pengaruh penambahan gas argon pada pengelasan titik ...

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata I

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh:

HERY SUSANTO

D200120152

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2020

PENGARUH PENAMBAHAN GAS ARGON PADA

PENGELASAN TITIK ALUMUNIUM TERHADAP SIFAT

MEKANIS DAN STRUKTUR METALOGRAFI

1

PENGARUH PENAMBAHAN GAS ARGON PADA PENGELASAN TITIK

ALUMUNIUM TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR

METALOGRAFI

Abstrak

Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh penambahan gas argon pada

pengelassan titik terhadap kekuatan geser dan struktur metalografi. Material yang

digunakan yaitu alumunium SERI 1000 dengan tebal 1 mm. Pada penelitian ini

dikelompokan dalam dua lingkungan yaitu gas argon dan tanpa gas argon. Variasi arus

pengelasan yang digunakan 3,6 kA,4,4 kA dan 5 kA, sedangkan variasi waktu

pengelasan yaitu 2,5 detik, 3,5 detik, 4,5 detik. Standar pengujian kekuatan geser

sambungan las menggunakan ASME IX dan untuk foto uji makro dan mikro

menggunakan standar ASTM E3 dan E7. Hasil penelitian menunjukan bahwa dengan

penambahan gas argon diameter nugget yang diperoleh (1,6mm-2,7mm) dibandingkan

tanpa gas argon (1,4mm-2,6mm) selain itu dengan penambahan gas argon memperkecil

porositas pada logam las.

Kata Kunci : Alumunium, Las Titik, Gas Argon, Uji mekanik, Uji Metalografi

Abstract

The purpose of this study is to determine the effect of the addition of argon gas to the

point shearing of the shear strength and metallographic structure. The material used is

aluminum SERI 1000 with a thickness of 1 mm. In this study grouped into two

environments, namely argon gas and without argon gas. The welding current variations

used are 3.6 kA, 4.4 kA and 5 kA, while the welding time variations are 2.5 seconds,

3.5 seconds, 4.5 seconds. Standard testing for shear strength of welded joints using

ASME IX and for macro and micro test photos using ASTM standards E3 and E7. The

results showed that with the addition of argon gas the diameter of the nugget obtained

(1.6mm-2.7mm) compared without argon gas (1.4mm-2.6mm) in addition to the

addition of argon gas reduces the porosity of the weld metal.

Keywords: Aluminum, Spot Welding , Argon Gas, Mechanical Properties, Metallographic

Structure

1. PENDAHULUAN

Pengelasan adalah suatu proses penggabungan Logam di mana logam menjadi Satu

akibat adanya energi panas. Teknologi pengelasan Selain digunakan untuk

memproduksi suatu alat, pengelasan juga berfungsi si sebagai reparasi dan

pemeliharaan dari semua alat-alat yang terbuat dari logam. Sesuai dengan

perkembangan teknologi pengelasan maka setiap perusahaan dituntut untuk

2

meningkatkan mutu dan kualitas produksinya agar dapat bersaing dengan perusahaan

lainnya. Salah satu bentuk cara pengelasan yaitu dengan menggunakan las titik Atau

Spot welding. (Wiryosumanto. H, 2004).

Pengelasan titik merupakan salah satu cara pengelasan resistansi listrik, di mana

dua logam atau lebih dijepit di antara 2 elektroda logam. kemudian arus yang kuat

dialirkan melalui elektroda yang terbuat dari tembaga, karena aliran listrik antara kedua

elektroda tersebut harus melalui logam yang dijepit, maka pada tempat jepitan akan

timbul panas karena adanya resistansi listrik yang menyebabkan logam di tempat

tersebut mencair dan kemudian tersambung. pada pengelasan resistansi listrik ada tiga

faktor yang harus diperhatikan, yaitu arus pengelasan, tahanan listrik antara elektroda

yang digunakan dan waktu. Besaran ini tergantung pada tebal jenis bahan dan

ukurannya serta jenis elektroda yang digunakan. (Amsted, B.H, 1995)

Berdasarkan Latar belakang di atas perlu dilakukan penelitian terhadap

pengaruh parameter pengelasan aluminium dengan menggunakan las titik dengan

tambahan gas argon, diharapkan pada penelitian ini dapat mengetahui sejauh mana

pengaruh gas argon pada las titik (spot welding) pada aluminium.

