PENDAHULUAN

Las gesek merupakan sebutan umum daridua variasi utama rotary frictionwelding; direct drive rotary frictionwelding dan stored energy frictionwelding (Mateo, 2009). Direct driverotary friction welding merupakan prosesyang terdiri atas dua poros yang diberikangaya aksial. Poros berputar digerakanoleh motor dengan kecepatan konstan.Kedua komponen kontak karena gayaaksial dengan besaran dan jangka waktutertentu. Putaran terus sampai suhudimana logam berada di zona plastik,kemudian poros berputar dihentikan dantekanan gaya aksial dipertahankan atauditingkatkan untuk menggabungkankedua komponen.

Variasi lain dari rotary frictionwelding adalah stored energy Frictionwelding lebih dikenal dengan inertiawelding. Komponen berputar menempelpada roda gila yang diputar oleh motorsampai kecepatan rotasi yang ditetapkantercapai. Pada titik ini, motor dihentikandan roda gila tetap berputar denganenergy yang tersimpan. Gaya aksialdiberikan pada komponen diam, tindakanpengereman menghasilkan panas untukpengelasan, penambahan tekanandiperlukan untuk menghasilkan prosespengelasan.

Prinsip dasar proses las gesek adalahberputarnya komponen simetris yangd i i k u t i p e n e k a n a n , s e h i n g g amenghasilkan panas dari gesekan yangmenyebabkan terjadinya prosespengelasan pada komponen-komponentersebut (Krüger, 1994).

Las gesek melibatkan panas karenagesekan abrasi, deformasi plastis, daninterdifusi kimia. Keterkaitannya darifaktor-faktor tersebut bias ketikadikembangkan prediksi model dari proseslas gesek. Namun, dari sudut pandangkualitatif proses ini dipahami dengan baikmelalui studi FRW empiris yang telahdilakukan pada berbagai bahan. Lima

UG Jurnal Vol. 9 No. 05 Tahun 201508

PENGARUH TEMPERATUR, PANJANG UPSET,DAN BENTUK FLASH TERHADAP KEKUATANTARIK PADA PENYAMBUNGAN ALUMINIUM

DENGAN METODE LAS GESEK

Proses penyambungan dengan metode las gesek memanfaatkan panas yangdihasilkan gesekan antara dua bidang las komponen yang disambung.Penyambungan aluminium dengan aluminium menggunakan metode las gesekakan diamati pengaruh panas, panjang upset, dan bentuk flash terhadap kekuatantarik benda uji. Parameter penyambungan dengan metode las gesek adalahsebagai berikut; kecepatan rotasi, tekanan gesek, waktu gesek, tekanan upset,dan waktu upset. Hubungan kecepatan rotasi, tekanan gesek, dan waktu gesekterhadap panas maksimum yang dihasilkan selama proses las gesek, perubahanpanjang, bentuk dan ukuran flash diamati untuk selanjutnya diukur kekuatantarik benda uji. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dalam percobaan iniproses dan parameter tekanan gesek 400 psi, waktu gesek 2 detik dengantemperatur maksimum 137,7 oC dan panjang upset 12,34 mm merupakanparameter optimal untuk mendapatkan kekuatan sambungan terbaik dalampenyambungan aluminium dan aluminium dengan metode friction welding.

Kata Kunci: Aluminium, las gesek, kekuatan tarik, dan temperatur.

ABSTRAKIrwansyah

Jurusan Teknik Mesin,Fakultas Teknologi Industri,

Universitas Gunadarmairwansyah@staff.gunadarma.ac.id

faktor kualitatif mempengaruhi kualitaslas gesek (ASM, 1993):1. Kecepatan relatif pada permukaan

kontak2. Penerapan tekanan3. Suhu permukaan4. Bulk property5. Kondisi permukaan dan lapisan yang

terbentuk.

Tiga faktor pertama berkaitan denganlas gesek, sedangkan dua yang terakhirterkait dengan sifat bahan yangdisambung. Selama proses las gesek,kecepatan relatif, tekanan, dan waktuadalah tiga variabel yang dapat diken-dalikan.

Las gesek merupakan prosespenyambungan material yang melibatkaninteraksi panas, fenomena mekanis danmetallurgi. Proses las gesek diklasi-fikasikan oleh American Welding Society(AWS) sebagai proses pengelasan solid-state yang diproduksi pada temperatur

Gambar 1. Struktur kristal face centered cubic (FCC)

yang lebih rendah dari titik leleh bahandasar (Maldonado, 2001). Gerakanmekanis dalam proses las gesekmenghasi lkan panas yang akanmembentuk flash dan terjadi perubahanpanjang akibat deformasi.

