bab iii metode penelitianeprints.umm.ac.id/59747/4/bab iii (1).pdf · mesin frais (milling machine)...
TRANSCRIPT
23
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Desember 2019. Penelitian dilakukan
dua tahap meliputi persiapan pengelasan dan pengujian. Persiapan pengelasan
dilakukan di laboratorium proses produksi VEDC Malang dan tahap pengujian yang
meliputi Uji Tarik dan Uji Impact dilakukan di laboratorium jurusan Teknik mesin
Universitas Muhammadiyah Malang.
3.2 Alat dan Material Penelitian
3.2.1 Alat Penelitian
Adapun alat yang digunakan pada penelitian tahap pengelasan dengan metode
Friction Stir Welding (FSW) sebagai berikut:
1. Mesin Frais (Milling Machine)
Gambar 3.1 Mesin Frais Model LC-20VHA
24
Mesin Frais (Milling Machine) digunakan sebagai mesin las Friction Stir
Welding(FSW)
2. Penjepit Plat
Gambar 3.2 Penjepit Plat
Penjepit plat digunakan untuk merapatkan 2 buah potongan plat yang akan
disambung pada pengelasan Friction Stir Welding (FSW) pada mesin Frais
3. Tool HSS (High Speed Steel)
Desain Tool sangat diperlukan pada saat melakukan pengelasan Friction Stir
Welding karena dengan dilakukannya desain Tool dapat menentukan hasil dari
pengelasan karena desain Tool merupakan salah satu parameter yang
mempengaruhi hasil pengelasan Friction Stir Welding (FSW)
25
Desain Tool dengan variasi kedalaman 1,5 mm
Gambar 3.3 Desain Tool HSS Kedalaman 1,5 mm
Desain Tool dengan variasi kedalaman 2 mm
Gambar 3.4 Desain Tool HSS Kedalaman 2 mm
3 mm
1,5 mm
50 mm
15 mm
3 mm
2 mm
50 mm
15 mm
26
Desain Tool dengan variasi kedalaman 2,5 mm
Gambar 3.5 Desain Tool HSS Kedalaman 2,5 mm
HSS (High Speed Steel) adalah baja tool paduan tinggi yang mampu
mempertahankan sifat kekerasannya pada temperatur tinggi. Kemampuan
mempertahankan sifat kekerasannya lebih baik daripada material lain seperti baja
karbon tinggi dan baja paduan rendah. Oleh karena itu, penilitian ini menggunakan
HSS sebagai Tool. Belum terdapat standarisasi dimensi tool pada FSW (Friction
Stir Welding). Oleh karena itu, penelitian ini menyesuaikan dengan riset yang
sudah ada sebelumnya.
3 mm
2,5 mm
50 mm
15 mm
27
4. Gerinda duduk
Gambar 3.6 Gerinda duduk
Gerinda duduk berfungsi untuk memotong Alumunium 5083 dengan ukuran
dimensi panjang 350 mm dan lebar 100 mm sebelum dilakukan pengelasan.
5. Penggaris Besi
Gambar 3.7 Penggaris Besi
Berfungsi untuk mengukur panjang dan lebar Alumunium sebelum dilakukan
pemotongan material penelitian.
28
6. Mesin Frais Horizontal
Gambar 3.8 Mesin Frais Horizontal
Mesin Frais Horizontal berfungsi untuk memotong spesimen pengujian.
7. Mesin Uji Tarik
Gambar 3.9 Mesin Uji Tarik
Mesin uji tarik berfungsi untuk pengujian uji tarik pada spesimen yang sudah
dibuat.
29
8. Mesin Uji Impact
Gambar 3.10 Mesin Uji Impak
Mesin Uji Impak berfungsi untuk melakukan pengujian impak pada spesimen
yang udah dibuat.
9. Alat Uji Distorsi
Gambar 3.11 Dial Indicator
Dial Indicator berfungsi untuk melakukan pengujian Distorsi pada spesimen
yang sudah di buat.
30
3.2.2 Material Penelitian
Adapun material yang diuji pada pengelasan dengan metode Friction Stir
Welding (FSW) yaitu aluminium tipe AA 5083 dengan tebal 3 mm dengan ukuran
dimensi panjang 350 mm dan lebar 100 mm, Sebanyak 3 pasang / 6 Buah spesimen.
