ANDRI SETIAWAN (20406087) JURUSAN TEKNIK MESIN

1. SKRIPSI / TUGAS AKHIR ANDRI SETIAWAN (20406087)JURUSAN TEKNIK MESIN PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN SILIKON KARBIDA DAN JUMLAH PENGELASAN ADUKAN GESEK TERHADAP PEMBENTUKAN STRUKTUR SAMBUNGAN PADUAN ALUMINIUM ADC12 DAN AC4C

2. PENDAHULUAN • Paduanaluminiumhypoeutektikadalahpaduanaluminium yang memilikikandungansilikon (Si) yang rendah (<12,6%). Biasadigunakanpadakomponenelektronik, otomotif, danindustripersenjataan. Memilikimassajenis yang rendah, konduktivitas thermal yang tinggi, dansifatketahanan yang baik. • Pengelasanadukangesek(Friction Stir Welding) adalahsalahsatuteknikpenyambunganlogam yang memanfaatkangayagesek(friction), yangbiasadigunakanpadabahan/paduanaluminium, danbanyakdiaplikasikanpadapesawatluarangkasa, kendaraanmiliter (pesawattempur), pesawatterbang, body kapallaut, dan lain-lain.

3. PERMASALAHAN • Pengelasanadukangesekpada specimen aluminiumpaduanhypoeutektik • Variabeljumlahlintasanpengelasan (pass) • Penambahanpartikelsilikonkarbida (SiC). • Analisastrukturmikro & 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 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. • 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.matter.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 KOMPOSISI PADUAN AC4C http://www.tradekorea.com/product-detail Google, Chemical Composision Of Aluminium Alloys, http://www.makenalloys.com/html/chemical_compostion.html

11. PROSES PENGELASAN 1. Mesin las (mesin frais milling) 2. Landasan (meja las) 3. Holder Alat yang digunakan: 4. Perkakakas lasBaja HSS

12. PROSES PENGELASAN • Material aluminiumhypoeutektik yang telahdipotongberukuran 50mm x 20mm x 5mm danmempunyai volume coak 18%, 30% dan 38%, diletakanpadamejalasdenganposisipengelasansambungantemu(Butt Joint) • Dilasgesektekanpadamesinlassampaikedua specimen tersambung • Prosespengelasandilakukanbeberapa kali lewat(pass)padapartikelpenambah (silikonkarbida) padavariabeljumlahpengelasan 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 • Paduanhypoeutektik Al-Si disusunolehfasautamalarutanpadat Al-α dan fiber kristal-kristalSilikon (Si). Formasikristal-kristal Si padamatrik Al-α tergantungpadakomposisipaduan, perlakuanmekanikdanpanas, sertaprosespembentukan. PadapaduanhypoeutektikkandunganSilikon (Si) sangattinggi, sehinggapadastrukturmikropaduanhypoeutektik fiber kristal-kristal Si terlihatjelas. • Sambunganlasterdiridaribagian-bagianpaduaninduk(base metal), pengaruhpanas (heat affected zone), pengaruhpanastermomekanik (thermomechanical affected zone) danadukangesek (stir zone)

17. adukan gesek (Stir Zone) pengaruh panas termomekanik (thermomechanical affected zone) 6 1 5 4 2 3 logam induk (base metal) Transisi / pengaruh panas (heat affected zone) STRUKTURMIKRO Pemetaan strukturmikro yang diamati pada hasil lasan : Padabagianstir zone, Fiber-fiber Si kasarpadabahanasal (ingot) terpotong-potongmenjadipartikel-partikelhalusataunuggetpadamatriks Al, sedangkanpadabagianthermomechanical affected zone partikel Si masihberbentukkasarkarenahanyaterkenapengaruhpanastermomekanikdarigesekan. Kemudianbagiantransisi, menunjukkanperalihanantarabase metal danbagianadukan yang hanyaterkenapengaruhpanas(heat affected zone).

18. 22,4 µm STRUKTURMIKRO ADC12 1 Pass (tanpa partikel penambah) (1) (2) • Partikel • halus Si (3) (4) (5) (6) Serat Si Bagian adukan Al-α ADC12 Plat Si

19. (1) (2) 22,4 µm (3) (4) SiC Semakin halus SiC (5) (6) Al-α Serat Si Plat Si STRUKTURMIKRO ADC12 + 18% SiC 4 Pass ADC12 Bagian adukan

20. (1) (2) (4) SiC SiC semakin halus (6) Al-α Plat Si Bagian adukan Serat Si STRUKTURMIKRO ADC12 + 30% SiC 4 Pass SiC semakin halus (3) (5) ADC12

