PENGARUH LAJU ALIRAN GAS ARGON TERHADAP KEKUATAN GESER SAMBUNGAN AISI 1045 DAN C10100 DENGAN MENGGUNAKAN METODE FREE VACUUM DIFFUSION BONDING.
TUGAS AKHIR
PENGARUH LAJU ALIRAN GAS ARGON TERHADAP
KEKUATAN GESER SAMBUNGAN AISI 1045 DAN C10100
DENGAN MENGGUNAKAN METODE FREE VACUUM
DIFFUSION BONDING
Oleh:
Nama
: RAHMAD DIAZ
No. BP
: 0910912061
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
Penyambungan dua logam sejenis dapat dilakukan dengan pengelasan
fusi, yaitu melibatkan pencairan sebagian dari logam yang disambung.
Penyambungan akan sulit atau bahkan tidak bisa dilakukan jika logam-logam
yang disambung punya sifat fisik berbeda jauh seperti temperatur leleh dan
koefisien ekspansi termal. Proses penyambungan yang sesuai adalah proses
penyambungan padat tanpa melibatkan pencairan logam. Salah satu proses
penyambungan padat yang menghasilkan sambungan yang presisi adalah
penyambungan difusi. Penyambungan difusi dapat dilakukan menggunakan
tungku vakum yang dilengkapi pengaturan suhu, tekanan sambungan dan tingkat
kevakuman. Tungku vakum ini tidak mudah diperoleh dan harganya sangat
mahal. Proses penyambungan dengan tungku ini juga membutuhkan waktu yang
lama meliputi proses vakum, pemanasan dan ejeksi material dari ruang vakum,
sehingga biaya produksi untuk setiap sambungan menjadi tinggi. Ruang proses
penyambungan difusi ini dapat digantikan oleh tungku perlakukan panas
konvensional asalkan logam yang disambung terlindungi gas pelindung selama
proses pemanasan.
Material yang digunakan pada penelitian ini adalah baja AISI 1045
dengan tembaga murni komersil C10100. Penyambungan telah dilakukan pada
temperatur 760oC dengan variasi laju aliran gas argon yaitu, 0 L/menit, 3 L/menit
dan 5 L/menit. Kualitas sambungan diuji dengan uji geser serta karakterisasi
sambungan diamati dengan mikroskop optik dan mikroskop elektron. Pengaruh
gas pelindung terhadap laju diffusi atom pada antar muka dikarakterissasi
menggunakan EDX.
Kekuatan geser tertinggi diperoleh pada penggunaan gas argon dengan
laju aliran tertinggi yaitu 5 l/menit. Hal ini dikonfirmasi oleh kedalaman atom
berdifusi yaitu sekitar 1.8 µm. Perlindungan maksimum dari gas argon telah
mencegah oksigen masuk ke daerah sambungan sehingga proses difusi bisa
berlangsung lebih sempurna.
Kata Kunci : Penyambungan Difusi, Gas Pelindung, Kekuatan Geser, Daerah
Difusi.
iii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penyambungan biasanya dilakukan dengan cara mencairkan logam dasar
yang disambungkan dan menggunakan material yang sejenis. Tapi untuk kasus
material yang berbeda jenis tidak bisa dilakukan pengelasan yang biasa karena
memiliki perbedaan temperatur leleh. Untuk menyambungkan 2 material yang
berbeda temperatur lelehnya bisa dilakukan dengan metode penyambungan difusi.
Penyambungan difusi adalah bagian dari proses pengelasan yang dilakukan
dengan cara menyambungkan logam pada keadaan padat dengan penekanan dan
pemanasan sehingga menciptakan ikatan antar atom logam yang disambung
dengan mekanisme difusi atom. Penyambungan difusi memiliki sifat dan struktur
mikro yang sama dengan logam induknya serta tidak menimbulkan perubahan
dimensi yang besar pada material sambungan. Hasil optimal diperoleh jika proses
dilakukan dalam keadaan vakum namun karena keterbatasan alat yang dimiliki
dan mahalnya proses, maka proses tanpa pompa vakum menjadi menarik untuk
dilakukan. Dengan proses penyambungan difusi tanpa vakum, masalah
kevakuman pada saat proses penyambungan bisa diatasi dengan menggunakan gas
pelindung menggantikan fungsi pompa vakum untuk menghalangi reaksi oksida
yang terjadi pada material yang disambung.
Penyambungan difusi tanpa vakum dapat dilakukan dengan tungku
perlakuan panas konvensional, namun terjadinya reaksi oksida tidak bisa diatasi.
Penggunaan gas pelindung bisa menjadi solusi untuk menghalangi laju
pertumbuhan oksida. Akan tetapi seberapa besar pengaruh dari gas pelindung
pada proses penyambungan difusi belum bisa diketahui secara pasti.
