ANDRI SETIAWAN (20406087) JURUSAN TEKNIK MESIN

1
ANDRI SETIAWAN (20406087)JURUSAN TEKNIK MESIN
SKRIPSI / TUGAS AKHIR

• PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN SILIKON KARBIDA DAN
  JUMLAH PENGELASAN ADUKAN GESEK TERHADAP
  PEMBENTUKAN STRUKTUR SAMBUNGAN PADUAN ALUMINIUM
  ADC12 DAN AC4C

2
PENDAHULUAN

• Paduan aluminium hypoeutektik adalah paduan
  aluminium yang memiliki kandungan silikon (Si)
  yang rendah (lt12,6). Biasa digunakan pada
  komponen elektronik, otomotif, dan industri
  persenjataan. Memiliki massa jenis yang rendah,
  konduktivitas thermal yang tinggi, dan sifat
  ketahanan yang baik.
• Pengelasan adukan gesek (Friction Stir Welding)
  adalah salah satu teknik penyambungan logam yang
  memanfaatkan gaya gesek (friction), yang biasa
  digunakan pada bahan/paduan aluminium, dan banyak
  diaplikasikan pada pesawat luar angkasa,
  kendaraan militer (pesawat tempur), pesawat
  terbang, body kapal laut, dan lain-lain.

3
PERMASALAHAN

• Pengelasan adukan gesek pada specimen aluminium
  paduan hypoeutektik
• Variabel jumlah lintasan pengelasan (pass)
• Penambahan partikel silikon karbida (SiC).
• Analisa strukturmikro kekerasan (hardness)

4
PEMBATASAN MASALAH

• Specimen aluminium paduan hypoeutektik yang
  digunakan pada pengelasan adalah ADC12 dan AC4C
• Jumlah lintasan pengelasan (pass) adalah 1 kali
  lewat (1 pass)
• Penambahan partikel silikon karbida (SiC) pada
  specimen, dengan jumlah lintasan pengelasan yang
  sama (1 - 4 pass)
• Metode analisa pengamatan strukturmikro dengan
  uji metalografi, dan uji kekerasan dengan uji
  kekerasan Mikro Vickers

5
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
  menambahkan unsur-unsur seperti Cu, Mg, Si, Mn,
  Zn, Ni, dan sebagainya
• Sifat-sifat aluminium ringan, tahan karat,
  penghantar listrik yang baik,

6
pengelasan adukan gesek (Friction Stir Welding)

• 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 las berbentuk
  silinder yang ujungnya terdiri dari punggung
  (shoulder) untuk menekan bagian las dan pin untuk
  mengaduk bagian sambungan las. Perkakas las
  diputar dengan kecepatan antara 500-1500 rpm
  dengan pin diposisikan antara bagian yang akan
  disambung. Gesekan antara pin dan logam dapat
  mencapai temperatur hingga 1200C, 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.
• Secara umum dapat dilakukan dengan dua cara,
  yakni sambungan temu (Butt Joint) dan sambungan
  tumpang tindih (Lap Joint).

7
pengelasan adukan gesek (Friction Stir Welding)
Google, Friction Stir Welding, http//aluminium.ma
tter.org.uk
8
silikon karbida

• Silikon karbida adalah sebuah senyawa dari
  silikon dan karbon, dengan rumus kimia SiC.
• Digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan daya
  tahan tinggi.
• Digunakan juga pada aplikasi elektronik

9
BAHAN DAN PERCOBAAN
Diagram Alir Penelitian
10
BAHAN PERCOBAAN
KOMPOSISI BAHAN PERCOBAAN
KOMPOSISI PADUAN ADC12
Cu Si Mg Zn Fe Mn Ni Sn Pb Al
() () () () () () () () () ()
2,35 11,82 0,17 0,56 0,81 0,18 0,04 0,02 0,06 Bal
KOMPOSISI PADUAN AC4C
Cu Si Mg Zn Fe Mn Ni Ti Cr Al
() () () () () () () () () ()
0,014 7,20 0,36 0,018 0,13 0,007 0,007 0,16 0,003 Bal
http//www.tradekorea.com/product-detail Google,
Chemical Composision Of Aluminium Alloys,
http//www.makenalloys.com/html/chemical_compostio
n.html
11
PROSES PENGELASAN

