPa pada putaran pengelasan 950 rpm. Pada pengelasan dengan putaran 950 rpm didapatkan nilai rata-rata kekuatan tarik adalah sebesar 185,505 MPa. Dengan nilai waktu rata-rata-rata-rata adalah 10,30 detik. Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Razzaq dapat disimpulkan bahwa semakin tingginya putaran motor (rpm) maka semakin tinggi juga kekuatan tarik yang dihasilkan dari proses pengelasan gesek.

Frayudi.A., 2013 meneliti tentang pengaruh waktu gesek pada pengelasan gesek untuk baja karbon rendah terhadap kekuatan tarik dan kekerasan mikro. Didapatkan hasil nilai kekuatan tarik tertinggi pada spesimen dengan waktu pemanasan 8 menit sebesar 305,15 MPa. Untuk nilai kekerasan tertinggi terdapat pada daerah las sebesar 212,8 VHN. Sedangkan daerah HAZ rata-rata kekerasannya adalah 174,08 VHN. Di daerah logam induk rata-rata kekerasannya 158,96 VHN. Pada daerah yang jauh dari titik las gesek strukturnya tidak mengalami perubahan. Disimpulkan semakin tinggi kekuatan tariknya semakin besar kecenderungan untuk berubah bentuk.

Satoto,I.,2011 juga meneliti tentang kekuatan tarik, struktur mikro dan struktur makro lasan stainless steel dengan las gesek. Diperoleh rata-rata kekuatan tarik pada putaran pengelasan 950 rpm adalah sebesar 167,99 MPa. Dengan waktu 63,67 detik nilai kekuatan tarik pada pengelasan dengan putaran 1350 rpm adalah

sebesar 237,68 MPa. Dapat disimpulkan bahwa dengan putaran motor (rpm) yang tinggi dapat mempengaruhi hasil las gesek sehingga tinggi kekuatan tariknya.

Sidiq 2013 meneliti tentang pengaruh waktu gesek terhadap kekuatan tarik dan kekerasan mikro. Hasil yang didapatkan adalah pada benda waktu putar 10 menit mendapatkan kekuatan tarik sebesar 368,28 MPa. Kekerasan tertinggi tedapat pada daerah inti las sebesar 263,7 VHN. Waktu putar yang lama mengakibatkan kekuatan tariknya semakin kecil. Hasil pengamatan penampang patah peleburan hampir merata keseluruh permukaan las, untuk hasil perekatan yang sempurna terjadi pada benda uji dengan waktu pemanasan 10 menit.

Agus (2013) meneliti tentang Pengaruh Tekanan Tempa Terhadap Struktur Mikro Dan Sifat Mekanik Baja ST 41 (Diameter 14 mm dan Kepala Tumpi 50 mm) Dengan Metode Direct-Drift Friction Welding Sebagai Alternatif Pembuatan Front Spring Pin T-120. Hasil pengamatannya yaitu semakin besar kekuatan tempa, semakin tinggi juga kekuatan pada sambungan las.

2.2.Dasar Teori

DIN (Deutch Industrie Normen) mendafinisikan las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair.

Pengelasan adalah salah satu proses penyambungan dua buah logam sampai titik rekristalisasi menggunakan bahan tambahan maupun tidak (Wiryosutomo dan Okumura 2008). Selain untuk menyambung, proses pengelasan dapat juga digunakan untuk memperbaiki. Misalnya untuk mengisi atau menambal lubang-lubang pada bagian-bagian coran yang sudah aus.

Berdasarkan kerjanya pengelasan digolongkan menjadi :

a. Pengelasan cair adalah pengelasan dengan cara mencair logam yang akan disambung dengan sumber panas busur listrik atau semburan api.

b. Pengelasan tekan adalah pengelasan dengan cara menyambungkan dua logam yang dipanaskan dan kemudian ditekan hingga menjadi satu.

6

c. Pematrian adalah pengelasan dengan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik cair lebih rendah dari logam yang akan disambung dan logam yang akan disambung tidak ikut mencair.

2.3. Pengertian Pengelasan Gesek

Pengelasan gesek yaitu suatu metode yang memanfaatkan panas yang dihasilkan dari gesekan antara permukaan kedua ujung benda kerja. Berdasarkan metode penggesekannya pengelasan gesek dapat diklasifikasikan menjadi tiga yaitu:

2.3.1. Rotary Friction Welding

Rotary friction welding adalah pengelasan yang terjadi terjadi karena panas yang dihasilkan dari gesekan kedua ujung permukaan benda kerja. Gesekan yang terjadi disebabkan karena adanya panas yang timbul dari kedua ujung permukaan benda kerja dan pemberian beban antara material yang berputar dan material yang diam atau keduanya berputar berlawanan arah. Gambar 2.1. adalah proses atau tahapan pengelasan rotary friction welding.

Gambar 2.1. Tahapan pengelasan rotary friction welding.

Sumber:International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering Website: www.ijetae.com (ISSN 2250-2459, Volume 2, Issue 7, July 2012

Teknologi las gesek ( friction welding) merupakan salah satu metoda proses pengelasan jenis solid statewelding. Panas yang terjadi ditimbulkan oleh dua logam yang begesekan. Dengan mengkombinasikan panas dan tekanan tempa maka dua buah logam akan tersambung. Teknologi las gesek ini mulai banyak diperhatikan, mengingat bahwa teknologi las gesek ini mudah dioperasikan, proses operasinya cepat, tidak memerlukan logam pengisi, tidak memerlukan bentuk grooving, hasil penyambungan baik. Mudahdioperasikan karena mesin las gesek menyerupai mesin bubut. Proses operasional cepat karena hanyamemerlukan waktu gesek yang relative cepat. Daerah pengaruh panas ( HAZ) pada logam yang disambung relative sempit karena panas yang terjadi tidak sampai mencapai temperature cair logam dan adanya tekanan tempa memungkinkan efek negative panas logam akan tereliminasi. Namun teknologi ini belumbanyak diterapkan pada industri menengah dan kecil. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian tentang penerapan teknologi las gesek dalam proses penyambungan dua buah logam untuk membentuk produk pinsprin pin.

Metode las gesek ( friction welding ) adalah metode proses penyambungan dua buah material logam. Dalam metode ini panas dihasilkan dari perubahan energi mekanik kedalam energi panas pada bidang interface benda kerja karena adanya gesekan selama gerak putar dibawah tekanan ( gesekan). Beberapa keuntungan dari

friction welding ini adalah penghematan logam pengisi dan waktu untuk penyambungan dua material yang sama maupun berbeda. Sedangkan parameter proses yang penting adalah waktu gesekan, tekanan gesekan, waktu tempa, tekanan tempa dan kecepatan putar. Pada proses penyambungan ini terjadi proses deformasi plastis akibat tekanan tempa dan terjadi proses diffusi karena adanya panas yang tinggi sehingga menghasilkan sambungan yang berkualitas tinggi antara bahan serupa maupun berbeda. Gambar 2.1. Terlihat bahwa (A) logam sebelah kanan mengalami gerak putar, (B) adanya pemberian gaya hidraulik yang diberikan pada benda kerja disebelah kanan memungkinkan terjadi gesekan. Adaya gesekan ini sebagai sumber panas, sumber panas ini tergantung dari besarnya putaran dan tekanan gesek. (C) Setelah temperatur tercapai maka mesin las gesek dihentikan dan kedua sisi diberi

8

gaya tekan sehingga terjadi proses penempaan. Efek negatif akibat pengaruh panas pada logam akan tereliminir yaitu proses pembesaran butiran akan terhambat karena adanya gaya tempa.

2.3.2. Daerah Pengelasan

Daerah pengelasan adalah daerah yang terkena pengaruh panas pada saat pengelasan, pengaruh panas tersebut menyebabkan perubahan struktur mikro, sifat mekanik dan ada yang tidak merubah struktur mikro dan sifat mekanik. Daerah pengelasan dibagi menjadi 4 ditunjukan pada gambar 2.3.

Gambar 2.2. Daerah las gesek.

Sumber : Gatwick Sales. 2015. Friction Welding. http://www.gatwicktechnologies.com/processes/friction-welding

Gambar 2.3.Parameter las gesek

Sumber : Sahoo dan samantory, 2007. 29 Maret 2016

Berdasarkan bentuk kurva pada friction welding akan di bagi menjadi tiga fase lihat pada gambar 3yaitu: Fase 1 : fase gesekan ( friction phase ), Fase 2 : fase berhenti ( breaking phase ), Fase 3 : fase penempaan/ Upset ( forging phase ). Fase 1 adalah fase gesekan, fase ini adalah fase untuk meningkatkan temperatur. Peningkatan temperatur terjadi karena adanya sumber panas yaitu gesekan dua buah logam. Waktu yang dibutuhkan cukup besar dibanding fase lainnya. Fase 2 adalah fase berhenti. Fase ini diharapkan durasi waktu secepat mungkin supaya panas yang terjadi tidak hilang.

