MINDRY(20406467) JURUSAN TEKNIK MESIN SKRIPSI / TUGAS AKHIR MAMPU TEKUK PADUAN ALUMINIUM ADC 12 SETELAH PROSES ADUKAN GESEK MINDRY(20406467) JURUSAN TEKNIK MESIN

PENDAHULUAN Logam aluminium (Al) adalah logam non ferrous yang memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan baja. Memiliki massa jenis yang rendah, konduktivitas thermal yang tinggi, dan sifat ketahanan yang baik. Oleh karenanya penggunaan aluminium banyak dimanfaatkan oleh perusahan produsen pesawat terbang dan otomotif, dimana berat menjadi faktor yang sangat penting. Proses adukan gesek (Friction Stir Process) adalah salah satu teknik yang memanfaatkan gaya gesek (friction) untuk memperbaiki struktur mikro dan komposisi permukaan, yang biasa digunakan pada bahan/paduan aluminium. Proses ini banyak diaplikasikan pada pesawat luar angkasa, kendaraan militer (pesawat tempur), pesawat terbang, body kapal laut, dan lain-lain.

PERMASALAHAN Proses adukan gesek pada specimen aluminium paduan ADC 12 Variabel jumlah lintasan pengelasan (pass) Mampu tekuk paduan aluminium ADC 12 sebelum dan setelah proses adukan gesek. Analisa struktur mikro & kekerasan (hardness)

PEMBATASAN MASALAH Specimen aluminium paduan yang digunakan pada proses adukan gesek adalah ADC 12 Jumlah lintasan pengelasan (pass) adalah 1, 2, 3, dan 4 kali lewat (1 - 4 pass) Pengujian tekuk pada logam induk dan setelah proses adukan gesek dengan jumlah lintasan 1 – 4 kali lewat Metode analisa melalui pengamatan struktur mikro dengan uji metalografi, dan uji kekerasan dengan uji kekerasan Rockwell

LANDASAN TEORI aluminium merupakan logam ringan, mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat baik lainnya sebagai sifat logam, selain itu aluminium juga mempunyai sifat mampu bentuk (Wrought alloy) banyak dilakukan penelitian untuk meningkatkan kekuatan mekaniknya, diantaranya dengan memberikan perlakuan panas, menambahkan unsur-unsur seperti : Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dan sebagainya Sifat-sifat aluminium; ringan, tahan karat, penghantar listrik yang baik.

Pengelasan adukan gesek (Friction Stir Welding) Proses adukan gesek merupakan bagian dari pengelasan adukan gesek, dimana pada proses ini hanya memanfaatkan gesekan tampa melakukan penyambungan. Ditemukan pada tahun 1991, proses pengelasan adukan gesek (Friction Stir Welding) dikembangkan, dan dipatenkan oleh The Welding Institute (TWI) di Cambridge, kerajaan Inggris. Merupakan pengelasan dalam kondisi padat (solid-state). Dapat menyambung sisi dua buah lempengan yang disejajarkan, dengan perkakas berbentuk silinder yang ujungnya terdiri dari punggung (shoulder) untuk menekan bagian las dan pin untuk mengaduk bagian sambungan las. Perkakas diputar dengan kecepatan antara 500-1500 rpm dengan pin diposisikan antara bagian yang akan disambung. Gesekan antara pin dan logam dapat mencapai temperatur hingga 1200°C, sehingga logam disekelilingnya menjadi plastis dan proses adukan akan terjadi. Punggung perkakas las ditekan pada permukaan bagian las dan bergerak kearah bagian sambungan lain dengan kecepatan antara 0,5-2mm per detik.

pengelasan adukan gesek (Friction Stir Welding) Google, Friction Stir Welding, http://aluminium.matter.org.uk

BAHAN DAN PERCOBAAN Diagram Alir Penelitian :