• Alat yang digunakan

1. Mesin las (mesin frais milling)
2. Landasan (meja las)
3. Holder
4. Perkakakas lasBaja HSS
12
PROSES PENGELASAN

• Material aluminium hypoeutektik yang telah
  dipotong berukuran 50mm x 20mm x 5mm dan
  mempunyai volume coak 18, 30 dan 38, diletakan
  pada meja las dengan posisi pengelasan sambungan
  temu (Butt Joint)
• Dilas gesek tekan pada mesin las sampai kedua
  specimen tersambung
• Proses pengelasan dilakukan beberapa kali lewat
  (pass) pada partikel penambah (silikon karbida)
  pada variabel jumlah pengelasan 1, 2, 3, dan 4
  kali atau 1 - 4 pass

13
PROSES PENGELASAN
Google, Friction Stir Welding Process,
http//www.esabna.com/ for more information about
our products
14
UJI METALOGRAFI
Diagram Alir Uji Metalografi
15
UJI KEKERASAN
Diagram Alir Uji Kekerasan
16
HASIL DAN PEMBAHASAN

• STRUKTURMIKRO

• Paduan hypoeutektik Al-Si disusun oleh fasa utama
  larutan padat Al-a dan fiber kristal-kristal
  Silikon (Si). Formasi kristal-kristal Si pada
  matrik Al-a tergantung pada komposisi paduan,
  perlakuan mekanik dan panas, serta proses
  pembentukan. Pada paduan hypoeutektik kandungan
  Silikon (Si) sangat tinggi, sehingga pada
  struktur mikro paduan hypoeutektik fiber
  kristal-kristal Si terlihat jelas.
• Sambungan las terdiri dari bagian-bagian paduan
  induk (base metal), pengaruh panas (heat affected
  zone), pengaruh panas termomekanik
  (thermomechanical affected zone) dan adukan gesek
  (stir zone)

17
STRUKTURMIKRO
Pemetaan strukturmikro yang diamati pada hasil
lasan
Pada bagian stir zone, Fiber-fiber Si kasar pada
bahan asal (ingot) terpotong-potong menjadi
partikel-partikel halus atau nugget pada matriks
Al, sedangkan pada bagian thermomechanical
affected zone partikel Si masih berbentuk kasar
karena hanya terkena pengaruh panas termomekanik
dari gesekan. Kemudian bagian transisi,
menunjukkan peralihan antara base metal dan
bagian adukan yang hanya terkena pengaruh panas
(heat affected zone).
18
STRUKTURMIKRO
ADC12 1 Pass (tanpa partikel penambah)
(1)
(2)
Partikel halus Si
(3)
(4)
(6)
(5)
Serat Si
Bagian adukan
Al-a
ADC12
Plat Si
19
STRUKTURMIKRO
ADC12 18 SiC 4 Pass
ADC12
Bagian adukan
20
STRUKTURMIKRO
ADC12 30 SiC 4 Pass
SiC semakin halus
(3)
(5)
ADC12
21
strukturmikro
ADC12 38 SiC 4 Pass
22
strukturmikro
AC4C 1 Pass (tanpa penambahan partikel)
23
strukturmikro
AC4C 18 SiC 4 Pass
AC4C
Bagian adukan
24
Strukturmikro
AC4C 30 SiC 4 Pass
SiC
(5)
AC4C
Bagian adukan
25
strukturmikro
AC4C 38 SiC 4 Pass
Bagian adukan
AC4C
26
STRUKTURMIKRO
Tabel 4.1 Nilai rata-rata diameter dan faktor
rasio partikel Si, Si18 SiC, Si30 SiC dan
Si38 SiC pada paduan ADC12
Bagian Bagian ADC12 ADC12 ADC12 18 SiC ADC12 18 SiC ADC12 30 SiC ADC12 30 SiC ADC12 38 SiC ADC12 38 SiC
Bagian Bagian (D) Partikel (µm) (F) Rasio (D) Partikel (µm) (F) Rasio (D) Partikel (µm) (F) Rasio (D) Partikel (µm) (F) Rasio
Logam Induk Logam Induk 15,12 8,14 4,49 2,60 - - - - - -
A D U K A N Pass
A D U K A N 1 1,75 0,66 1,19 0,38 24,25 17,60 1,54 0,64 13,77 4,16 1,93 0,17 10,82 1,23 1,69 0,24
A D U K A N 2 1,48 0,31 10,60 1,56 1,44 0,24 7,16 1,50 7,79 3,74 1,47 0,08
A D U K A N 3 9,54 0,70 1,46 0,11 11,85 3,24 1,55 0,19 9,32 0,94 1,44 0,10
A D U K A N 4 1,44 0,22 10,14 0,56 9,36 1,53 1,61 0,06 7,23 0.39 1,47 0,17
27
strukturmikro
Tabel 4.2 Nilai rata-rata diameter dan faktor
rasio partikel Si, Si18 SiC, Si30 SiC dan
Si38 SiC pada paduan AC4C
Bagian Bagian AC4C AC4C AC4C 18 SiC AC4C 18 SiC AC4C 30 SiC AC4C 30 SiC AC4C 38 SiC AC4C 38 SiC
Bagian Bagian (D) Partikel (µm) (F) Rasio (D) Partikel (µm) (F) Rasio (D) Partikel (µm) (F) Rasio (D) Partikel (µm) (F) Rasio
Logam Induk Logam Induk 2,46 0,19 10,73 0,42 - - - - - -
A D U K A N Pass
A D U K A N 1 1,90 0,75 1,18 0,35 1,51 0,17 8,86 6,66 1,61 0,26 10,17 4,02 1,45 0,16 5,99 2,82
A D U K A N 2 1,37 0,14 6,03 2,52 1,41 0,08 4,21 0,21 1,42 0,04 4,16 0,51
A D U K A N 3 1,39 0,03 4,76 0,39 1,40 0,05 4,97 0,62 1,45 0,04 6,25 7,81
A D U K A N 4 1,45 0,04 4,30 0,86 1,48 0,17 4,69 2,60 1,42 0,11 4,63 1,15
28
STRUKTURMIKRO
Diameter Partikel Faktor Rasio