Aluminium memiliki banyak sifatmenguntungkan, seperti: densitas rendah,konduktifitas listrik yang tinggi,konduktifitas panas yang tinggi,ketahanan oksidasi tinggi, ductile danmudah dibentuk, mudah dilakukanpemesinan, castable dan weldable untukbanyak paduan, non-magnetik, tidakberacun, paling banyak diproduksidengan daur ulang. Dengan sifatmenguntungkan ini aluminium banyakdigunakan dalam berbagai bidang sepertirangka badan atau struktur rangka sayappesawat terbang, kaleng kemasanmakanan, rangka bangunan arsitek, danalat elektronik. Gambar 1 menunjukkanbentuk struktur kristal aluminium adalahFCC (Callister, 2007).

Gambar 2. (a) Aluminium smoke mortar, (b) Penutuplubang pengisi pada mortar asap(www.mtiwelding.com)

09Irwansyah, Pengaruh Temperatur, Panjang ...

Las gesek dapat diterapkan dalambidang diantaranya; pertanian,kedirgantaraan, automotif, alat perkakas,dan bidang militer. Beberapa contohpengelasan gesek ditunjukkan padaGambar 2 mortir asap berbahanaluminium dilas dengan proses las gesek.

METODOLOGI PENELITIAN

Percobaan penyambungan similar bahanaluminium dengan metode frictionwelding menggunakan aluminiumdengan kekuatan tarik sebesar 313 MPa,nilai kekerasan sebesar 48 HRB dankomposisi kimia dituliskan pada Tabel 1.

Tabel 1.Komposisi Kimia Aluminium

Sumber: Lab. Logam Pol. Manufaktur Ceper

Dimensi benda uji yang digunakanuntuk penelitian adalah dengan panjang80 mm dan diameter pada gambar 3.Proses penyambungan bahan similara l u m i n i u m d i l a k u k a n d e n g a nmenempatkan salah satu komponen kechuck dari mesin dan berputar padakecepatan yang konstan, sedangkankomponen las lain ditempatkan padachuck yang terhubung dengan silinderhidrolik untuk selanjutnya bergerak aksialkearah komponen berputar.

Gambar 3. Benda uji

Selama proses pengelasan panasterukur melalui monitor komputer yangterhubung dengan thermocouple infrared,tekanan gesek maupun tekanan upsetdikontrol atau terukur pada pressuregauge dan waktu terukur denganstopwatch. Kecepatan putar rotasimenggunakan kecepatan yang terdapatpada mesin las gesek yakni; 1650 rpm.

Perubahan panjang dan bentuk bendauji, tinggi, dan lebar flash (Gambar 4.)diamati dan diukur menggunakan caliperdigital. Tinggi dari flash diukur daripengurangan diameter flash dengandiameter dasar benda uji dan dibagi dua.Benda uji pengujian kekuatan tarik hasilsambungan dengan metode las gesekmenggunakan standar ASTM E8 (ASTM,2004).

Gambar 4. Tinggi dan lebar flash

Tabel 3.Parameter Percobaan Las Gesek

dengan Kecepatan Putar 1650 Rpm,Tekanan Upset 1000 Psi, dan Waktu

Upset 2 Detik

Dalam penelitian ini parameter yangdigunakan dalam penyambungan similarbahan aluminium menggunakanparameter yang tercantum dalam Tabel3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Percobaan penyambungan bahansimilar aluminium menggunakan bendauji dengan panjang 80 mm dan diameterØ 12.7 mm seperti yang ditunjukkan padaGambar 5. Bahan yang digunakan untukpercobaan penyambungan denganmetoda las gesek memiliki karakteristikpada Tabel 4 dan struktur mikro padaGambar 6.

Gambar 5. Benda uji aluminium

Tabel 4Sifat mekanik dari bahan benda uji

Gambar 6. Struktur mikro aluminium

Gambar 7. Siklus prosespenyambungan bahan aluminiumdengan las gesek

Siklus proses pengelasan dengan metodefriction welding ditunjukkan pada Gambar7. dengan parameter utama dalam prosespengelasan; kecepatan putar (rpm), tekanangesekan (psi), waktu gesekan (detik), tekananupset (psi), waktu upset (detik), dan respondari proses karena tekanan gesekan adalahtemperatur yang mengakibatkan deformasiplastik pada bahan. Proses pengelasan denganmetode friction welding menghasilkan flashdan pemendekan benda uji akibat deformasiplastik bahan selama pengelasan. Bentukbenda uji hasil pengelasan ditunjukkan padaGambar 8.

Gambar 8. Benda uji hasil proses lasgesek

Proses setelah pengelasan untukmengetahui kekuatan hasil lasandilakukan uji tarik. Benda uji untukpengujian kekutan tarik ini mengikutistandar ASTM E8. Sebelum dibuat bendauji tarik, benda uji hasil lasan dibubutuntuk menghilangkan flash untukselanjutnya dibubut sesuai standar ASTME8 seperti pada Gambar 9.

Gambar 9. Benda uji tarik ASTM E8

Hubungan panas maksimum padaproses pengelasan dengan panjang upsetyang dihasilkan ditunjukkan Gambar 10.Kurva dengan warna biru adalah kurvatemperatur terhadap panjang upsetdengan tekanan gesek sebesar 300 psidan waktu 2, 6, dan 10 detik dengan tanda

. Dan kurva warna merah adalah kurva

10 UG Jurnal Vol. 9 No. 05 Tahun 2015

temperatur terhadap panjang upsetdengan tekanan gesek 400 psi dan waktu2, 6, dan 10 detik dengan tanda .