Pada penelitian ini efek dari gas pelindung akan diamati berdasarkan laju
pemberian gas pelindung selama proses dilakukan. Gas pelindung yang digunakan
dalam penelitian ini adalah gas argon (Ar). Penyambungan difusi akan dilakukan
pada material sambungan baja dan tembaga serta variasi dari laju pemberian gas
pelindung adalah 0 (tanpa gas pelindung), 3 L/menit dan 5 L/menit.
Tugas Akhir
Pendahuluan
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui pengaruh dari penggunaan gas argon terhadap
kekuatan geser dari sambungan baja AISI 1045 dan C10100.
2. Untuk mengamati struktur mikro hasil sambungan dari penyambungan
difusi tanpa vakum baja AISI 1045 dan C10100.
1.3 Manfaat
Diharapkan melalui penelitian penyambungan difusi:
1. Diperolehnya proses penyambungan difusi yang bisa dilakukan dengan
biaya yang lebih murah.
2. Dapat menambah pengetahuan baru mengenai metode penyambungan
logam.
1.4 Batasan Masalah
1. Hanya membahas tentang pengaruh gas pelindung dengan variasi aliran
argon 0, aliran argon 3 dan aliran argon 5 L/menit.
2. Kemurnian gas pelindung yang digunakan dianggap 100 %.
3. Kekasaran permukaan pada material setelah dilakukan pengamplasan
dan pemolesan dianggap seragam.
4. Nilai penekanan yang dilakukan pada saat penjepitan spesimen dianggap
sama pada sebelum dan sesudah pemanasan.
5. Pengaruh korosi pada sambungan material diabaikan.
1.5 Sistematika Penulisan
Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut :
1. Bab I Pendahuluan, menjelaskan mengenai latar belakang masalah,
tujuan, manfaat, batasan masalah dan sistematika penulisan.
2. Bab
II
Tinjauan
Pustaka,
menjelaskan
mengenai
teori-teori
penyambungan difusi, mekanisme penyambungan difusi, parameter
proses dan jenis-jenis material yang dapat disambung, kelebihan dan
kekurangan penyambungan difusi serta kegunaan gas argon.
Rahmad Diaz (0910912061)
2
Tugas Akhir
Pendahuluan
3. Bab III Metodologi, menjelaskan mengenai diagram alir penelitian,
peralatan dan material yang digunakan, parameter penelitian dan rincian
kerja prosedur penelitian.
4. BAB IV Hasil dan Pembahasan, menjelaskan tentang hasil pengujian
beserta analisis dan pembahasan hasil pengujian.
5. BAB V Penutup, menjelaskan kesimpulan yang didapatkan dari
penelitian serta saran mengenai hasil pengujian sebagai langkah untuk
penyempurnaan penelitian.
Rahmad Diaz (0910912061)
3
PENGARUH LAJU ALIRAN GAS ARGON TERHADAP
KEKUATAN GESER SAMBUNGAN AISI 1045 DAN C10100
DENGAN MENGGUNAKAN METODE FREE VACUUM
DIFFUSION BONDING
Oleh:
Nama
: RAHMAD DIAZ
No. BP
: 0910912061
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
Penyambungan dua logam sejenis dapat dilakukan dengan pengelasan
fusi, yaitu melibatkan pencairan sebagian dari logam yang disambung.
Penyambungan akan sulit atau bahkan tidak bisa dilakukan jika logam-logam
yang disambung punya sifat fisik berbeda jauh seperti temperatur leleh dan
koefisien ekspansi termal. Proses penyambungan yang sesuai adalah proses
penyambungan padat tanpa melibatkan pencairan logam. Salah satu proses
penyambungan padat yang menghasilkan sambungan yang presisi adalah
penyambungan difusi. Penyambungan difusi dapat dilakukan menggunakan
tungku vakum yang dilengkapi pengaturan suhu, tekanan sambungan dan tingkat
kevakuman. Tungku vakum ini tidak mudah diperoleh dan harganya sangat
mahal. Proses penyambungan dengan tungku ini juga membutuhkan waktu yang
lama meliputi proses vakum, pemanasan dan ejeksi material dari ruang vakum,
sehingga biaya produksi untuk setiap sambungan menjadi tinggi. Ruang proses
penyambungan difusi ini dapat digantikan oleh tungku perlakukan panas
konvensional asalkan logam yang disambung terlindungi gas pelindung selama
proses pemanasan.
Material yang digunakan pada penelitian ini adalah baja AISI 1045
dengan tembaga murni komersil C10100. Penyambungan telah dilakukan pada
temperatur 760oC dengan variasi laju aliran gas argon yaitu, 0 L/menit, 3 L/menit
dan 5 L/menit. Kualitas sambungan diuji dengan uji geser serta karakterisasi
sambungan diamati dengan mikroskop optik dan mikroskop elektron. Pengaruh
gas pelindung terhadap laju diffusi atom pada antar muka dikarakterissasi
menggunakan EDX.