Jika dibandingkan dengan metode las fusi maka hasil pengelasan dapat dilihat pada gambar 2.3.(a). menunjukkan profil dari daerah pengelasan fusi, di mana terdapat daerah-daerah las yaitu daerah fusi (Fusion Zone), PMZ (Partially Melted Zone), daerah terpengaruh panas (HAZ), dan logam induk (Base Metal) sedangkan gambar 2.3.(b) menunjukkan profil daerah pengelasan non fusi dimana terdapat daerah tempa, daerah terpengaruh panas (HAZ) dan logam induk (Base Metal). Metode ini bergantung pada perubahan langsung dari energi mekanik ke energi termal untuk membentuk lasan, tanpa aplikasi panas dari sumber yang lain. Dibawah

10

kondisi normal tidak terjadi pencairan pada kedua permukaan. Dari hasil tinjauan pustaka didapatkan beberapa penelitian seputar las gesek antara lain. Motensen, Jensen, Conrad and Losee, dalam penelitiannya didapatkan bahwa bahan stainless 416 tidak direkomendasikan untuk di las dengan metode fusion welding, mengingat adanya peristiwa resulfurrized, tetapi dengan metode las gesek maka bahan tersebut dapat dilas dengan baik.

Proses rotary friction welding

1. Kedua benda dicekam pada spesimen diam dan spesimen berputar.

2. Benda kerja saling menggesek, gesekan berasal dari kedua ujung permukaan sehingga menimbulkan panas yang akan melelehkan ujung permukaan benda kerja.

3. Akibat panas yang timbul dari gesekan benda kerja secara kontinyu dan kemudian tercapai titik lebur, maka putaran dihentikan dan kemudian diberikan penekanan tempa.

4. Hasil dari sambungan pengelasan gesek. 2.3.3. Stir Friction Welding

Stir friction welding merupakan suatu metode pengelasan gesek dengan sumber panas yang berasal dari gesekan antara benda kerja dengan pahat yang berputar. Proses pengelasan dengan menggunakan metode stir friction welding

a. Putaran spindle

b. Arah gerak

c. Benda kerja

Gambar 2.4. Proses Stir Friction Welding

Sumber :WATechnology. 2003. Friction Stir Welding.

http://www.netwelding.com/Friction_Stir_Welding.htm. 26 Agustus 2003. Proses Stir Friction Welding

1. Dimulai dengan memutar tool,posisikan tool pada posisi antara tengah bagian yang akan dilas.

2. Memulai dengan menggesekan tool dari ujung benda yang akan dilas. 3. Menggeser tool sampai semua daerah yang dilas selesai.

4. Proses pengelasan Stir Friction Welding selesai. 2.3.4. Linier Friction Welding

Linier Friction Welding adalah suatu metode dimana chuck bergerak berosilasi lateral bukannya berputar. Kecepatan jauh lebih rendah pada umumnya,

linier friction welding membutuhkan mesin lebih kompleks daripada rotary friction welding, namun memiliki keuntungan bahwa bagian bentuk apapun dapat bergabung. Dapat dilihat pada gambar 2.3.

1 3 4

a b

c

12

Gambar 2.5. Proses Linier friction welding

Sumber : ED Nichola, dkk. (2003). Friction Welding Of Aero Engine Components.

http://www.twi.co.uk/technical-knowledge/published-papers/friction-welding-of-aero-engine-components-july-2003/. 13 Juli 2003. 2.3.5. Kelebihan Pengelasan Gesek

a. Dapat dilakukan pada logam yang berbeda jenis. b. Daerah Heat Affected Zone (HAZ) sempit. c. Tidak memakai logam tambahan.

e. Sambungan merata pada semua bagian interface. 2.3.6. Aplikasi Pengelasan Gesek Metode Rotary

Gambar 2.6.Aplikasi pengelasan gesek metode rotary.a). Hydrolic cylinder piston, b). Pump motor shaft, c).shaft dan d). cylinder

Sumber :Materials Azo. 2015. Friction Welding in the Manufacturing of OEM Chemical Processing Equipment - A Case Study by American Friction Welding.

http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=4606. 9 Agustus 2015.

2.3.Logam Kuningan dan Logam Tembaga

Kuningan adalah paduan logam tembaga dan logam seng dengan kadar tembaga antara 60-96% massa. Kuningan adalah logam yang merupakan campuran dari tembaga dan seng. Tembaga merupakan komponen utama dari kuningan. Warna kuningan bervariasi dari coklat kemerahan gelap hingga ke cahaya kuning kepekaan tergantung pada jumlah kadar seng.

Dalam perdagangan dikenal 2 jenis kuningan, yaitu:

a. Kawat kuningan (brass wire) kadar tembaga antara 62-95%.

b. Pipa kuningan (seamless brass tube) kadar tembaga antara 60-90%. c. Plat kuningan (brass sheet) kadar tembaga antara 60-90%.

Seng lebih banyak mempengaruhi warna kuning tersebut.

Kuningan lebih kuat dan lebih keras daripada tembaga, tetapi tidak sekuat baja. Kuningan sangat mudah untuk dibentuk ke dalam berbagai bentuk, sebuah konduktor panas yang baik, dan umumnya tahan terhadap korosi dan air garam.

Karena sifat tersebut kuningan kebanyakan digunakan untuk membuat pipa, tabung, sekrup, radiator, alat musik, aplikasi kapal laut dan casting catridge untuk senjata api.

Jenis-Jenis Kuningan

a. Kuningan Admiralty, mengandung 30% seng, dan 1% timah,

b. Kuningan Aich, mengandung 60,06% tembaga, 36,58% seng, 1,02% timah , dan 1,74% besi. Dirancang untuk digunakan dalam pelayanan laut karena sifatnya yang tahan korosi, keras, dan tangguh.

c. Kuningan Alpha-beta (muntz), sering juga disebut sebagai kuningan dupleks, mengandung 35-45% seng. Bekerja baik pada suhu panas.

d. Kuningan almunium, mengandung aluminium yang menghasilkan sifat pengikatan ketahanan korosi.

14

f. Kuningan catridge, mengandung 30% seng, memiliki sifat kerja yang baik pada suhu dingin.

g. Kuningan umum atau kuningan paku keeling, mengandung 37% seng, murah dan standar sifat kerja baik pada suhu dingin.

h. Kuningan DZR atau dezincification,adalah kuningan dengan presentase kecil arsenik.

i. Kuningan tinggi, mengandung 65% tembaga dan 35% seng, meliki kekuatan tarik tinggi, banyak digunakan untuk pegas, sekrup, dan paku keling.

j. Kuningan bertimbal. k. Kuningan bebas timbal.

l. Kuningan rendah, paduan tembaga-seng mengandung 20% seng, memilki sifat warna keemasan.

m. Kuningan mangan, kuningan yang digunakan dalam pembuatan koin dolar emas di Amerika Serikat. Mengandung 70% tembaga, 29% seng, 1,3% mangan.

n. Kuningan nikel, terdiri dari 70% tembaga, 24,5% seng, dan 5,5% nikel. Digunakan untuk membuat koin mata uang poundsterling.

o. Kuningan Angkatan Laut, mirip dengan kuningan admiralty, mengandung 40% seng dan 1% timah.

p. Kuningan merah, mengandung 85% tembaga, 5% timah 5% timbal, dan 5% seng.

q. Kuningan tombac, mengandung 15% seng. Sering digunakan dalam aplikasi produk perhiasan.

r. Kuningan tonval juga disebut dengan (CW617N atau CZ122 atau OT58), paduan tembaga-timbal-seng.

s. Kuningan Putih, mengandung seng lebih dari 50%. Sifatnya sangat rapuh untuk penggunaan umum.

t. Kuningan kuningan, adalah istilah Amerika untuk kuningan yang mengandung 33% seng.

Tabel 2.1. Titik leleh standar kuningan (Sumber : Setyawan Indra.2013.)

(Sumber : Setyawan Indra.2013.) 2.4.2. Klasifikasi Logam Tembaga

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom 29 Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum. Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini memiliki korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan. Tembaga dicampurkan dengan timah untuk membuat perunggu.

16

Tabel 2.2. Ciri-ciri umum logam tembaga

Nama,Lambang,Nomor atom Tembaga, Cu ,29

Jenis Unsur Logam transisi

Golongan,Periode,Blok 11, 4,d Massa atom standar 63,546(3) konfigurasi electron [Ar] 3d10 4s1 konfigurasi electron 2, 8, 18, 1

Fase Solid

Massa jenis (mendekati suhu

kamar) 8.94g cm

-3

Massa jenis cairan pada t.i. 8.02 g cm-3

Titik lebur 1357.77 K, 1084.62 °C,

Titik didih 4643 °F 2562 °C, 2835 K,

Kalor peleburan 13.26 kj.mol-1

Kalor penguapan 300.4 kj.mol-1

Kapasitas kalor 24.440 j.mol-1.k-1

17

Sebelum melakukan proses penelitian pengelasn gesek dibuatlah diagram alir untuk menggambarkan proses–proses oprasional sehingga mudah dipahami dan mudah dilihat berdasarkan urutan dari penelitian. Dilihat gambar 3.1.

Identifikasi Masalah

Persiapan Alat dan Bahan

Pengelasan gesek (friction welding)

1. Variasi putar 1000, 1600dan 2000 rpm 2. Tekanan gesek 1471.68 MPa

3. Tekanan tempa 1962.24 MPa

Pembuatan spesimen uji Proses Pengujian

1. Uji struktur mikro

2. Uji kekerasan mikro vickers

Analisis data

Kesimpulan dan saran

Selesai

Gambar 3.1. Diagram Alir Pengujian Mulai

18

3.2. Perencanaan

Jumlah untuk uji kekerasan adalah 3 buah spesimen. 3 buah spesimen untuk pengujian struktur mikro. Jumlah sampel bahan untuk uji kekerasan dan struktur mikro adalah dengan mengambil masing–masing satu spesimen dari pengelasan dengan variasi putaran gesekan dengan beban dan kecepatan tetap diambil salah satu dari spesimen yang telah dilas dan dibelah dibagian sambungannya.