21. (1) (2) Poros 22,4 µm (3) (4) SiC SiC makin alus (5) (6) Al-α Bagian adukan Serat Si Plat Si ADC12 strukturmikro ADC12 + 38% SiC 4 Pass

22. (1) (2) 22,4 µm (3) (4) (5) (6) Al-α Bagian adukan Partikel Si dalam struktur eutektik AC4C strukturmikro AC4C 1 Pass (tanpa penambahan partikel)

23. (2) (1) SiC semakin halus 22,4 µm (3) (4) SiC (5) (6) Al-α AC4C Partikel Si dalam struktur eutektik Bagian adukan strukturmikro AC4C + 18% SiC 4 Pass AC4C Bagian adukan

24. (1) (2) 22,4 µm (4) (3) SiC semakin halus SiC semakin halus (6) Partikel Si dalam struktur eutektik Al-α Strukturmikro AC4C + 30% SiC 4 Pass SiC (5) AC4C Bagian adukan

25. (1) (2) SiC semakin halus 22,4 µm (3) (4) SiC semakin halus SiC semakin halus SiC (6) (5) Al-α Partikel Si dalam struktur eutektik strukturmikro AC4C + 38% SiC 4 Pass Bagian adukan AC4C

26. STRUKTURMIKRO Tabel 4.1 Nilai rata-rata diameter dan faktor rasio partikel Si, Si+18% SiC, Si+30% SiC dan Si+38% SiCpada paduan ADC12

27. strukturmikro Tabel 4.2 Nilai rata-rata diameter dan faktor rasio partikel Si, Si+18% SiC, Si+30% SiC dan Si+38% SiC pada paduan AC4C

28. STRUKTURMIKRO Diameter Partikel & Faktor Rasio Diameter partikel Si padalogaminduk rata-rata mencapaiangkasekitar 2,46 µm, berbedadenganhasil yang ditunjukkanpadaprosespengelasanadukangesek. Selamaprosespengelasanadukangesek, partikel Si padabagianadukanterpecahatauterpotong-potong, danmemilikiukuran diameter partikel rata-rata sekitar 1,4 µm. Penambahan 18%, 30%, dan 38% SiC (silikonkarbida) padabagianadukanmembuatefektifitaspenghalusanpartikelmenurun, sehingga rata-rata diameter partikelcenderungsedikitlebihbesar. Bertambahbesarnya diameter partikeldimungkinkandenganadanyapenambahan 18%, 30% dan 38% SiC (silikonkarbida) membuatbertambahnyabebanprosespengelasanadukangesekatauakibatdaripartikelSiC (silikonkarbida) yang tidakterdistribusidengan rata.

29. STRUKTURMIKRO Diameter Partikel & Faktor Rasio Hasil rata-rata diameter partikel yang diperoleh, menunjukkanbahwabentukpartikel-pertikel Si yang tidakberaturannamunmasihdalam orbit bulatataumendekatibulat. Padastrukturmikropaduanhypoeutektik, fiber-fiber kasar Si dengankandungan yang tinggiterbentukpadamatrik Al. Sebaliknyafaktorrasiopartikel Si padabagianadukansambunganlasbaikmenggunakanatautidakmenggunakan 18%, 30% dan 38% SiC (silikonkarbida) mendekati 1,4 µm menunjukkankecenderunganbentukpartikelmendekatibentukbulat.

30. kekerasan Pemetaan jejak identor pada uji kekerasan Mikro Vickers : Arah pengujian

31. kekerasan Tabel 4.3Haraga kekersan sample ADC12

32. kekerasan Tabel 4.4Haraga kekersan sample ADC12 + 18% SiC

33. kekerasan Tabel 4.5Haraga kekersan sample ADC12 + 30% SiC

34. kekerasan Tabel 4.6Haraga kekersan sample ADC12 + 38% SiC

35. kekerasan Tabel 4.7Haraga kekersan sample AC4C

36. kekerasan Tabel 4.8Haraga kekersan sample AC4C + 18% SiC

37. kekerasan Tabel 4.9Haraga kekersan sample AC4C + 30% SiC

38. kekerasan Tabel 4.10 Haraga kekersan sample AC4C + 38% SiC

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-α. Untuk ingot AC4C disusun oleh partikel Si dalam struktur eutektik yang tersusun dalam Al-α. • 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-α. Untuk AC4C pada bagian adukan las, partikel-partikel Si menjadi halus dan struktur eutektik menyebar merata dalam Al-α.

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-α. Untuk AC4C pada bagian adukan las, partikel-partikel Si menjadi halus dan struktur eutektik menyebar merata dalam Al-α, sedangkan SiC (silikon karbida) cenderung menggumpal dalam Al-α. • 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