• Diameter partikel Si pada logam induk rata-rata
  mencapai angka sekitar 2,46 µm, berbeda dengan
  hasil yang ditunjukkan pada proses pengelasan
  adukan gesek. Selama proses pengelasan adukan
  gesek, partikel Si pada bagian adukan terpecah
  atau terpotong-potong, dan memiliki ukuran
  diameter partikel rata-rata sekitar 1,4 µm.
  Penambahan 18, 30, dan 38 SiC (silikon
  karbida) pada bagian adukan membuat efektifitas
  penghalusan partikel menurun, sehingga rata-rata
  diameter partikel cenderung sedikit lebih besar.
  Bertambah besarnya diameter partikel dimungkinkan
  dengan adanya penambahan 18, 30 dan 38 SiC
  (silikon karbida) membuat bertambahnya beban
  proses pengelasan adukan gesek atau akibat dari
  partikel SiC (silikon karbida) yang tidak
  terdistribusi dengan rata.

29
STRUKTURMIKRO
Diameter Partikel Faktor Rasio

• Hasil rata-rata diameter partikel yang diperoleh,
  menunjukkan bahwa bentuk partikel-pertikel Si
  yang tidak beraturan namun masih dalam orbit
  bulat atau mendekati bulat. Pada strukturmikro
  paduan hypoeutektik, fiber-fiber kasar Si dengan
  kandungan yang tinggi terbentuk pada matrik Al.
  Sebaliknya faktor rasio partikel Si pada bagian
  adukan sambungan las baik menggunakan atau tidak
  menggunakan 18, 30 dan 38 SiC (silikon
  karbida) mendekati 1,4 µm menunjukkan
  kecenderungan bentuk partikel mendekati bentuk
  bulat.