3.3. Pengadaan Bahan dan Alat

1) Alat yang digunakan sebagai las gesek pipa ukuran 5/8”

Gambar 3.2. Alat yang digunakan sebagai las gesek pipa tembaga dan kuningan

ukuran 5/8”

Alat ini yang digunakan sebagai las gesek pipa tembaga dan kuningan ukuran

5/8”. Pegas yang ada di alat tersebut digunakan sebagai pengukur seberapa besar

beban yang diberikan dalam las gesek. Setiap 1 mm pemendekan pegas ini sama dengan 49,056 N/mm beban yang diberikan, penggaris tersebut berfungsi sebagai pembaca seberapa pagas itu memendek. Alat ini terdapat di Lab Produksi Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

�

=

�

�

=

1500 ,534

Perhitungan Tekanan Gesek dan Tekanan Tempa:

F = Gaya ………....(3.2)

∆×= Pemendekan pegas (mm) ………...(3.3)

K = Konstanta pegas (N/mm) ………..(3.4)

do= diameter luar (mm) ………(3.5)

di= diameter dalam (mm)………...(3.6)

Diketahui :

F = 1500,534 N ………(3.7)

K= 49,056 N/mm ………..(3.8)

∆Xtempa = 30 mm, ∆×gesek=20 mm ………(3.9) Perhitungan tekanan gesek

Diameter tembaga Diameter kuningan

do= 15.875 mm do= 15.875 mm

di =11.875 mm di =12.875 mm

�

tempa

=

�×∆× �

4(��

2_×��2₎ ……….(3.10)

�

tempa

=

49,56 /��×30�� �

4(15.875

2_−12.8752₎ ………..(3.11)

= 21.723 ��

�

gesek=

�×∆× �

4(��

2_×��2₎

………

(3.12)

�

gesek

=

49,56 /��×20�� �

4(15.875

2_−12.8752₎ ………(3.13)

20

2) Mesin uji struktur mikro

Gambar 3.3. Alat uji struktur mikro

Alat uji struktur mikro merek Olympus dengan tipe PME3 digunakan untuk menguji struktur yang ada pada suatu material. Alat ini dapat melihat struktur mikro dengan pembesaran 50 x hingga 2500 x pembesaran, alat ini terdapat di Lab Material D3 Universitas Gajah Mada. Ditunjukan gambar 3.3.

3) Mesin Bubut

Gambar 3.4. Mesin bubut Pencekam Spesimen

Berputar

Pencekam Spesimen Diam

Penahan Getaran

Pegas

Penekan Pencekam Spesimen Diam Penggaris

Mesin bubut merek Microweily dengan tipe TY-1640S digunakan untuk pembuatan alat las gesek tersebut dan digunakan sebagai pengelasan gesek, alat ini terdapat di Lab Produksi Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

4) Alat Uji Kekerasan Mikro Vikers

Gambar 3.5. Alat uji kekerasan mikro vikers.

Alat uji kekerasan mikro Vickers merek Shimadzu dengan tipe HMV-M3 digunakan untuk menguji kekerasan mikro vikers suatu material. Alat ini dapat mengukur kekerasan bahan mulai dari yang sangat lunak (5 HV) sampai yang amat keras (1500 HV), alat ini terdapat di Lab Material D3 Universitas Gajah Mada. 5) Mesin Poles

22

Alat polish merek Gripomat digunakan untuk mengamplas benda uji setelah dibelah, agar saat dilihat struktur mikronya bisa lebih jelas, alat ini terdapat di Lab Material D3 Universitas Gajah Mada. Gambar 3.6.

6. Pelengkap di Leb Produksi Universitas Muhammadiyah Yogyakarta a). Jangka sorong digunakan untuk mengukur spesimen saat proses

pembuatan spesimen. Jangka sorong ini mampu mengukur hingga ketelitian0,02 mm. b). Gergaji besi merupakan alat yang digunakan untuk melakukan pemotongan dan pembelahan spesimen.

c). Penjepit merupakan alat yang digunakan untuk menjepit spesimen saat dipotong dan dibelah agar lebih mudah.

d). Stopwatch Sebagai pengukur waktu gesek

e). Tang penjepit digunakan untuk menjepit benda kerja setelah dilakukan pengelasan.

3.4. Pelaksanaan penelitian 1) Proses pengelasan

Langkah-langkah yang dilakukan dalam proses pengelasan adalah:

a. Pemotongan bahan pipa tembaga dan kuningan ukuran 5/8” dengan panjang masing-masing 7 cm.

b. Meratakan ujung bahan pipa dengan mesin bubut bertujuan agar saat terjadinya las gesek kedua permukaan rata, sehingga dapat mengurangi getaran antara kedua bahan yang tidak rata.

Gambar 3.8. Meratakan ujung bahan pipa tembaga dan kuningan dengan mesin bubut.

c. Memasang bahan di spindle dan di toolspot dengan posisi center agar tidak terlalu banyak goncangan.

Gambar 3.9. Pemasangan bahan diposisikan center.

d. Menyetel putaran yang ada di headstock mesin bubut tepatnya di spindle speed slector dengan mengatur handle.

24

Gambar 3.10. Pengatur putaran e. Menyalakan mesin bubut.

f. Melakukan tekanan secara perlahan-lahan yaitu mencapai flas sehingga terjadi gesekan antara kedua bahan sampai timbul panas akibat gesekan.

g. Melakukan tekanan secara perlahan dan juga melihat waktu akan dibutuhkan dalam pengelasan gesek tersebut.

h. Menghentikan mesin bubut dan melakukan pembebanan yang terakhir dengan keras sampai kedua bahan menyatu.

3.5. Pelaksanaan pengujian kekerasan

Prosedur dan pembacaan hasil pada pengujian kekerasan mikro vickers adalah sebagai berikut:

Piramida intan yang memiliki sudut bidang berhadapan (1360), ditekankan kepermukaan bagian yang akan diukur dengan pembebanan sebesar 200 gf, kemudian diambil panjang diagonal-diagonalnya, kemudian didapat hasil kekerasan mikro vickers dari perbandingan antara beban dengan luas tapak penekan.

Rumus untuk mencari nilai kekerasan :

VHN= ����(

�

)

�²

=

,� �

P = beban yang digunakan (kg) D = panjang diagonal rata-rata (mm)

�= sudut antar permukaan intan yang berhadapan 1360 3.6. Pengujian struktur mikro

Setelah spesimen pipa bibelah menjadi 2 bagian, maka bagian pengelasan diamplas hingga muncul bagian-bagian yang terjadi dari daerah pengelasan tersebut kemudian diamati menggunakan mikroskop maka akan terlihat struktur yang ada pada daerah pengelasan tersebut.

A. Bahan

1. Kertas amplas no. 120, 200, 400, 800, 1000, 1200 dan 1500 2. Autosol

3. Alkohol 4. HNO3 65% 5. Kain pembersih

B. Langkah kerja pembuatan spesimen foto mikro 1. Pembuatan benda uji

2. Benda uji dibelah menjadi dua bagian dengan menggunakan gergaji secara hati-hati dimaksudkan agar tidak terjadi perubahan struktur karena panas, panas yang timbul saat pembelahan.

3. Benda uji yang sudah dibelah kemudian dicetak dalam kotak akrilik yang dibuat menggunakan resin dan katalis.

4. Pengamplasan permukaan benda uji yang dibelah dengan menggunakan amplas no 120 sampai 1500, dilakukan secara berurutan dari yang kasar sampai yang paling halus. Dalam pengamplasan digunakan air untuk membasahi amplas yang diputar pada mesin amplas duduk, penggunaan air dimaksudkan dalam proses pengamplasan tidak panas pada permukaan yang diamplas yang bisa menimbulkan perubahan struktur mikro.

26

5. Polishing dilakukan setelah mendapatkan permukaan yang halus,

polishing menggunakan autosol secukupnya. Usahakan jangan terkena tangan karena akan mengotori permukaan yang sudah dipolish.

6. Proses pengetsaan spesimen dilakukan setelah melakukan proses polising . a) Bahan etsa yang dipakai yaitu nital dan alkohol.

b) Pembuatan bahan etsa yaitu nital

- Siapkan HNO3 65% dari prosentase keseluruhan yang akan digunakan.

- Siapkan alkohol sebagai campuran HNO3 65% sebanyak 97%.

- Campurkan larutan tersebut dan digunakan untuk etsa. c) Proses pengetsaan spesimen

- Bersihkan spesimen atau dilap dengan tisu setelah spesimen dipoles celupkan kedalam larutan nital selama 10 detik.

- Cuci spesimen dengan aquades.

- Bersihkan spesimen dengan mengusap spesimen dengan kapas yang telah dibahasi dengan alkohol.

- Keringkan spesimen.

- Lihat struktur mikro spesimen pada mikroskop metalografi. 7. Foto mikro dilakukan setelah proses etsa dengan 200 kali perbesaran.