Besarnya arus listrik ( ampere) dan waktu pengelasan ( time

welding) merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas hasil pengelasan titik

(spot welding). Dari hasil penelitian ini akan didapatkan besar arus dan waktu yang

ideal untuk mendapatkan karakteristik hasil pengelasan titik (spot welding) yang

optimum dan juga untuk mengetahui metalografi struktur logam aluminium yang

terbentuk. merupakan suatu ilmu yang mempelajari karakteristik.

Mikrostruktur suatu logam, paduan logam dan material lainnya hubungannya

dengan sifat-sifat material tersebut. pada pada dasarnya variasi arus listrik

(ampere) dan waktu pengelasan (time welding) akan berpengaruh pada besarnya

masukan panas (heat input) pengelasan. semakin besar arus (ampere) semakin lama

waktu (time welding) yang digunakan dalam pengelasan titik (spot welding) maka

masukkan panas (heat input) pengelasanti titik (spot welding) semakin tinggi.

(Wiryosumarto, H dan Okumura; T., 1981)

3

Oleh karena itu penelitian ini diarahkan untuk mengetahui jauh mana

pengaruh parameter- parameter pengelasan titik (spot welding) terhadap sifat fisis

logam aluminium dan sifat mekanis dengan melakukan pengujian komposisi

kimia, pengujian struktur mikro, pengujian geser tarik pada variasi arus pengelasan (3.6,

4.4, 5 kA) dan variasi waktu pengelasan (2.5, 3.5, 4.5 detik).

2. METODE

TIDAK

YA

Studi Literatur Dan Studi

Lapangan

Mengevaluasi

hasil Pengujian

Pengujian Geser

Dan Pengujian

Metalografi

Dengan Waktu 3,5

Detik Dengan Arus

3,6; 4,4; 5 kA

Dengan Waktu 4,5

Detik Dengan Arus

3,6; 4,4; 5 kA

Pembuatan Spesimen Uji Dengan

Standar ASME IX

Persiapan Alat Dan Bahan

Dengan Waktu 2,5

Detik Dengan Arus

3,6; 4,4; 5 kA

Selesai

Pengelasan dengan

penambahan gas argon dan

tanpa gas argon

Mulai

4

Gambar 1 Bagan Alir Penelitian

Penelitian dilakukan di 3 tempat untuk proses eksperimen atau pengelasan

dilakukan di laboratorium produksi teknik mesin UNS untuk proses pengujian geser

dilakukan di laboratorium material teknik mesin UNS dan pengujian metalografi di

laboratorium D3 Teknik UGM. Bahan yang digunakan dalam penelitin ini adalah plat

Allumunium Seri 1000 dengan kandungan Al 99,55% setebal 1 mm.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan data-data yang sudah diperoleh dari hasil eksperimen yang telah dilakukan

sebelumnya, maka akan dilakukan pengolahan data berupa analisa secara grafis dan

statistik pada pengujian geser pengujian struktur mikro.

3.1 Data Hasil Pengujian Geser

a. Analisis Grafis

Dari hasil tabel tegangan geser maka dapat dibuat grafik pengaruh arus terhadap

tegangan dasar dan pengaruh waktu terhadap tegangan geser.

Maka didapatkan :

Tabel 1 Data hasil pengujian tegangan geser

Spesimen Arus (kA) Waktu (Dt) Tegangan Geser

Rata-Rata (N/mm2)

1 3,6 2,5 1,571

2 3,5 1,865

3 4,5 2,079

4 4,4 2,5 2,537

5 3,5 2,961

6 4,5 4,399

7 5 2,5 4,749

8 3,5 6,004

9 4,5 7,949

5

Gambar 1 Grafik pengaruh tanpa gas argon terhadap tegangan geser

Dari gambar 1 tersebut maka dapat terlihat bahwa tanpa penambahan gas argon

mempunyai pengaruh terhadap hasil pengelasan artinya semakin besar arus dan waktu

maka semakin besar pula tegangan geser yang akan dihasilkan.

Gambar 2 Grafik pengaruh penambahan gas argon terhadap tegangan geser

Dari gambar 2 tersebut maka dapat terlihat bahwa dengan penambahan gas argon

mempunyai pengaruh terhadap hasil pengelasan artinya semakin besar waktu maka

semakin besar pula tegangan geser yang akan dihasilkan.