30
kekerasan
Pemetaan jejak identor pada uji kekerasan Mikro
Vickers
Arah pengujian
31
kekerasan
Tabel 4.3 Haraga kekersan sample ADC12
NO Uji INTERVAL/JARAK (µm) KEKRASAN MIKRO VICKERS (HV) KETRANGAN AREA PENGUJIAN
1. 0 72,10 Base Metal 1
2. 500 73,40 Base Metal 1
3. 1000 60,20 Base Metal 1
4. 1200 74,20 Base Metal 1-Daerah lasan
5. 1400 74,60 Daerah lasan
6. 1900 79,40 Daerah lasan
7. 2200 80,30 Daerah lasan
8. 2400 78,10 Daerah lasan
9. 2700 75,80 Daerah lasan
10. 3200 73,40 Daerah lasan
11. 3400 76,80 Daerah lasan 2-Base metal
12. 3600 65,30 Base Metal 2
13. 4100 72,20 Base Metal 2
14. 4600 71,60 Base Metal 2
32
kekerasan
Tabel 4.4 Haraga kekersan sample ADC12 18 SiC
NO Uji INTERVAL/JARAK (µm) KEKRASAN MIKRO VICKERS (HV) KETRANGAN AREA PENGUJIAN
1. 0 93,64 Base Metal 1
2. 500 75,68 Base Metal 1
3. 1000 71,86 Base Metal 1
4. 1200 71,86 Base Metal 1-Daerah lasan
5. 1400 82,89 Daerah lasan
6. 1900 75,38 Daerah lasan
7. 2400 71,86 Daerah lasan
8. 3300 75,68 Daerah lasan
9. 3400 64,79 Daerah lasan
10. 3800 73,29 Daerah lasan
11. 4000 60,64 Daerah lasan 2-Base Metal
12. 4200 100,3 Base Metal 2
13. 4700 91,58 Base Metal 2
14. 5200 81,16 Base Metal 2
33
kekerasan
Tabel 4.5 Haraga kekersan sample ADC12 30 SiC
NO Uji INTERVAL/JARAK (µm) KEKRASAN MIKRO VICKERS (HV) KETRANGAN AREA PENGUJIAN
1. 0 91,58 Base Metal 1
2. 500 91,58 Base Metal 1
3. 1000 86,51 Base Metal 1
4. 1200 93,23 Base Metal 1-Daerah lasan
5. 1400 88,40 Daerah lasan
6. 1900 82,89 Daerah lasan
7. 2300 74,77 Daerah lasan
8. 2400 76,30 Daerah lasan
9. 2800 77,87 Daerah lasan
10. 3300 84,67 Daerah lasan
11. 3500 75,68 Daerah lasan 2-Base Metal
12. 3700 94,49 Base Metal 2
13. 4200 98,91 Base Metal 2
14. 4700 81,16 Base Metal 2
34
kekerasan
Tabel 4.6 Haraga kekersan sample ADC12 38 SiC
NO Uji INTERVAL/JARAK (µm) KEKRASAN MIKRO VICKERS (HV) KETRANGAN AREA PENGUJIAN
1. 0 83,95 Base Metal 1
2. 500 62,43 Base Metal 1
3. 1000 41,56 Base Metal 1
4. 1200 90,37 Base Metal 1-Daerah lasan
5. 1400 79,49 Daerah lasan
6. 1900 92,39 Daerah lasan
7. 2200 73,29 Daerah lasan
8. 2360 67,80 Daerah lasan
9. 3660 83,95 Daerah lasan
10. 3160 91,58 Daerah lasan
11. 3360 69,11 Daerah lasan 2-Base Metal
12. 3560 59,56 Base Metal 2
13. 4060 67,28 Base Metal 2
14. 4560 85,76 Base Metal 2
35
kekerasan

Tabel 4.7 Haraga kekersan sample AC4C
NO Uji INTERVAL/JARAK (µm) KEKRASAN MIKRO VICKERS (HV) KETRANGAN AREA PENGUJIAN
1. 0 60,4 Base Metal 1
2. 500 55,7 Base Metal 1
3. 1000 56,8 Base Metal 1
4. 1200 66,1 Base Metal 1-Daerah lasan
5. 1400 61,2 Daerah lasan
6. 1900 56,4 Daerah lasan
7. 2200 54,3 Daerah lasan
8. 2400 53,8 Daerah lasan
9. 2700 65,9 Daerah lasan
10. 3200 70,2 Daerah lasan
11. 3400 59,9 Daerah lasan 2-Base Metal
12. 3600 47,5 Base Metal 2
13. 4100 44,5 Base Metal 2
14. 4600 51,2 Base Metal 2
36
kekerasan