27

Pengelasan dengan metode las gesek (friction welding) merupakan pengelasan dalam kondisi diam dan berputar dengan memanfaatkan putaran dari spindle. Setelah dilakukan pemyambungan dan pengukuran terhadap benda uji didapatkan data-data yang ditampilkan di bab ini.

4.1. Hasil Penyambungan Benda Uji

a. Hasil pengelasan gesek sambungan pipa kuningan dan tembaga

Gambar 4.1. Proses penyiapan benda uji setelah pengelasan dan siap untuk di uji struktur mikro dan kekerasan.

Setelah melakukan proses pengelasan anatra pipa kuningan dan tembaga dengan sambungan las gesek terlihat pada gambar 4.1. Pada gambar 4.1 a adalah hasil pembuatan benda uji dari pengelasan gesek menggunakan variasi putaran 1000 rpm,

28

1600 rpm dan 2000 rpm. Dilakukan pembubutan pada daerah sambungan flash agar terliha trapi gambar 4.1. b. Pembelahan pada pipa untuk proses pengujian struktur mikro dan kekerasan gambar 4.1 c.

Setelah melakukan proses pembuatan benda uji antara pipa kuningan dan tembaga akan dilakukan pengujian. Pengujian ini untuk melihat struktur mikro dan kekerasan. Pengamatan struktur mikro diambil tiga titik yaitu daerah sambungang, setelah sambungan dan jauh dari sambungan. Untuk pengujian kekerasan (VHN) dilakukan lima titik yaitu titik satu dari sambungan dan stelah sambungan dengan jarak 1 mm.

4.2. Pengujian struktur mikro

Gambar .4.2.Daerah uji struktur mikro Daerah intrface

HAZ

Logam induk

Kuningan Tembaga

Kuningan Tembaga

a). Foto struktur mikro daerah sambungan

Gambar 4.3. Struktur mikro daerah sambungan (interface) dengan pembesaran 200× (a) putaran 1000 rpm, (b) 1600 rpm, (c) 2000 rpm.

A

B

C

200 mikron

200 mikron

30

4.3. Hasil Struktur Mikro daerah sambungan (interface) pada Putaran 1000, 1600 dan 2000 rpm.

a. Kuningan

Sambungan Butitan halus Sambungan Butiran kasar

Gambar 4.4. Struktur mikro daerah sambungan (interface) pipa kuningan dengan pembesaran 200× dengan jarak 1 mm dari sambungan, a) 1000 rpm, b) 1600 rpm,

c) 2000 rpm

Pada gambar 4.4. terlihat bahwa setiap variasi putaran gesek akan berbeda pada daerah sambungan (interface). Daerah struktur mikro dengan pembesaran 200 mickron disetiap satu setripnya 20 mickron. Dengan putaran yang bervariasi menghasilkan stuktur mikro yang sama. Terlihat dari hasil foto stuktur mikro butiran halus dan padat didaerah sambungan (interface). Bentuk akan mengecil sehingga terjadi kepadatan didaerah sambungan (interface). Daerah interface adalah daerah sambungan yang mendapatkan tekana gesek pada saat proses pengelasan. Dengan perlakuan variasi putaran maka hasil yang didapat pada saat pengamplasan untuk uji struktur mikro disetiap bahan akan berbeda.

Variasi putaran gesek dan tekanan gesek mempengaruhi temperatur yang dibangkitkan pada saat gesekan berlangsung. Semakin tinggi putaran dan tekanan maka temperature akan tinggi. Dari gambar 4.4 di atas dapat disimpulkan dengan gambar struktur mikro. Variasi putaraan dan tekanan tempa strtuktur mikro akan berbeda kerapatan, ke halusan permukaan akan berbeda. Ketika putaran dari rendah

B C

ketinggi akan merubah struktur mikro. Bentuk flash dari masing-masing putaran 1000 rpm, 1600 rpm dan 2000 rpm akan sama tetapi hasil sruktur mikronya berbeda. Dari struktur mikro bentuk butiran kecil sampai besar terlihat pada saat pengujian struktur mikro.

b. Tembaga

Garis sambungan kawah sambungan garis sambungan Gambar 4.5.Struktur mikro daerah sambungan (interface) pipa Tembaga dengan pembesaran 200×, pada jarak 1 mm dari sambungan a) 1000 rpm, b)1600 rpm, c)

2000 rpm

Terlihat pada gambar 4.5. dengan permukaan yang halus dan bergaris saja pada gambar 4.5. Pada daerah sambungan tidak menyatu antara kuningan dengan tembaga ini hanya menempel. Digambarkan terlihat bentuk kawah dan bergaris yang membentuk kawah kecil yang membentuk butiran halus.

32

4.4. Pembahasan Uji Kekerasan

4.5.1. Hasil Kekerasan Variasi Putaran Gesek Pada Kuningan.

Gambar. 4.5.Titik pengujian kekerasan 4.1. Table hasil pengujian kekerasan 1000 rpm

No

Putaran (rpm)

Posisi titik uji dari tengah �1 (µ m) �2 (µm) ����� −���� (µm) kekerasan (VHN) 1 1000 Tembaga

5 mm 61 60 49 50.7 4 mm 61 60 53.5 50.7 3 mm 61 60 54.5 50.7 2 mm 63 62 54.5 47.5 1 mm 60 60 56 51.5

Kuningan

1 mm 50 48 49 77.2 2 mm 54 53 53.5 64.8 3 mm 54 55 54.5 62.4 4 mm 54 55 54.5 62.4 5 mm 57 55 56 59.1

4.2. Table hasil pengujian kekerasan 1600 rpm No

Putaran (rpm)

Posisi titik uji dari tengah �1 (µm) �2 (µm) ����� −���� (µm) Kekerasan (VHN) 2 1600 Tembaga

5 mm 64 61 61 47.5 4 mm 64 62 63 46.7 3 mm 63 60 60 49 2 mm 61 61 61 49.8 1 mm 60 60 60 51.5

Kuningan

1 mm 48 45 45 85.8 2 mm 52 52 52 68.6 3 mm 54 52 52 66 4 mm 54 53 52 64.8 5 mm 54 52 53 66

3 2000 Tembaga

5 mm 63 62 62.5 47.5 4 mm 62 61 61.5 49 3 mm 61 61.5 62 48.2 2 mm 61.5 61 61.25 49.4 1 mm 60 61 60.5 50.7

Kuningan

1 mm 47 45 46 87.6 2 mm 47 47 47 83.9 3 mm 48 49 48.5 78.8 4 mm 50 49 49.5 75.7 5 mm 53 50 51.5 69.9

34

Pada table (4.2.) di atas diperoleh bahwa kekerasan tertinggi pada putaran 2000 rpm logam kuningan yaitu 87,6 VHN dan kekerasn terendah diperoleh 59,1 VHN putaran 1000 rpm pada logam kuningan. Hal ini terjadi karena kecepatan putar tinggi panas yang ditimbulkanakan semakin besar. Pada saat terjadi themoplastis akan mempengaruhi nilai kekerasan. Flesh pada bagian luar logam kuningan dan terjadi deformasi pada struktur mikronya. Putaran 2000 rpm adalah putaran yang optimal dari variasi putar 1000 rpm dan 1600 rpm. Nilai kekrasan dari 2000 rpm yang paling optimal. Nilai kekerasannya yang dihasilkan tidak menurun dari 87,6 VHN sampai 69,9 VHN hanya selisih 4 VHN disetiap titik pada logam kunigan. Sedangakan pada logam tembaga nilai kekerasan diputaran 1000 rpm, 1600 rpm dan 2000 rpm nilai yang dihasilkan 51, 5 VHN pada titik 1. Dengan nilai rendah pada putaran 1600 rpm yaitu 46,7 VHN pada titik ke 4. Hal ini terjadi pada saat proses gesekan mendapatkan hantaran panas. Panas yang dihasilkan pada bagian sambungan lebih besar. Terlihat pada hasil struktur mikro pada gambar 4.3. Pipa kuningan pada putaran 1000 rpm dan 1600 rpm butiran-butiran terlihat rapat. Hasil putaran 2000 rpm terlihat butiran kasar dan dapat dilihat gambar 4.3. Hal ini adanya deformasi pada bagian pipa. Deformasi

terjadi pada logam tembaga. Terlihat pada interface yaitu semakin bertambah putaran maka bergaris semakin jelas.

Dari tabel di atas dapat disimpulkan kekerasn pada logam kuningan terdapat pada putaran 2000 rpm dengan nilai kekerasn 87,6 VHN di titik 1 mm dari sambungan. Dikarenakan pada putaran tersebut terjadinya flash lebih cepat. Panas yang dihasilkan maksimal sehingga butiran logam menjadi lebar dan mengeras. Nilai terrendah pada putaran 1600 rpm pada titik 5 yang jauh dari sambungan yaitu pada pipa kuningan. Pada tabel 4.1. menunjukan bahwa putaran gesek 1000 nilai kekerasan dari titik 1 sampai titik 5 nurun. Pada daerah sambungan (interface) mengalami pemanasan yang di gesekan dari awal. Dimana titik 2,3,4 terjadi perambatan panas sehingga titik tersebut mendapatkan hantaran panas sehingga tidak merubah nilai kekerasan.