1,4372,503

4,641

1,9732,934

5,55

2,027

4,373

7,681

0

2

4

6

8

10

3,6 4,4 5

Teg

ang

an g

eser

Arus (kA)

Grafik hasil pengelasan tanpa gas argon

terhadap tegangan geser

2,5 detik

3,5 detik

4,5 detik

1,7062,571

4,858

1,758

2,988

6,459

2,131

4,425

8,217

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

3,6 4,4 5

Teg

ang

an g

eser

Arus (kA)

Grafik pengelasan dengan gas argon

terhadap tegangan geser

2,5 detik

3,5 detik

4,5 detik

6

b. Analisa Statistik

Untuk mengetahui pengaruh secara signifikan dengan dasar statistik, maka

dilakukan Analysis of Variance (ANOVA) dengan menggunakan software statistik

MINITAB 14. Hasilnya sebagai berikut :

a. Pengaruh arus pengelasan terhadap tegangan geser

Hipotesa untuk model ini adalah

Ho = Menduga bahwa perubahan parameter (arus dan waktu) tidak terpengaruh

terhadap hasil pengelasan.

H1 = Menduga bahwa perubahan parameter (arus dan waktu) mempunyai

pengaruh terhadap hasil pengelasan.

Level kepercayaan =96%

Tingkat kesalahan (α) =5%

Gambar 3 Grafik pengaruh arus pada tegangan geser rata-rata

Jika diamati pada gambar 4.3 maka arus berpengaruh terhadap tegangan geser.

Artinya semakin besar arus maka semakin besar pula tegangan geser yang

dihasilkan.

7

Gambar 4 Grafik pengaruh waktu terhadap tegangan geser rata-rata

Jika diamati pada gambar 4.4 maka waktu berpengaruh terhadap tegangan geser.

Artinya semakin besar arus maka semakin besar pula tegangan geser yang

dihasilkan.

3.2 Hasil Pengujian Komposisi Kimia

Tabel 2 Hasil uji komposisi kimia plat logam 1mm

unsur (%)

Al 99,55

Cu 0,0500

Si 0,0400

Fe 0,0309

Zn 0,0308

Ti 0,0093

Mg 0,0049

Sn 0,0035

Cr 0,0026

Pb 0,0018

Mn 0,0010

Ni 0,0003

3.3 Pembahasan pengujian Komposisi Kimia

Dari Hasil pengujian komposisi kimia Pada plat logam 1 mm yang diuji dapat diketahui

adanya 12 unsur dengan unsur yang paling dominan berupa aluminium (Al) = 99,55%.

sehingga dilihat dari kualitas jenis aluminium, material ini termasuk jenis aluminium

murni, karena kandungan unsur Al lebih besar 99,0%. selain Unsur al (99,55%) terdapat

juga kandungan unsur paduan atau pengotor lainnya seperti Cu( 0,050 0%), Si (0,0400%),

8

Fe (0,0309%), Zn (0,0308%), Ti (0,0093%), Mg (0,0049%), Sn (0, 0035%), Cr(0,0026%),

Pb (0,0018%), Mn (0,0010%), dan Ni(0,000%). DimanaUntuk aluminium murni memiliki

kandungan unsur paduan 0 sampai 1%. Sedangkan untuk kandungan unsur-unsur paduan

lebih dari 1% termasuk dalam klasifikasi jenis aluminium paduan. aluminium mempunyai

sifat antara lain tahan karat konduksi panas dan konduksi listrik yang baik dan juga

aluminium murni banyak digunakan dalam industri kemasan

3.4 Hasil Pengujian Struktur Makro

a. Foto Makro Pengelasan di Lingkungan Udara

Gambar 5 Logam Las (nugget) dengan pembesaran 20x dari hasil pengelasan titik yang

dilakukan di lingkungan udara pada arus 3,6 kA dan 2,5 dt.




dilakukan di lingkungan udara pada arus 3,6 kA dan 4,5 Dt.

9







10


dilakukan di lingkungan udara pada arus 5 kA dan 2,5 dt.





b. . Foto Makro Pengelasan di Lingkungan Gas Argon

11


dilakukan di lingkungan gas argon pada arus 3,6 kA dan 2,5 dt.






dilakukan di lingkungan gas argon pada arus 4,4 kA dan 2,5 Dt.

12






dilakukan di lingkungan gas argon pada arus 5 kA dan 2,5 dt.