Kekuatan geser tertinggi diperoleh pada penggunaan gas argon dengan
laju aliran tertinggi yaitu 5 l/menit. Hal ini dikonfirmasi oleh kedalaman atom
berdifusi yaitu sekitar 1.8 µm. Perlindungan maksimum dari gas argon telah
mencegah oksigen masuk ke daerah sambungan sehingga proses difusi bisa
berlangsung lebih sempurna.
Kata Kunci : Penyambungan Difusi, Gas Pelindung, Kekuatan Geser, Daerah
Difusi.
iii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penyambungan biasanya dilakukan dengan cara mencairkan logam dasar
yang disambungkan dan menggunakan material yang sejenis. Tapi untuk kasus
material yang berbeda jenis tidak bisa dilakukan pengelasan yang biasa karena
memiliki perbedaan temperatur leleh. Untuk menyambungkan 2 material yang
berbeda temperatur lelehnya bisa dilakukan dengan metode penyambungan difusi.
Penyambungan difusi adalah bagian dari proses pengelasan yang dilakukan
dengan cara menyambungkan logam pada keadaan padat dengan penekanan dan
pemanasan sehingga menciptakan ikatan antar atom logam yang disambung
dengan mekanisme difusi atom. Penyambungan difusi memiliki sifat dan struktur
mikro yang sama dengan logam induknya serta tidak menimbulkan perubahan
dimensi yang besar pada material sambungan. Hasil optimal diperoleh jika proses
dilakukan dalam keadaan vakum namun karena keterbatasan alat yang dimiliki
dan mahalnya proses, maka proses tanpa pompa vakum menjadi menarik untuk
dilakukan. Dengan proses penyambungan difusi tanpa vakum, masalah
kevakuman pada saat proses penyambungan bisa diatasi dengan menggunakan gas
pelindung menggantikan fungsi pompa vakum untuk menghalangi reaksi oksida
yang terjadi pada material yang disambung.
Penyambungan difusi tanpa vakum dapat dilakukan dengan tungku
perlakuan panas konvensional, namun terjadinya reaksi oksida tidak bisa diatasi.
Penggunaan gas pelindung bisa menjadi solusi untuk menghalangi laju
pertumbuhan oksida. Akan tetapi seberapa besar pengaruh dari gas pelindung
pada proses penyambungan difusi belum bisa diketahui secara pasti.
Pada penelitian ini efek dari gas pelindung akan diamati berdasarkan laju
pemberian gas pelindung selama proses dilakukan. Gas pelindung yang digunakan
dalam penelitian ini adalah gas argon (Ar). Penyambungan difusi akan dilakukan
pada material sambungan baja dan tembaga serta variasi dari laju pemberian gas
pelindung adalah 0 (tanpa gas pelindung), 3 L/menit dan 5 L/menit.
Tugas Akhir
Pendahuluan
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui pengaruh dari penggunaan gas argon terhadap
kekuatan geser dari sambungan baja AISI 1045 dan C10100.
2. Untuk mengamati struktur mikro hasil sambungan dari penyambungan
difusi tanpa vakum baja AISI 1045 dan C10100.
1.3 Manfaat
Diharapkan melalui penelitian penyambungan difusi:
1. Diperolehnya proses penyambungan difusi yang bisa dilakukan dengan
biaya yang lebih murah.
2. Dapat menambah pengetahuan baru mengenai metode penyambungan
logam.
1.4 Batasan Masalah
1. Hanya membahas tentang pengaruh gas pelindung dengan variasi aliran
argon 0, aliran argon 3 dan aliran argon 5 L/menit.
2. Kemurnian gas pelindung yang digunakan dianggap 100 %.
3. Kekasaran permukaan pada material setelah dilakukan pengamplasan
dan pemolesan dianggap seragam.
4. Nilai penekanan yang dilakukan pada saat penjepitan spesimen dianggap
sama pada sebelum dan sesudah pemanasan.
5. Pengaruh korosi pada sambungan material diabaikan.
1.5 Sistematika Penulisan
Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut :
1. Bab I Pendahuluan, menjelaskan mengenai latar belakang masalah,
tujuan, manfaat, batasan masalah dan sistematika penulisan.
2. Bab
II
Tinjauan
Pustaka,
menjelaskan
mengenai
teori-teori
penyambungan difusi, mekanisme penyambungan difusi, parameter
proses dan jenis-jenis material yang dapat disambung, kelebihan dan
kekurangan penyambungan difusi serta kegunaan gas argon.
Rahmad Diaz (0910912061)
2
Tugas Akhir
Pendahuluan
3. Bab III Metodologi, menjelaskan mengenai diagram alir penelitian,
peralatan dan material yang digunakan, parameter penelitian dan rincian
kerja prosedur penelitian.
4. BAB IV Hasil dan Pembahasan, menjelaskan tentang hasil pengujian
beserta analisis dan pembahasan hasil pengujian.
5. BAB V Penutup, menjelaskan kesimpulan yang didapatkan dari
penelitian serta saran mengenai hasil pengujian sebagai langkah untuk
penyempurnaan penelitian.
Rahmad Diaz (0910912061)
3