Grafik 4.3. Profil kekerasan pada sambungan las gesek dengan variasi gesek gabungan antara 1000 rpm, 1600 rpm dan 2000 rpm

Dari grafik diatas dapat disimpulkan kekerasan pada logam tembaga terdapat pada putaran 1000 rpm dengan nilai kekerasn 51,5 VHN titik 1 mm dari sambungan. Dikarenakan pada putaran tersebut terjadinya flash, tembaga lebih lama dari kuningan. Pada saat mulai terjadi flash pada tembaga kuningan sudah mencapai termoplastis terlebih dahulu dan panas yang dihasilkan maksimal sehingga butiran logam tembaga menjadi lebar dan mengeras. Nilai terrendah pada putaran 2000 rpm pada titik 5 yang jauh dari sambungan dapat dilihat pada grafik 4.3. Pada grafik 4.3 menunjukan bahwa dari putaran gesek 1000 rpm penurunan kekrasan dari titik 1 sampai titik 5 menurun derastis yang awalmya 51,5 sampai 47,5. Putaran 1600 terjadi penurunan dari titik 1 sampai 5 bertahap tidak secara cepat. Putaran 2000 rpm titik uji 1 sampai 5 lebih stabil penurunannya karena pada putaran tersebut lebih kencang dari 1000, 1600 rpm mengalami deformasi.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

jarak dari sambungan (mm)

1000 rpm 1600 rpm 2000 rpm Kuningan

Tembaga

Variasi kecepatan putar kekerasan vikres (HVN)

36 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian tentang pengaruh variasi putaran terhadap kekerasan dan struktur mikro sambungan pada pengelasan gesek CDFW bahan logam beda jenis kuningan-tembaga, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Struktur mikro pada semua variasi putaran mengalami perubahan yang berbeda. Pada putaran 1000 rpm dan 1600 rpm terlihat butiran kristal kecil yang tidak beraturan, besar kecilnya butiran terdapat pada daerah sambungan. Putaran 2000 rpm terlihat struktur mikronya butiran kristal lebih kasar. Pipa kuningan pada daerah sambungan ukuran butiran lebih halus dan perubahan tidak terlalu banyak. Sedangkan pada pipa tembaga tidak mengalami perubahan. Variasi putaran gesek yang beberbeda dan tekanan tempa sama mempengaruhi hasil struktur mikronya. Hal ini dapat mempengaruhi nilai kekerasannya.

2. Dari hasil pengujian kekerasan pengelasan gesek kuningan-tembaga dengan variasi putaran gesek 1000, 1600 dan 2000 rpm pada jarak 0,1 mm dari sambungan bahwa nilai kekerasan pada kuningan lebih besar dari tembaga. Dari variuasi putaran 2000 rpm jarak 0,1 mm pada sambungan sebesar 87,6 VHN dan tembaga kekerasannya 51,5 VHN dengan tekanan tempa 1962.24 MPa. Setiap Variasi putaran gesek menghasilkan nilai kekerasan yang berbeda. Jika putaran gesek tinggi maka nilai kekerasan akan semkin tinggi dan kecepatan putar rendah maka nilai kekerasanny akan rendah.

3. Pada hasil pengamatan hubungan antara kekerasan dipengaruhi oleh variasi putaran gesek. Pada variasi putaran gesek 1000,1600 dan 2000

rpm nilai kekerasanya pada pipa tembaga tidak mengalami perubahan. Sedangkan pada kuningan kekerasan terletak pada putaran 2000 rpm. Karena proses terjadi flashnya sangat cepat, hal ini akan mempengaruhi nilai kekerasan kuningan. Kuningan yang melebar (flash) dan tembaga yang terdorong yang masuk kedalam kuningan yang sudah membentuk flash.

5.2.Saran

Banyak kekurangan dari penelitian ini penulis mengharapkan untuk selanjutnya agar memperbaiki. Oleh karena itu penulis menyampaikan saran, sebagai berikut: 1. Untuk mempermudah pada saat mengontrol pemberian tekanan sebaiknya

menggunakan beban yang mengontrol tekanan secara otomatis. Atau di buatkan seperti system katrol yang dikasi beban yang telah disesuaikan.

2. Pada saat proses pengelasan gesek perlu ditambahkan detector suhu panas yang terjadi saat pipa tembaga dan kuningan ini saat terjadi flash dengan menggunakan alat sensor panas.

3. Alat yang digunakan dalam pengelasan gesek diperbaiki lagi supaya tidak terjadi goncangan.

4. Pada penelitian selanjutnya dapat dilakukan dengan mengubah variasi waktu,bahan, dan kecepatan.

38 DAFTAR PUSTAKA

Ahmet CAN,Mümin ŞAHİN dkk.(2010) . MODELLING OF FRICTION WELDING

Trakya University Faculty of Eng. and Arch. Dept. Mech. Eng. 22180, EdirneTurkey. INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE

19 – 20 November 2010, GABROVO

Engine Components.

http://www.twi.co.uk/technical-knowledge/published-papers/friction-welding-of-aero-engine-components-july-2003/. 13 Juli 2003. http://pressurevesseltech.asmedigitalcollection.asme.org. Desember 2015. Frayudi. A., (2013). “Pengaruh Waktu Gesek Pada Pengelasan Gesek Untuk Baja

Karbon Rendah Terhadap Kkekuatan Tarik Dan Kekerasan Mikro”. Skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Friction Welding in the Manufacturing of OEM Chemical Processing Equipment - A

Case Study by American Friction Welding.

http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=4606. 9 Agustus 2015. Gunawan Dwi Haryadi, dkk(2004). Peningkatan kualitas proses pengelasan Al

paduan 2024-T3 dengan metode pengelasan FRICTION STIR. Skripsi Universitas Diponegoro.

Gatwick.S.,2015. Daerah las gesek FRICTION WELDING

http://www.gatwicktechnologies.com/processes/friction-welding

Hasbi. M.,Efendi.S,. Perbaikan kualitas kekuatan tarik produk baling-baling kapal kuningan pada industri kecil pengecoran Negara Kalimantan selatan. 1juni2014

Indra.S.,2013. Cara Pembuatan Kuningan.

http://bukankopipaste.blogspot.com/2013/01/cara-pembuatan-kuningan.html. 2 Januari 2013

Iswar.M, Syam.R., Pengaruh Variasi Parameter Pengelasan (Putaran dan Temperatur) Terhadap Kekuatan Sambungan Las Hasil FRICTION WELDING pada Baja Karbon Rendah. Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Ujung pandang, Makassar .2010

Jones.D., 2014. Pengertian Pengelasan.

http://www.pengelasan.com/2014/06/pengertian-pengelasan-adalah.html. 9 Agustus 2014.

Nurcahyo.E., 2013 Analisa Pengaruh Waktu Gesek Terhadap Struktur Mikro Dan Sifat Mekanik (Uji Kekerasan dan Kekuatan Tarik) Pipa Baja ASTM A106 Dengan Metode Friction Welding. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Nur husodo,Dkk.,2013, “Penerapan Teknologi Las Gesek (Friction Welding) dalam Rangka Penyambungan Dua Buah Logam Baja Karbon St41 pada Produk

39 welding-of-aero-engine-components-july-2003/. 13 Juli 2003.

Razzaq. R. (2011).”Pengaruh kekuatan tarik , struktur mikro dan struktur makro lasan

baja karbon rendah dengan menggunakan las gesek”. Skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Santoso A.D.,2011, Analisa Pengaruh Tekanan Tempa Terhadap Struktur Mikro Dan Sifat Mekanik Baja ST 41 (Diameter 14 mm dan Kepala Tumpi 50 mm) Dengan Metode Direct-Drift Friction Welding Sebagai Alternatif Pembuatan Front Spring Pin T-120. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Surjana.N.I., 2012. Ketahanan korosi sambungan las dissimilar SS304 dan CS A36 yang dipengaruhi oleh posisi pengelasan dan ketebalan plat. Universitas Indonesia.

Satoto, I., (2011). “Kekuatan tarik struktur mikro dan struktur makro lasan stainless steel dengan las gesek”. Skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Wibowo.H.,2006. Pengaruh bahan dissimilar metal pada pengelasan MAG (Metal Aktive Gas) terhadap laju korosi. Jurusan pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. 27 April 2006

Wiryosutomo, Harsono dan Toshie Okumura, (2008), Teknologi Pengelasan Logam, Jakarta, PT. Pradnya Paramitha.