13



Tabel 3 Ukuran diameter nugget pengelasan di lingkungan udara

Arus (kA) Waktu (dt) Diameter (mm)

3,6 2,5 1,4

3,5 1,8

4,5 2

4,4 2,5 1,6

3,5 2

4,5 2,4

5 2,5 1,8

3,5 2,2

4,5 2,6

Nilai rata-rata 1,97

Tabel 4 Ukuran diameter nugget pengelasan di lingkungan gas argon

Arus (kA) Waktu (dt) Diameter (mm)

3,6 2,5 1,6

3,5 1,8

4,5 2,4

4,4 2,5 1,8

3,5 2,1

4,5 2,4

5 2,5 2,2

3,5 2,4

4,5 2,7

Nilai rata-rata 2,15

3.5 Hasil Pengujian Struktur Mikro

a. Foto mikro pada pengelasan di lingkungan udara

14







15









16





b. Foto mikro pengelasan di lingkungan gas argon



17






dilakukan di lingkungan gas argon pada arus 4,4 kA dan 2,5 Detik

18


dilakukan di lingkungan gas argon pada arus 4,4 kA dan 3,5 Detik.


dilakukan di lingkungan gas argon pada arus 4,4 kA dan 4,5 Detik.





19



Dari hasil penelitian di atas didapati bahwa Pengaruh arus terhadap tegangan

geser dapat dilihat pada gambar 1 dan gambar 3 kedua grafik tersebut menunjukkan

bahwa adanya peningkatan nilai tegangan geser, semakin besar arus yang digunakan

maka semakin besar pula tegangan geser yang dihasilkan, ini terjadi karena masuknya

panas yang dihasilkan arus listrik semakin tinggi sehingga lebih banyak logam yang

mencair kemudian tersambung dengan baik. hal ini diperkuat pada persamaan 2.2

dimana Jika nilai arus semakin besar maka panas yang dihasilkan juga akan semakin

besar karena fungsi kuadrat arus listrik berbanding lurus dengan hambatan sehingga

kenaikan Arus listrik dapat menaikkan panas yang cukup berarti. dari grafik dapat

dilihat bahwa adanya peningkatan kekuatan mulai dari arus 3,6 kA, 4,4 kA dan 5 kA

secara grafis menunjukkan kekuatan yang terendah terdapat pada arus 3,6 kA dengan

nilai tegangan geser rata-rata 1,571 Newton per mm kuadrat dan nilai kekuatan tertinggi

terdapat pada arus 5 kA dengan nilai kekuatan geser rata-rata 7,949 Newton per meter

kuadrat, secara statistik nilai tegangan geser terendah terdapat pada arus 3,6 kA dengan

nilai tegangan geser rata-rata 1,83 N per mm kuadrat dan tertinggi pada arus 5 kA

dengan nilai tegangan geser 6,23 n per mm kuadrat penelitian ini menunjukkan bahwa

variasi arus berpengaruh terhadap hasil pengelasan. Hal ini dapat disebabkan karena

semakin meningkatnya arus maka semakin tinggi pula panas yang dihasilkan sehingga

benda kerja yang dilewati Arus listrik dapat meleleh dan membentuk kelas yang

mengakibatkan tegangan geser meningkat.

Seperti pada tabel 2 dan 3 untuk pengelasan di lingkungan udara diameter

nugget yang dihasilkan untuk arus 3,6 kA dan waktu 2,5 detik = 1,4 MM arus 4,4 kA

20

dan waktu 3,5 detik = 2 mm arus 5 kA dan waktu 4,5 detik = 2,6 MM sedangkan

pengelasan di lingkungan gas argon diameter nugget yang dihasilkan untuk arus 3,6

kAdan waktu 2,5 detik = 1,6 MM arus 4,4 kA dan waktu 3,5 detik = 2, 1 mm arus 5 kA

dan waktu 4,5 detik = 2,7 MM sehingga dari data diatas menunjukkan bahwa semakin

besar arus dan waktu pengelasan yang digunakan maka diameter magnet yang

dihasilkan juga akan semakin besar baik pengelasan yang dilakukan di lingkungan

udara maupun di lingkungan gas argon.

Nugget terjadi karena elektroda yang bersinggungan dengan logam mengalami

pemanasan akibat adanya aliran arus yang diberikan di bawah pengaruh tekanan. panas

yang terjadi pada elektroda diawali dari titik tengah permukaan elektroda dan

Kemudian menyebar ke seluruh permukaan elektroda tinggi dapat disimpulkan bahwa

luas logam las nugget belum tentu sama dengan luas permukaan elektroda.

Gambar 20 sampai 37 menunjukkan bahwa semakin besar arus dan waktu

pengelasan yang digunakan maka luas dari cacat las porositas yang terbentuk semakin

mengecil baik pengelasan yang dilakukan di lingkungan udara maupun di lingkungan

gas argon dimana porositas merupakan cacat las yang berupa lubang-lubang halus atau

pori-pori yang biasanya terjadi pada logam las akibat terperangkapnya gas yang terjadi

ketika proses pengelasan Disamping itu porositas dapat pula terbentuk akibat

kekurangan logam cair karena penyusutan ketika logam membeku.