Gambar 3.12 Aluminium Tipe 5083
3.3. Diagram Alur Penelitian
Diagram alur penelitian merupakan langkah-langkah pada pengelasan
menggunakan metode friction stir welding (FSW). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat
pada diagram dibawah ini:
31
Gambar 3.13 Diagram alir penelitian
3.4. Persiapan Material
Persiapan material meliputi sebagai berikut:
Pemotongan material Alumunium A5083 menggunakan Gerinda duduk,
Material alumunium A5083 dipotong dengan dimensi panjang 350 mm dan lebar 100
mm Sebanayak 6 buah
Selesai
Kesimpulan
Mulai
Persiapan Material
Pembuatan Desain Tool
Proses Pengelasan
Uji Tarik
Pengujian Spesimen
Uji Distorsi
Analisis
data
Uji Impact
32
3.5. Pembuatan Desain Tool
Desain Tool sangat diperlukan pada saat melakukan pengelasan Friction Stir
Welding karena dengan dilakukannya desain Tool dapat menentukan hasil dari
pengelasan, karena desain Tool merupakan salah satu parameter yang mempengaruhi
hasil pengelasan Friction Stir Welding (FSW) akan tetapi untuk dimensi tool untuk
Friction Stir Welding (FSW) belum ada standarisasi yang pasti oleh karena itu
peneliti menyesuailkan dengan riset yang sudah pernah ada sebelumnaya.
3.6. Proses Pengelasan
Langkah-langkah pengelasan sebagai berikut:
a) Memasang Tool FSW pada mesin frais
b) Menyiapkan material alumunium A5083 dengan tebal 3 mm dengan ukuran
dimensi panjang 350 mm dan lebar 100 mm sebanyak 2 buah
c) Pemasangan material alumunium A5083 pada meja frais dengan posisi
Horizontal
d) Menjepit plat dengan pencekam agar material uji tidak bergeser saat proses
pengelasan
e) Mengatur mesin dengan RPM 1250 dan sudut kemiringan 1º
f) Dilakukan pengelasan dengan metode Friction Stir Welding (FSW)
33
3.7. Hasil Pengelasan
Gambar 3.14 Hasil Pengelasan Kedalaman 1,5 mm
Gamabar 3.15 Hasil Pengelasan Kedalaman 2 mm
34
Gambar 3.16 Hasil Pengelasan Kedalaman 2,5 mm
3.8. Tahap pembuatan Spesimen
Sesudah melakukan proses pengelasan dengan variasi kedalaman Tool yang
sudah ditentukan, selanjutnya membuat spesimen sesuai dengan standar yang sudah
ada untuk dilakukan pengujian Tarik dan Pengujian Impak.
1) Pembuatan Spesimen Uji Tarik
a. Meratakan alur hasil pengelasan dengan mesin frais.
b. Bahan dipotong-potong dengan ukuran panjang 200 mm dan
lebar 25 mm.
c. Membuat gambar pada kertas yang agak tebal atau mal
mengacu ukuran ASTM E8
d. Gambar atau mal ditempel pada bahan selanjutnya dilakukan
pengefraisan sesuai dengan bentuk gambar dengan
35
menggunakan pisau frais diameter 60 mm.
e. Bahan yang sudah terbentuk tersebut dirapikan permukaannya
dengan kikir yang halus, selanjutnya benda diampelas sampai
halus
Gambar 3.17 Spesimen Uji Tarik ASTM E8
2) Pembuatan spesimen uji impak
Meratakan alur hasil pengelasan menggunakan mesin frais, lalu plat dipotong
dengan ukuran Spesimen uji charpy memiliki luas penampang 10x3 mm dan
memiliki takik (notch) berbentuk V dengan sudut 45° dengan jari-jari dasar 0,25 mm
dan kedalaman 2 mm. Spesimen diletakkan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan
bagian bertakik diberi beban impak dari ayunan bandul (ABS RULES FOR
TESTING AND CERTIFICATION OF MATERIALS . 2017)
R 12,5 mm
50 mm 200 mm 3 mm
25 mm
13 mm
65 mm 65 mm
36
Gambar 3.18 Spesimen Uji Impack
3. Pembuatan spesimen Uji Distorsi
a) Setelah selesai melakukan proses pengelasan, plat yang telah tersambung didinginkan
terlebih dahulu.
b) Selanjutnya plat diberi garis agar mempermudah menentukan titik pengukuran yang
menggunakan alat dial indicator.
c) Ketentuan titik yang digunakan yaitu lebar dengan jarak antar titik 1 cm dan panjang jarak
antar titik 2 cm.
Gambar 3.19 Spesimen Uji Distorsi
55 mm 3 mm
10 mm
45°
2 mm
37
3.9. Pelaksanaan Pengujian Tarik
Pengujian Tarik merupakan pemberian gaya atau tegangan tarik terhadap
material dengan maksud untuk mengetahui atau mendeteksi kekuatan dari suatu
material. Setelah melakukan proses pengelasan dengan metode FSW perlu dilakukan
pengujian tarik, bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik, kekuatan luluh dan
perpanjangan dari suatu spesimen. Proses pengujian tarik menggunakan ASTM E8
Langkah-langkah pengujian:
a) Memasang benda uji pada pegangan (grip) atas dan pegangan bawah pada
mesin uji tarik.
b) Nyalakan mesin uji tarik dan lakukan pembebanan tarik sampai benda uji
putus.
c) Melepaskan benda uji pada pegangan atas dan bawah, kemudian satukan
keduanya seperti semula.
d) Mengambil hasil data yang ada pada komputer pengujian untuk dimasukkan
dalam perhitungan kekuatan tarik, kekuatan luluh dan perpanjangan material
38
Gambar 3.20 Proses pengujian Tarik
3.10. Pelaksanaan Pengujian Impact
Pengujian impact merupakan suatu pengujian yang digunakan untuk
menentukan sifat-sifat suatu material yang mendapatkan beban dinamis, sehingga
dari pengujian ini dapat diketahui sifat ketangguhan suatu material baik dalam wujud
ulet serta getas (Nurhafid Aji, 2017).