1

PENGARUH VARIASI PUTARAN GESEK TERHADAP KUALITAS SAMBUNGAN PADA PENGELASAN GESEK CONTINOUS DRIVE FRICTION WELDING BAHAN

PIPA KUNIGAN DAN TEMBAGA Sigit Purnomo

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Program Studi S-1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Yogyakarta 55183, Indonesia

INTISARI

Pengelasan gesek merupakan suatu metode penyambungan material yang memanfaatkan panas yang ditimbulkan dari gesekan permukan antara dua buah benda. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi putaran yang digunakan dalam pengelasan gesek terhadap kekerasan Vickers dan struktur mikro pada daerah sambungan. Penelitian ini menggunakan mesin bubut yang sudah di modifikasi yang menjadi alat las gesek (friction welding). Bahan yang digunakan pipa tembaga dengan diameter Do 15,875mm dan Di 12,87mm dengan tebal 2 mm dan pipa kuningan Do 15,875mm Di 12,35mm dengan tebal 1,6mm atau 5/8 inch. Pengelasan dengan mesin (friction welding) menggunakan variasi putaran 1000 rpm, 1600 rpm, 2000 rpm tekanan gesek 1471.68 MPa tekanan tempa 1962,24 MPa. Setelah pengelasan dilakukan pembelahan pada pipa untuk menentukan titik struktur mikro dan kekerasan. Dimasing-masing putaran selanjutnya dilakuan pengujian struktur mikro dan kekerasan disetiap variasi putaran. Pada putaran 1000 dan 1600 rpm menghasilkan butiran halus dan pada putaran 2000 rpm hasilnya kasar. Dari masing-masing putaran akan menghasilkan nilai kekerasan yang berbeda. Hasil pengujian kekerasan di 1000 rpm pada pipa tembaga dan kuningan. Nilai kekerasn tertinggi pada pipa tembaga 51,5 VHN sedangakan pada kuningan 77,2 VHN didaerah sambungan. Putaran 1600 rpm nilai kekrasan 85,8 VHN pada kuningan dan pada tembaga 51.5 VHN. Dan 2000 rpm nilai kekerasan 87,6 VHN pada kuningan dan tembaga 50,7 VHN. Kekerasan tertinggi di daerah pipa tembaga dan kuningan pada titik pertama yang jaraknya 0,1 dari sambungan. Nilai kekerasan yang jauh dari sambungan pada jarak 3mm menurun karena panags yang didapatkan hanya hantaran panas. Sehingga tidak merubah nilai kekerasan dan di bagian sambungan merubah struktur mikro. Dari semua variasi putaran gesek putaran yang sesuai adalah 2000 rpm karena ditinjau dari hasil pengujian kekerasan yang diperoleh.

Kata kunci : Friction welding, uji kekerasan vikers dan struktur mikro 1. LATAR BELAKANG

Pada saat ini penyambungan logam dengan sistem pengelasan semakin banyak digunakan, baik dalam konstruksi bangunan maupun konstruksi mesin. Salah satu yang dipakai dalam dunia industri adalah fusion welding sering disebut las busur. Banyak metode yang digunakan seperti sambungan lipat, sambungan mur baut. Pada pengelasan logam dalam bentuk silinder pejal maka las busur tidak cocok karena membuat kekuatan tidak maksimal. Ada juga teknik pengelasan yang lain yaitu solid state welding yaitu penyambungan dua material pada temperatur dibawah titik leleh material. Sehingga ditemukan cara peleburan

dengan cara pengelasan antara tepi dan tengah yaitu pengelasn gesek (friction welding).

Pengelasan gesek merupakan salah satu metode penyambungan material yang memanfatkan panas yang ditimbulkan antara gesekan kedua material yang berbeda maupun tidak.. Penyambungan tanpa memberikan bahan tambah atau logam pengisi. Jenis-jenisnya yaitu explosion welding, forge welding, friction welding, radial friction welding dan lain sebagainya. Adapun metode yang digunakan dalam pengelasan salah satunya adalah pengelasan gesek (friction welding).

Beberapa kekurangan dan kendala yang ditemukan dalam pengelasan dengan metode

2 bentuk silinder silinder pejal dapat teratasi yaitu menggunakan pengelasan las gesek (friction welding). Dari penelitian sebelumnya bahwa semakin tinggi putaran pengelasan dapat mempengaruhi hasil kekuatan tarik las menjadi lebuh tinggi. Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam table periodik yang memppunyai lambing Cu dan atom 29. Tembaga adalah penghantar listrik yang baik. Kuningan adalah paduan logam tembaga dan logam seng dengan kadar tembaga 60-90%. Penelitian yang dilakukan oleh Aldo (2015) didapatkan lama waktu gesek maka akan menurun nilai kekrasan pada kuningan. Dan pada tembaga nilai kekeran yang didapatkan tidak menurun. Nur Husodo,dkk (2013) Perubahan waktu gesekan mempengaruhi nilai kekerasn yang dihasilkan pada sambungan las.

2. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

DIN (Deutch Industrie Normen)

mendafinisikan las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Pengelasan adalah salah satu proses penyambungan dua buah logam sampai titik rekristalisasi menggunakan bahan tambahan maupun tidak (Wiryosutomo dan Okumura 2008). Selain untuk menyambung, proses pengelasan dapat juga digunakan untuk memperbaiki. Misalnya untuk mengisi atau menambal lubang-lubang pada bagian-bagian coran yang sudah aus. Rotary Friction Welding

Rotary friction welding adalah pengelasan yang terjadi terjadi karena panas yang dihasilkan dari gesekan kedua ujung permukaan benda kerja. Gesekan yang terjadi disebabkan karena adanya panas yang timbul dari kedua ujung permukaan benda kerja dan

Gambar .1. Proses pengelasan Sumber:International Journal of Emerging

Technology and Advanced Engineering Website: www.ijetae.com (ISSN 2250-2459,

Volume 2, Issue 7, July 2012 Daerah Pengelasan

Daerah pengelasan adalah daerah yang terkena pengaruh panas pada saat pengelasan, pengaruh panas tersebut menyebabkan

perubahan struktur mikro, sifat mekanik dan ada yang tidak merubah struktur mikro dan sifat mekanik. Daerah pengelasan dibagi menjadi 4.

Gambar 2. Daerah pengelasan

1. Daerah inti atau yang berwarna merah adalah daerah utama pengelasan yang mengalami pembekuan. Struktur mikro di logam las dicirikan dengan adanya struktur berbutir panjang (columnar grains).

2. Heat Affacted Zone (HAZ) adalah daerah yang mengalami perubahanstruktur mikro dan sifat-sifat mekanismenya akibat pengaruh dari panas yang dihasilkan pada derah inti. Daerah HAZ merupakan daerah palingkritis dari sambungan las, karena selain berubah strukturnya juga terjadi perubahan sifat pada daerah tersebut.

3 3. Logam Induk adalah daerah dimana panas dan suhu pengelasan tidak

menyebabkan perubahan struktur mikro dan sifat mekanik.

4. Flash adalah lelehan yang keluar dari pusat bidang gesekan dan tempaan.

Frayudi (2013) meneliti tentang pengaruh waktu gesek pada pengelasan gesek untuk baja karbon rendah terhadap kekuatan tarik dan kekerasan mikro. Didapatkan hasil nilai kekuatan tarik tertinggi pada spesimen dengan waktu pemanasan 8 menit sebesar 305,15 MPa. Untuk nilai kekerasan tertinggi terdapat pada daerah las sebesar 212,8 VHN. Sedangkan daerah HAZ rata-rata kekerasannya adalah 174,08 VHN. Di daerah logam induk rata-rata kekerasannya 158,96 VHN. Pada daerah yang jauh dari titik las gesek strukturnya tidak mengalami perubahan. Disimpulkan semakin tinggi kekuatan tariknya semakin besar kecenderungan untuk berubah bentuk.

Satoto (2011) juga meneliti tentang kekuatan tarik, struktur mikro dan struktur makro lasan stainless steel dengan las gesek. Diperoleh rata-rata kekuatan tarik pada putaran pengelasan 950 rpm adalah sebesar 167,99 MPa. Dengan waktu 63,67 detik nilai kekuatan tarik pada pengelasan dengan putaran 1350 rpm adalah sebesar 237,68 MPa. Dapat disimpulkan bahwa dengan putaran motor (rpm) yang tinggi dapat mempengaruhi hasil las gesek sehingga tinggi kekuatan tariknya.

Sidiq (2013) meneliti tentang pengaruh waktu gesek terhadap kekuatan tarik dan kekerasan mikro. Hasil yang didapatkan adalah pada benda uji dengan waktu putar 10 menit mendapatkan kekuatan tarik sebesar 368,28 MPa. Waktu putar yang lama mengakibatkan kekuatan tariknya semakin kecil. Kekerasan tertinggi tedapat pada daerah inti las sebesar 263,7 VHN. Hasil pengamatan penampang patah peleburan hampir merata keseluruh permukaan las, untuk hasil

perekatan yang sempurna terjadi pada benda uji dengan waktu pemanasan 10 menit.

Tembaga dan Kuningan

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum. Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini memiliki korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan. Tembaga dicampurkan dengan timah untuk membuat perunggu.

Kuningan adalah paduan logam tembaga dan logam seng dengan kadar tembaga antara 60-96% massa. Kuningan adalah logam yang merupakan campuran dari tembaga dan seng. Tembaga merupakan komponen utama dari kuningan. Warna kuningan bervariasi dari coklat kemerahan gelap hingga ke cahaya kuning kepekaan tergantung pada jumlah kadar seng.

Kuningan lebih kuat dan lebih keras daripada tembaga, tetapi tidak sekuat baja. Kuningan sangat mudah untuk dibentuk ke dalam berbagai bentuk, sebuah konduktor panas yang baik, dan umumnya tahan terhadap korosi dan air garam. Karena sifat tersebut kuningan kebanyakan digunakan untuk membuat pipa, tabung, sekrup, radiator, alat musik, aplikasi kapal laut dan casting catridge untuk senjata api.