Jika dibandingkan oleh penelitian sebelumnya yaitu Ardianto.E 2011 meneliti

tentang pengaruh pendinginan pada elektroda pada Spot welding terhadap kualitas

produk dimana parameter yang digunakan adalah salah satunya adalah arus listrik dari

hasil penelitian menunjukkan bahwa arus listrik sangat menentukan hasil kekuatan

geser yang ditimbulkan sebab konsumsi pemakaian arus listrik menentukan panas yang

dihasilkan. dengan kata lain besarnya arus berbanding lurus dengan panas yang

dihasilkan hal ini menunjukkan bahwa penelitian yang telah dilakukan memperkuat

penelitian terdahulu.

21

4. PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian uraian pembahasan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan:

a. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut maka variasi arus berpengaruh secara

signifikan terhadap kekuatan geser dan struktur metalografi hasil pengelasan

dengan kondisi yang paling optimal terjadi pada arus 5 kA dengan tegangan

geser sebesar 7,949 N/mm2 .

b. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut maka variasi waktu berpengaruh secara

signifikan terhadap kekuatan geser dan struktur metalografi hasil pengelasan

dengan kondisi yang paling optimal terjadi pada waktu 4,5 detik dengan

tegangan geser sebesar 7,949 N/mm2 .

c. Penambahan gas argon pada saat proses pengelasan berpengaruh terhadap

kekuatan geser dan struktur metalografi hasil pengelasan.

d. Dari hasil uji struktur makro dan mikro menunjukkan bahwa semakin besar arus

dan waktu pengelasan yang digunakan maka luas nugget yang dihasilkan

semakin besar dan porositas yang ditimbulkan semakin kecil.

4.1 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya antara lain:

a. Sebelum melakukan eksperimen hendaknya mempersiapkan segala sesuatunya

secara matang mulai dari alat pengelasan sampai tempat melakukan pengujian,

agar dalam bereksperimen tidak membuang waktu.

b. Dalam melakukan eksperimen material pengelasan harus dalam keadaan benar-

benar bersih.

c. Pastikan isi dari gas argon masih mencukupi saat melakukan proses pengelasan

agar pengerjaanya tidak terhambat.

d. Perlu penelitian lebih lanjut adanya pengaruh unsur-unsur paduan yang

terkandung dalam aluminium pada hasil pengelasannya.

22

DAFTAR PUSTAKA

Amsted, B.H.,1995, Teknologi Mekanik, terj. Sriati Djapri, Edisi ke-7 jilid 1, Erlangga,

Jakarta.

Annual Book of ASME IX Standard, 2001, Qualification Standard for Welding and

Brazing Prosedures, Welder, Brazers, and Welding and Brazing Operations,

p.152-185, The American Society of Mechanical Engineers, New York.

Ardiyanto, Eko., 2011, “Studi Pengaruh Pendinginan Elektroda Pada Proses Spot

Welding Terhadap Kualitas Produk”, Tugas Akhir S-1, Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.

Dieter, G.E., 1988, Mechanical Metallurgy, McGraw-hill, Singapore.

Harnudin, F. A (2007), “Penelitian Pengaruh Ketebalan Dan Jumlah Las Titik

Terhadap Kekuatan Tarik Las Titik (Spot Welding) Pada Baja St.37”, Tugas

Akhir S-1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.

Hartoyo, E., 2011, Gas Lindung Dalam Proses Pengelasan, diakses 20

Februari 2012 jam 13.15 WIB dari wordpress.

http://www.eryhartoyo.wordpress.com/2011/05/11/gas-lindung-(shielding-gas)-

dalam-proses-pengelasan/

Kahraman, N., 2005, The Influence of Welding Parameter on the Joint Strenght of

Resistance Spot-Welded Titanium Sheet, Journal. Diakses 25 Mei 2011 jam 09.00

WIB dari Sciencedirect. http://www.sciencedirect.com

Mathers, G., 2002, The Welding of Aluminium and its Alloy, Woodhead Publishing

Limited, Cambrige.

Surdia, T., 1991, Pengetahuan Bahan Teknik, PT Pradya Paramita, Jakarta.

pengaruh penambahan gas argon pada pengelasan titik ...

Documents