BAHAN PERCOBAAN : Bahan baku Al seri ADC 12. Komposisi utama ADC 12 merupakan paduan Al-Si-Cu dengan perbandingan 84,53 : 10,8 : 2,53. Dengan melihat kandungan Si dalam paduan ADC 12 yang hanya 10,8% maka paduan ini merupakan paduan Al-Si hipoeutektik. http://www.tradekorea.com/product-detail Google, Chemical Composision Of Aluminium Alloys, http://www.makenalloys.com/aluminium-alloy-ingots.htm

PROSES ADUKAN GESEK Alat yang digunakan: 1. Mesin adukan gesek (mesin frais milling) 2. Meja (Anvil) 3. Holder 4. Perkakas (Baja HSS)

PROSES ADUKAN GESEK Material aluminium yang telah dipotong berukuran 50mm x 20mm x 8mm, diletakan pada meja kerja Dilakukan proses adukan gesek tekan pada permukaan benda kerja dengan keceatan gerak 7 mm/menit dan kecepatan putar 1200rpm Proses pengelasan dilakukan beberapa kali lewat (pass) dengan variabel jumlah pengelasan 1, 2, 3, dan 4 kali atau 1 - 4 pass

PROSES ADUKAN GESEK Google, Friction Stir Welding Process, http://www.esabna.com/ for more information about our products

UJI KEKERASAN Diagram Alir Uji Kekerasan :

UJI METALOGRAFI Diagram Alir Uji Metalografi :

UJI Tekuk Diagram Alir Uji Tekuk :

UJI Tekuk Skema Uji Tekuk : Pengujian ini dilakukan dengan pembebanan pada 3-titik dengan ketentuan perbandingan antara ketebalan benda uji dengan support span (L) adalah 1 : 32 dan radius yang digunakan untuk span maksimal 4 kali ketebalan specimen

HASIL DAN PEMBAHASAN kekerasan Pemetaan jejak identor pada uji kekerasan Rockwell

kekerasan

kekerasan Penambahan jumlah lintasan adukan gesek pada paduan, dapat membuat paduan lebih keras, namun hal tersebut tidak terlalu signifikan. Hal ini di sebabkan karena pengaruh panas akibat proses adukan gesek dan perubahan sruktur mikro serat-serat Si yang berbentuk kasar pada logam induk (ingot) terpotong-potong menjadi partikel-partikel halus.

STRUKTURMIKRO Paduan hipoeutektik Al-Si disusun oleh fasa utama larutan padat Al-α dan fiber kristal-kristal Silikon (Si). Formasi kristal-kristal Si pada matrik Al-α tergantung pada komposisi paduan, perlakuan mekanik dan panas, serta proses pembentukan. Pada bagian adukan gesek (stir zone), serat-serat Si kasar pada bahan asal (ingot) terpotong-potong menjadi partikel-partikel halus atau nugget pada matriks Al. Partikel-partikel tersebut semakin halus dengan bertambahnya jumlah adukan gesek hingga 4 kali (4 pass).

STRUKTURMIKRO ADC12 Ingot

STRUKTURMIKRO ADC 12 1 Pass

STRUKTURMIKRO ADC 12 2 Pass

STRUKTURMIKRO ADC 12 3 Pass

STRUKTURMIKRO ADC 12 4 Pass

STRUKTURMIKRO

Diameter Partikel & Faktor Rasio STRUKTURMIKRO Diameter Partikel & Faktor Rasio Diameter partikel Si pada logam induk mencapai angka sekitar 12,50 µm, berbeda dengan hasil yang ditunjukkan pada proses adukan gesek. Selama proses adukan gesek, partikel Si pada bagian adukan terpecah atau terpotong-potong, dan memiliki ukuran diameter partikel rata-rata sekitar 3,00 µm. Hasil diameter partikel menunjukkan bahwa bentuk partikel-pertikel Si yang tidak beraturan namun masih dalam orbit bulat atau mendekati bulat. Pada struktur mikro paduan ADC 12, serat-serat kasar Si terbentuk pada matrik Al. Sebaliknya faktor rasio partikel Si pada bagian adukan gesek mendekati 1, menunjukkan kecenderungan bentuk partikel mendekati bentuk bulat.