3. Metode Penelitian

Bahan yang digunakan adalah pipa tembaga dan kuningan dengan diameter 5/8. Pipa di potong dengan panjang 7cm disetiap pipa. Perataan permukaan agar permukaan pipa rata dan halus. Penentuan variasi gesek ,tekanan tempa dan tekanan gesek. variasi yang digunakan adalah 1000, 1600 dan 2000 rpm tekanan gesek 1471,68 MPa tekana tempa 1962,24 MPa. Setelah variasi putaran dan tekanan tempa siap untuk pengelasan atau penyambungan. Alat pengelasan gesek

4 dilakukan pengelasan ketika sudah terbentuk dalam sambungan lalu lepas dari alat kemudian didiginkan. Selanjutnya pembelahan pada benda uji untuk menentukan daerah struktur mikro dan uji kekerasan.

Bahan pipa kuningan dan tembaga kemudian diresin terlebih dahulu agar mempermudah memegang saat polish. Polish dengan merek gripormat untuk mempercepat pengamplasan benda uji setelah diresin. Ada beberapa amplas yang digunakan 120, 200, 800, 1000, 1200 dan 1500. Stelah mendapatkan pengamplasan yang sesuai keinginan kemudian dipolis dengan autosol secukupnya. Untuk bahan etsa siapkan NHO3 65% secukupnya, alkohol 97%. Clupkan pipa kuningan dan tembaga kedalam larutan tersebut selama 10 detik. Cuci spesimen dengan aquades lalu bersihkan spesimen menggunakan kapas atau kain bersih yang sudah dikasih alkohol. Lihat dengan alat uji struktur mikro Olympus dengan tipe PME3 dengan pembesaran 50x sampai 2500x alat ini terdapat di Leb Material D3 UGM.

Untuk selanjutnya uji kekerasan dengan menentukan titik uji daerah mana saja yang akan diuji. Alat uji yang digunakan unytuk uji

kekerasan merek Shimadzu dengan tipe HMV-M3 .kekerasan bahan mulai dari lunak (5HV) sampai yang sangat kaeras (1500 HV)

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil pengelasan maka didapatkan sambungan atara pipa kuningan dan tembaga yang di tunjukan pada gambar 3. Dan selanjutnya bahan dilakukan pembelahan untuk proses uji struktur mikro dan kekerasan. Setelah melalui tahap pengamplasan dan pencamburan bahan etsa maka dilanjutkan uji struktur mikro dan dapat dilihat hasilnya pada gambar 5 . pada gambar a) menggunakan putaran 1000rpm, b).1600rpm dan c). 2000 rpm. Dari semua

dilakukan 5titik dari sambungan dengan jarak 1mm dapat dilihat pada gambar(6)

Gsmbsr 3. Hasil pengelasan dan pembelahan

Gambar 4. Penampang las HASIL FOTO STRUKTUR MIKRO

Gambar 5. hasil foto struktur mikro daerah sambungan A) 1000 rpm, B)1600 rpm dan C)

2000 rpm A

B

4 dipasangdi mesin bubut yang sudah di modifikasi. Pipa kuningan di cekam pada bagian yang diam dan pipa tembaga dicekam pada bagian berputar kemudian atur kecepatan yang sudah ditentukan sebelumnya. Setelah itu dilakukan pengelasan ketika sudah terbentuk dalam sambungan lalu lepas dari alat kemudian didiginkan. Selanjutnya pembelahan pada benda uji untuk menentukan daerah struktur mikro dan uji kekerasan.

Bahan pipa kuningan dan tembaga kemudian diresin terlebih dahulu agar mempermudah memegang saat polish. Polish dengan merek gripormat untuk mempercepat pengamplasan benda uji setelah diresin. Ada beberapa amplas yang digunakan 120, 200, 800, 1000, 1200 dan 1500. Stelah mendapatkan pengamplasan yang sesuai keinginan kemudian dipolis dengan autosol secukupnya. Untuk bahan etsa siapkan NHO3 65% secukupnya, alkohol 97%. Clupkan pipa kuningan dan tembaga kedalam larutan tersebut selama 10 detik. Cuci spesimen dengan aquades lalu bersihkan spesimen menggunakan kapas atau kain bersih yang sudah dikasih alkohol. Lihat dengan alat uji struktur mikro Olympus dengan tipe PME3 dengan pembesaran 50x sampai 2500x alat ini terdapat di Leb Material D3 UGM.

Untuk selanjutnya uji kekerasan dengan menentukan titik uji daerah mana saja yang akan diuji. Alat uji yang digunakan unytuk uji

kekerasan merek Shimadzu dengan tipe HMV-M3 .kekerasan bahan mulai dari lunak (5HV) sampai yang sangat kaeras (1500 HV)

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil pengelasan maka didapatkan sambungan atara pipa kuningan dan tembaga yang di tunjukan pada gambar 3. Dan selanjutnya bahan dilakukan pembelahan untuk proses uji struktur mikro dan kekerasan. Setelah melalui tahap pengamplasan dan pencamburan bahan etsa maka dilanjutkan uji struktur mikro dan dapat dilihat hasilnya pada gambar 5 . pada gambar a) menggunakan putaran 1000rpm, b).1600rpm dan c). 2000 rpm. Dari semua

putaran didapatkan hasil foto struktur mikro yang berbeda beda butirannya. Factor utama yngang pengaruhi adalah putaran dan tekanan tempa. Dari hasil uji struktur mikro selanjutnya untuk menentukan daerah titik uji kekerasan setiap sambungan. kemudian pengujian dilakukan 5titik dari sambungan dengan jarak 1mm dapat dilihat pada gambar(6)

Gsmbsr 3. Hasil pengelasan dan pembelahan

Gambar 4. Penampang las HASIL FOTO STRUKTUR MIKRO

Gambar 5. hasil foto struktur mikro daerah sambungan A) 1000 rpm, B)1600 rpm dan C)

2000 rpm A

B

5 Terlihat bahwa setiap variasi putaran gesek akan berbeda pada daerah sambungan (interface). Daerah struktur mikro dengan pembesaran 200 mickron disetiap satu setripnya 20 mickron. Dengan putaran yang bervariasi menghasilkan stuktur mikro yang sama. Terlihat dari hasil foto stuktur mikro butiran halus dan padat didaerah sambungan (interface). Bentuk akan mengecil sehingga terjadi kepadatan didaerah sambungan (interface). Daerah interface adalah daerah sambungan yang mendapatkan tekana gesek pada saat proses pengelasan. Dengan perlakuan variasi putaran maka hasil yang didapat pada saat pengamplasan untuk uji struktur mikro disetiap bahan akan berbeda.

Variasi putaran gesek dan tekanan gesek mempengaruhi temperatur yang dibangkitkan pada saat gesekan berlangsung. Semakin tinggi putaran dan tekanan maka temperature akan tinggi. Dari gambar 4 diatas dapat simpulkan dengan gambar struktur mikro. Variasi putaraan dan tekanan tempa strtuktur mikro akan berbeda kerapatan, ke halusan permukaan akan berbeda. Ketika putaran dari rendah ketinggi akan merubah struktur mikro. Bentuk flash dari masing-masing putaran 1000 rpm, 1600 rpm dan 2000 rpm akan sama tetapi hasil sruktur mikronya berbeda. Dari struktur mikro bentuk butiran kecil sampai besar terlihat pada saat pengujian struktur mikro.

dengan permukaan yang halus dan bergaris saja pada gambar 4.5. Pada daerah sambungan tidak menyatu antara kuningan dengan tembaga ini hanya menempel. Digambarkan terlihat bentuk kawah dan bergaris yang membentuk kawah kecil yang membentuk butiran halus

Setelah dilakukan uji struktur mikro selajutnya di uji kekerasan dengan menggunakan 5 titik uji dari setiap putaran.

Gambar 6. Titik uji kekerasan Hasil pengujian kekerasn tembaga dan kuningan

no Putaran Posisi titik uji dari tengah

Kekera san (VHN)

1 1000 rpm

Tembaga

4 50.7 3 50.7 2 50.7 1 47.5 0.1 51.5

Kuningan

0,1 77.2 1 64.8 2 62.4 3 62.4 4 59.1

2 1600 rpm

Tembaga

4 47.5 3 46.7 2 49.0 1 49.8 0.1 51.5

Kuningan

0,1 85.8 1 68.6 2 66 3 64.8

4 66

3 2000 rpm

Tembaga

4 47.5 3 49.0 2 48.2 1 49.4 0.1 50.7

Kuningan

0,1 87.6 1 83.9 2 78.8 3 75.7 4 69.9 Gambar 7. Hasil pengujian kekerasan

6 Pada table 7 di atas diperoleh bahwa kekerasan tertinggi pada putaran 2000 rpm logam kuningan yaitu 87,6 Mpa dan kekerasn terendah diperoleh 59,1 Mpa putaran 1000 rpm pada logam kuningan. Hal ini terjadi karena kecepatan putar tinggi panas yang ditimbulkanakan semakin besar. Pada saat terjadi themoplastis akan mempengaruhi nilai kekerasan. Flesh pada bagian luar logam kuningan dan terjadi deformasi pada struktur mikronya. Putaran 2000 rpm adalah putaran yang optimal dari variasi putar 1000 rpm dan 1600 rpm. Nilai kekrasan dari 2000 rpm yang paling optimal. Nilai kekerasannya yang dihasilkan tidak menurun dari 87,6 Mpa sampai 69,9 Mpa hanya selisih 4 Mpa disetiap titik pada logam kunigan. Sedangakan pada logam tembaga nilai kekerasan diputaran 1000 rpm, 1600 rpm dan 2000 rpm nilai yang dihasilkan 51, 5 Mpa pada titik 0,1. Dengan nilai rendah pada putaran 1600 rpm yaitu 46,7 Mpa pada titik ke 4. Hal ini terjadi pada saat proses gesekan mendapatkan hantaran panas. Panas yang dihasilkan pada bagian sambungan lebih besar. Terlihat pada hasil struktur mikro pada gambar 8. Pipa kuningan pada putaran 1000 rpm dan 1600 rpm butiran-butiran terlihat rapat. Hasil putaran 2000 rpm terlihat butiran kasar dan dapat dilihat gambar 4.3. Hal ini adanya deformasi pada bagian pipa. Deformasi terjadi pada logam tembaga. Terlihat pada interface yaitu semakin bertambah putaran maka bergaris semakin jelas.