Tabel 4.8 Haraga kekersan sample AC4C 18 SiC
NO Uji INTERVAL/JARAK (µm) KEKRASAN MIKRO VICKERS (HV) KETRANGAN AREA PENGUJIAN
1. 0 51,51 Base Metal 1
2. 500 51,51 Base Metal 1
3. 1000 51,51 Base Metal 1
4. 1200 51,51 Base Metal 1-Daerah lasan
5. 1400 54,19 Daerah lasan
6. 1650 54,56 Daerah lasan
7. 2150 54,19 Daerah lasan
8. 2650 58,09 Daerah lasan
9. 3100 58,09 Daerah lasan
10. 3350 55,51 Daerah lasan
11. 3550 51,51 Daerah lasan 2-Base Metal
12. 3750 51,51 Base Metal 2
13. 4250 51,51 Base Metal 2
14. 4750 51,51 Base Metal 2
37
kekerasan
Tabel 4.9 Haraga kekersan sample AC4C 30 SiC
NO Uji INTERVAL/JARAK (µm) KEKRASAN MIKRO VICKERS (HV) KETRANGAN AREA PENGUJIAN
1. 0 51,51 Base Metal 1
2. 500 52,30 Base Metal 1
3. 1000 51,51 Base Metal 1
4. 1200 49,84 Base Metal 1-Daerah lasan
5. 1400 40,10 Daerah lasan
6. 1900 47,78 Daerah lasan
7. 2300 51,51 Daerah lasan
8. 2400 52,38 Daerah lasan
9. 2800 48,55 Daerah lasan
10. 3300 49,84 Daerah lasan
11. 3500 52,38 Daerah lasan 2-Base Metal
12. 3700 47,47 Base Metal 2
13. 4200 44,57 Base Metal 2
14. 4700 49,84 Base Metal 2
38
kekerasan
Tabel 4.10 Haraga kekersan sample AC4C 38 SiC
NO Uji INTERVAL/JARAK (µm) KEKRASAN MIKRO VICKERS (HV) KETRANGAN AREA PENGUJIAN
1. 0 45,99 Base Metal 1
2. 500 47,02 Base Metal 1
3. 1000 51,51 Base Metal 1
4. 1200 52,73 Base Metal 1-Daerah lasan
5. 1400 51,51 Daerah lasan
6. 1900 50,66 Daerah lasan
7. 2200 49,84 Daerah lasan
8. 2400 49,35 Daerah lasan
9. 2700 50,66 Daerah lasan
10. 3200 49,03 Daerah lasan
11. 3400 46,72 Daerah lasan 2-Base Metal
12. 3600 44,57 Base Metal 2
13. 4100 42,57 Base Metal 2
14. 4600 44,16 Base Metal 2
39
kekerasan

• Penambahan 18, 30 dan 38 SiC (silikon
  karbida), dapat membuat paduan lebih keras, namun
  hal tersebut tidak terlalu signifikan. Hal
  tersebut terjadi pada paduan ADC12 18 SiC dan
  ADC12 30 SiC pada paduan tersebut kekersan
  cenderung turun.
• Penambahan 18, 30 dan 38 SiC (silikon
  karbida), tingkat kekerasan meningkat terutama
  pada bagian adukan las.

40
KESIMPULAN

• Ingot ADC12 disusun oleh serat Silikon (Si), plat
  Silikon (Si) dan eutektik Al-Si yang tersusun
  dalam Al-a. Untuk ingot AC4C disusun oleh
  partikel Si dalam struktur eutektik yang
  tersusun dalam Al-a.
• Sambungan las terdiri dari bagian-bagian paduan
  induk (base metal), pengaruh panas (heat affected
  zone), pengaruh panas termomekanik
  (thermomechanical affected zone) dan adukan gesek
  (stir zone).
• Pada bagian adukan las ADC12, partikel-partikel
  Si semakin halus dalam Al-a. Untuk AC4C pada
  bagian adukan las, partikel-partikel Si menjadi
  halus dan struktur eutektik menyebar merata dalam
  Al-a.

41
KESIMPULAN

• Pada bagian adukan las ADC12 dengan penambahan
  partikel SiC (silikon karbida), partikel-partikel
  Si menjadi halus dan SiC (silikon karbida)
  cenderung menggumpal dalam Al-a. Untuk AC4C pada
  bagian adukan las, partikel-partikel Si menjadi
  halus dan struktur eutektik menyebar merata dalam
  Al-a, sedangkan SiC (silikon karbida) cenderung
  menggumpal dalam Al-a.
• Diameter Si dan SiC (silikon karbida) lebih halus
  dan faktor rasio lebih kecil (cenderung bulat)
  dengan penambahan jumlah las untuk paduan ADC12
  dan AC4C.
• Partikel SiC (silikon karbida) lebih besar pada
  bagian adukan las dengan penambahan jumlah bubuk
  SiC (silikon karbida) hingga 38 volume.

42
KESIMPULAN

• Bagian sambungan las dengan penambahan SiC
  (silikon karbida) tidak homogen.
• Penambahan 18 partikel SiC (silikon karbida)
  pada paduan AC4C saat pengelasan adukan gesek
  dapat membuat paduan lebih keras, terutama pada
  daerah adukan las. Paduan pengelasan tanpa
  penambahan partikel Sic pada paduan ADC12 dan
  AC4C ada kenaikan terutama pada daerah lasan
  tetapi masih pada rentangan kekerasan logam
  induknya, sama halnya pada paduan adukan las AC4C
  30 SiC, AC4C 38 SiC dan ADC12 38 SiC.
  Untuk ADC12 18 SiC dan ADC12 30 SiC
  cenderung turun.

43
PENGELASAN ADUKAN GESEKLAB. TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS GUNADARMA
44
PENGELASAN ADUKAN GESEKLAB. TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS GUNADARMA
45
SEKIAN DAN TERIMA KASIH