Mampu Tekuk Pengukuran sudut

Mampu Tekuk Pengukuran sudut hasil setiap sampel pengujian mendapatkan nilai yang bervariasi, karena pengaruh proses adukan gesek dan pengaruh variabel dongkrak hidrolik yang digunakan. Semakin banyak dilewati proses adukan gesek (pass) maka specimen memiliki sifat mampu tekuk yang semakin baik.

Mampu Tekuk Logam induk dengan variabel penekanan kapasitas beban hidrolik; (a) 1 Ton (b) 2 Ton (c) 3 Ton (d) 5 Ton.

Mampu Tekuk Adukan 1 pass dengan variabel penekanan kapasitas beban hidrolik; (a) 1 Ton (b) 2 Ton (c) 3 Ton (d) 5 Ton. Pada gambar (a) terdapat retak/patah pada bagian tekukan, menunjukan bahwa pada proses adukan gesek 1 kali lewat, sifat mampu tekuk masih kurang baik karena pada hasil foto struktur mikro masih terlihat partikel-partikel Si yang kasar.

Mampu Tekuk Adukan 2 pass dengan variabel penekanan kapasitas beban hidrolik; (a) 1 Ton (b) 2 Ton (c) 3 Ton (d) 5 Ton.

Mampu Tekuk Adukan 3 pass dengan variabel penekanan kapasitas beban hidrolik; (a) 1 Ton (b) 2 Ton (c) 3 Ton (d) 5 Ton.

Mampu Tekuk Adukan 4 pass dengan variabel penekanan kapasitas beban hidrolik; (a) 1 Ton (b) 2 Ton (c) 3 Ton (d) 5 Ton.

KESIMPULAN Paduan ADC 12 disusun oleh dua fasa utama larutan padat Al-α yang berwarna terang, dan serat-serat Silikon (Si) yang berwarna gelap. Pada struktur mikro paduan ADC 12 serat- serat Si terlihat jelas. 1 sampai 4 kali (1-4 pass) proses adukan gesek membuat serat-serat Si terpecah dan menjadi partikel-partikel halus dengan bentuk mendekati bulat, serta terdistribusi lebih seragam, baik pada interior maupun pada batas butir matrik Al-α pada bagian adukan. Diameter partikel Si pada logam induk rata-rata mencapai angka sekitar 12,50 µm, berbeda dengan hasil yang ditunjukkan setelah proses adukan gesek. Selama proses adukan gesek, partikel Si pada bagian adukan terpecah atau terpotong-potong, dan memiliki ukuran diameter partikel rata- rata sekitar 3,00 µm.

KESIMPULAN Nilai kekerasan pada bagian adukan gesek setelah dilewati beberapa kali lewat (pass) dapat membuat paduan lebih keras dibanding dengan logam induk. Semakin banyak dilewati proses adukan gesek maka nilai kekerasannya pun meningkat, dengan peningkatan rata-rata sekitar 1 HRB. Peningkatan nilai kekerasan ini disebabkan karena pengaruh panas akibat dari proses adukan gesek dan perubahan struktur mikro serat-serat Si yang terpotong-potong menjadi partikel-partikel bulat yang halus. Proses adukan gesek yang menyebabkan serat-serat Si terpotong menjadi partikel-partikel Si, mempengaruhi sifat mampu tekuk dari paduan ADC 12 ini menjadi lebih baik. Karena dengan tersebarnya partikel-partikel bulat Si pada matrik Al-α akan membuat paduan menjadi tidak mudah patah/ulet. Dengan bertambahnya jumlah adukan gesek hingga 4 kali lewat (4 pass), sifat mampu tekuk akan menjadi semakin baik.

PENGELASAN ADUKAN GESEK LAB. TEKNIK MESIN UNIVERSITAS GUNADARMA

PROSES PENGUJIAN TEKUK LAB. TEKNIK MESIN UNIVERSITAS GUNADARMA

SEKIAN DAN TERIMA KASIH