Dari tabel di atas dapat disimpulkan kekerasn pada logam kuningan terdapat pada

putaran 2000 rpm dengan nilai kekerasn 87,6 VHN di titik 0,1 mm dari sambungan. Dikarenakan pada putaran tersebut terjadinya flash lebih cepat. Panas yang dihasilkan maksimal sehingga butiran logam menjadi lebar dan mengeras. Nilai terrendah pada putaran 1600 rpm pada titik 5 yang jauh dari sambungan yaitu pada pipa kuningan. Pada tabel 5. menunjukan bahwa putaran gesek 1000 nilai kekerasan dari titik 0,1 sampai titik 4 nurun. Pada daerah sambungan mengalami pemanasan yang di gesekan dari awal. Dimana titik 1,2,3 terjadi perambatan panas sehingga titik tersebut mendapatkan hantaran panas sehingga tidak merubah nilai kekerasan.

7 Grafik 8. Profil kekerasan pada sambungan las

gesek dengan variasi gesek gabungan antara 1000 rpm, 1600 rpm dan 2000 rpm

Dari grafik di atas dapat disimpulkan kekerasan pada logam tembaga terdapat pada putaran 1000 rpm dengan nilai kekerasn 51,5 VHN dititik 0,1 mm dari sambungan. Dikarenakan pada putaran tersebut terjadinya flash, tembaga lebih lama dari kuningan. Pada saat mulai terjadi flash pada tembaga kuningan sudah mencapai termoplastis terlebih dahulu dan panas yang dihasilkan maksimal sehingga butiran logam tembaga menjadi lebar dan mengeras. Nilai terrendah pada putaran 2000 rpm pada titik 4 yang jauh dari sambungan dapat dilihat pada grafik 8 . Pada grafik 8 menunjukan

bahwa dari putaran gesek 1000 rpm penurunan kekrasan dari titik 0,1 sampai titik 4 menurun derastis yang awalmya 51,5 sampai 47,5. Putaran 1600 terjadi penurunan dari titik 0,1 sampai 4 bertahap tidak secara cepat. Putaran 2000 rpm titik uji 0,1 sampai 4 lebih stabil penurunannya karena pada putaran tersebut lebih kencang dari 1000, 1600 rpm mengalami deformasi.

5. KESIMPULAN

1. Hasil uji strukutr mikro

Kesimpulan pada daerah sambungan, daerah HAZ dan daerah logam induk logam kuningan maupun tembaga dengan putaran gesek 1000 rpm, 1600 rpm dan 2000 rpm. Terlihat bahwa variasi putaran geseknya pada 1000 rpm dan 1600 rpm struktur mikronya terlihat kecil-kecil dan halus. Pada putaran 2000 rpm struktur mikronya terlihat kasar. Dipengaruhi oleh penekana yang tidak konstan pada setiap putaran.

2. Hasil uji kekerasan

Berdasarkan hasil pengujian kekerasan pada logam pipa tembaga dan kuningan dapat diambil kesimpulan bahwa. Kuningan mempunyai tingkat kekerasan yang tinggi dibanding tembaga, kuningan kekerasannya 87,6 VHN dan tembaga kekerasannya 51,5 VHN. Variasi putaran mempengaruhi hasil kekerasan las. Disetiap putaran menerima penekanan yang berbeda. Jika putaran gesek tinggi maka nilai kekerasn akan semkin tinggi dan kecepatan putar rendah maka nilai kekerasanny akan rendah. Pada hasil pengamatan hubungan antara 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

jarak dari sambungan (mm)

1000 rpm 1600 rpm 2000 rpm

Kuningan

Tembaga

Variasi kecepatan putar

kekerasan vikres (HVN)

8 kekerasan dipengaruhi oleh putaran gesek. Pada tembaga putaran gesek yang stabil yaitu terjadi pada putaran gesek 1000 rpm karena nilai kekerasanya yang stabil. Sedangkan pada kuningan kekerasan terletak pada putaran 2000 rpm. Karena proses terjadi flashnya sangat cepat pada putaran 2000 rpm, hal ini akan mempengaruhi nilai kekerasan kuningan. Kuningan yang melebar (flash) dan tembaga yang terdorong yang masuk kedalam kuningan yang sudah membentuk flash.

5.2. Saran

Penelitian yang lakukan masih terdapat kekurangan yang perlu diperbaiki kembali. Oleh karena itu penulis menyampaikan saran, sebagai berikut:

1. Untuk mempermudah pada saat mengontrol pemberian tekanan sebaiknya menggunakan pompa hidrolik yang bias mengontrol untuk menahan tekanan secara otomatis maupun pada saat pemberian tekanan. Atau di buatkan seperti system katrol yang di kasibeban yang telah di sesuaikan.

2. Pada saat proses pengelasan gesek perlu ditambahkan detector suhu panas yang terjadi saat pipa tembaga dan kuningan ini saat terjadi flash dengan menggunakan alat sensor panas.

3. Alat yang digunakan pengelasan gesek bias diperbaiki lagi supaya goncangan yang dihasil kan bias lebih sedikit atau kalau bias mengurangi getaran yang dihasilkan.

4. Pada penelitian selanjutnya sebaiknya flash

yang dihasilkan dari pengelasan gesek agar tidak masuk kebagian dalam pipa, karena jika pipa tersebut digunakan sebagai pipa air bias menghambat aliran air.

Pada penelitian selanjutnya dapat dilakukan dengan mengubah variasi waktu,bahan, dan kecepatan.

DAFTAR PUSTAKA

Agus Santoso Dwi. Analisa Pengaruh Tekanan Tempa Terhadap Struktur Mikro Dan Sifat Mekanik Baja ST 41 (Diameter 14 mm dan Kepala Tumpi 50 mm) Dengan Metode Direct-Drift Friction Welding Sebagai Alternatif Pembuatan Front Spring Pin T-120. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Engine Components.

http://www.twi.co.uk/technical-

knowledge/published- papers/friction-welding-of-aero-engine-components-july-2003/. 13 Juli 2003.

http://pressurevesseltech.asmedigital collection.asme.org. Desember 2015.

Frayudi. A., (2013). “Pengaruh Waktu Gesek Pada Pengelasan Gesek Untuk Baja Karbon Rendah Terhadap Kkekuatan Tarik Dan Kekerasan Mikro”. Skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

http://www.gatwicktechnologies.com/processes/ friction-welding.

http://www.netwelding.com/Friction_Stir_Weldi ng.htm. 26 Agustus 2003.

9 Jones David. 2014. Pengertian

Pengelasan.

http://www.pengelasan.com/2014/0

6/pengertian-pengelasan-adalah.html. 9 Agustus 2014. Materials Azo. 2015. Friction Welding

in the Manufacturing of OEM Chemical Processing Equipment - A Case Study by American Friction Welding.

http://www.azom.com/article.aspx? ArticleID=4606. 9 Agustus 2015. Nurcahyo Eko. Analisa Pengaruh Waktu

Gesek Terhadap Struktur Mikro Dan Sifat Mekanik (Uji Kekerasan dan Kekuatan Tarik) Pipa Baja ASTM A106 Dengan Metode Friction Welding. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Nur husodo, Budi luwar sanyoto, Sri

bangun styawati dan Mahirul mursid (2013), “Penerapan Teknologi Las Gesek (Friction Welding) dalam Rangka Penyambungan Dua Buah Logam Baja Karbon St41 pada Produk Back Spring Pin”. Skripsi, Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Razzaq. R. (2011).”Pengaruh kekuatan tarik , struktur mikro dan struktur makro lasan baja karbon rendah dengan menggunakan las gesek”.

Skripsi, Jurusan Teknik Mesin,

Fakultas

Teknik,

Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta.

Satoto, I., (2011). “Kekuatan tarik

struktur mikro dan struktur

makro

lasan

stainless

steel

dengan las gesek”. Skripsi,

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas

Teknik

Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta.

Setyawan Indra.2013. Cara

Pembuatan Kuningan.

http://bukankopipaste.blogspot.c

om/2013/01/cara-pembuatan-kuningan.html. 2 Januari 2013

Wiryosutomo, Harsono dan Toshie

Okumura,

(2000),

Teknologi

Pengelasan Logam, Jakarta, PT.

Pradnya Paramitha.

Wikipedia. 2015. Tembaga.

https://id.wikipedia.org/wiki/Tembag

a. 11 Maret 2015.