Dasar pengujian impak adalah penyerapam energi potensial dari pendulum
beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga
benda uji patah. Pengujian ini menggunakan metode charpy
Langkah-langkah pengujian:
a) Mempersiapkan sampel uji yang sudah dibentuk takiknya.
b) Meletakkan benda uji pada tempatnya dengan takik membelakangi arah
datangnya pendulum,
c) Memastikan benda uji tepat berada ditengah.
d) Setelah benda uji siap, menarik pendulum sesuai sudut yang ditentukan (60
derajat).
39
e) Kemudian melepas pendulum sehingga pendulum berayun dan menumbuk
benda uji.
f) Melakukan pengereman dengan menarik tuas rem sehingga ayunan pendulum
dapat berkurang.
g) Mengambil benda uji dan mengulangi pengujian yang sama untuk sampel-
sampel lainnya.
Gambar 3.21 Gambar Proses Pengujian Impact
Gambar 3.22 Proses pengujian Impact
40
3.11. Pelaksanaan pengujian distorsi
Pengukuran distorsi pada spesimen hasil eksperimen pengelasan menggunakan
alat ukur dial indicator. Cara mengukurnya yaitu dengan menentukan beberapa titik
dengan jarak tertentu. Titik-titik yang menjadi acuan pengukuran dapat di tentukan
sesuai dengan ukuran pelat yang digunakan dalam penelitian. Kemudian ditentukan
titik-titik dengan ruas horizontal 2 cm dan ruas vertical 1 cm. Berikut langkah-
langkah pengujian distorsi :
1. Membuat garis pada pelat dengan lebar antar jarak titik sebesar 1 cm dan panjang
antar jarak titik sebesar 2 cm, sehingga menutupi permukaan pelat.
2. Menjepit kedua sisi plat menggunakan alat khusus berupa cekam pengujian
distorsi.
3. Menempatkan pelat dan cekam penjepit pelat yang akan diuji diatas meja rata dan
kalibrasi titik terendahnya pada permukaan pelat menggunakan dial indicator.
4. Mengukur setiap garis yang telah dibuat dan catat hasil nilai distorsi yang di dapat
dari hasil pengukuran dial indicator.
Gambar 3.23 Pelaksanaan Uji Distorsi
41
3.11. Analisa Data
Setelah dilakukan pengujian tarik, impact dan distorsi pada spesimen
Alumunium AA5083 maka dilakukan pengolahan data untuk mengetahui hasil uji
tarik, impak dan distorsi
3.11.1 Tabel Data Distorsi
Tabel 3.1 Tabel Data Kedalaman 1,5 mm Uji Distorsi
Tabel 3.2 Tabel Data Kedalaman 2 mm Uji Distorsi
42
Tabel 3.3 Tabel Data Kedalaman 2,5 mm Uji Distorsi
43
3.11.2 Tabel Pengambilan Data Uji Tarik
Tabel 3.4 Tabel Awal Data Uji Tarik
Perlakuan Pengulangan
W0 t0 L0 W1 t1 L1
(mm) (mm) () (mm) (mm) (mm)
1,5mm
1
2
3
2mm
1
2
3
2,5mm
1
2
3
W0 = Lebar Spesimen Sebelum Pengujian
t0 = Tebal Spesimen Sebelum Pengujian
L0 = Panjang Sampel Sebelum Pengujian
W1 = Lebar Spesimen Sesudah Pengujian
44
t1 = Tebal Spesimen Sesudah Pengujian
L1 = Panjang Sampel Sesudah Pengujian
3.5 Tabel Perhitungan Spesimen Uji Tarik
Perlakuan
Pen
gula
ng
an
Pmax Σmax
Pyiel
d
σyield ∆L Є
(N) (Mpa) (N) (Mpa) (mm) (%)
1,5 mm
1
2
3
2 mm
1
2
3
2,5 mm
1
2
3
45
3.11.3 Tabel Pengambilan Data Uji Impact
Tabel 3.6 Tabel Data Uji Impact
Spesimen
a
(mm)
b
(mm)
A
(mm2)
E
( Joule )
HI
(Joule/mm2)
Rata -
rata HI
Bentuk
Patahan
1,5 mm
1
2
3
2 mm
1
2
3
2,5 mm
1
2
3
a = Tinggi Sampel di Bawah Takik (mm)
b = Lebar Sampel (mm)
A = Luas Penampang = a x b (mm2)
E = Usaha yang diperlukan untuk mematahkan benda uji (joule)
HI = Harga Impak (Joule/mm2)