Setelah dilakukan pengelasan, uji tarikdilakukan untuk mengevaluasi kekuatantarik sambungan. Analisa dilakukanuntuk mengetahui pengaruh parameterlas gesek terhadap kekuatan tarik bendauji las. Benda uji hasil uji tarik padagambar 11 kekuatan tarik benda uji lasanditentukan dengan melakukan uji tarik,dan hasilnya dibandingkan dengankekuatan tarik bahan dasar yaitu 313 Mpa.

Gambar 10. Grafik TemperaturMaksimum Terhadap Panjang Upset.

Grafik menjelaskan pengaruh tekanandan lama waktu gesekan akanmempengaruhi panjang upset selamapengelasan. Temperatur dihasilkan darigesekan antar permukaan kontak, tinggirendahnya temperatur maksimaldipengaruhi seberapa besar tekanan gesekyang diberikan dan lama waktu selamagesekan. Seiring naiknya temperaturmeningkatkan panjang upset padakomponen las. Hubungan panasmaksimum pada proses pengelasandengan kekuatan tarik ditunjukkanGambar 12.

Gambar 11. Benda hasil uji tarik

Pengaruh temperatur maksimumterhadap kekuatan tarik benda uji lasanyang ditunjukkan pada Gambar 12.menjelaskan nilai kekuatan tarik bendauji mencapai nilai maksimum padatemperatur proses sebesar 137,7 oC.

Panjang upset merupakan prosespemendekan pada benda uji las gesek.Panjang upset diukur untuk semua hasillasan pada benda uji menggunakan alatdigimatic caliper untuk mengamatipengaruh parameter pengelasan terhadappanjang upset. Gambar 13 menjelaskanpanjang upset bukanlah faktor utamauntuk menganalisa kekuatan dan kualitaslasan.

Gambar 14 sampai dengan gambar 16menjelaskan diameter flash pada bendauji bahan similar berputar lebih besardibanding benda uji diam. Kesimetrisanbentuk flash akan meningkatkankekuatan tarik sambungan lasan.

Gambar 12. Grafik temperatureterhadap kekuatan tarik

Gambar 13. Grafik panjang upsetterhadap kekuatan tarik.

Gambar 14. Grafik Tinggi FlashTerhadap Kekuatan Tarik.

Gambar 15. Grafik Lebar FlashTerhadap Kekuatan Tarik.

Gambar 16. Flash hasil sambungan las

Sambungan las yang terjadi padatemperatur tinggi akan meningkatkanpergerakan atom dan membantuperpindahan gerakan atom ke bidangikatan lasan. Temperatur pada lasan

berhubungan langsung dengankarakteristik daerah yang terpengaruhpanas (HAZ, Heat Affected Zone) dankekuatan sambungan yang dihasilkan olehpenyambungan dengan metode las geseklebih dipengaruhi tekanan gesek dan waktugesek.

KESIMPULAN

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwadalam percobaan ini proses dan parametertekanan gesek 400 psi, waktu gesek 2 detikdengan temperatur maksimum 137,7 oCdan panjang upset 12,34 mm merupakanparameter optimal untuk mendapatkankekuatan sambungan terbaik dalampenyambungan similar aluminium denganmetode las gesek.

Peningkatan temperatur berbandinglurus dengan besar panjang upset, tetapitidak dengan kekuatan tarik benda uji. Halini menjelaskan peningkatan temperaturakan meningkatkan deformasi plastik yangterjadi tidak meningkatkan kekuatan tarik.

Evaluasi proses las gesek memberikanhasil bahwa variasi tekanan gesekan danwaktu gesekan merupakan faktor utamayang mempengaruhi kekuatan tariksambungan.

DAFTAR PUSTAKA

ASM, 1993, Welding, Brazing, andSoldering, ASM Handbook Commite,Volume 6, ASM International. UnitedStates of America.

ASTM, 2004. Standard Test Methods forTension Testing of Metallic Materials[Metric], ASTM Internasional, UnitedStates of America.

Callister W. D. Jr., (2007), Material scienceand engineering, an introduction,John Wiley & Sins. Inc.

Krüger Ulrich, 1994, Friction, Explosiveand Ultrasonic Welding Processes ofAluminium, TALAT Lecture 4400,E A A - E u r o p e a n A l u m i n i u mAssociation.

Maldonado-Zepeda, C., 2001, The effectof interlayers on dissimilar frictionweld properties, PhD Thesis Universityof Toronto, Canada.

Mateo G. M., 2009, BLISK Fabrication byLinear Friction welding, CIEFMA -Universitat Politècnica de Catalunya,Spain.

__, Diakses tanggal 13 Juni 2015,http://www.mtiwelding.com/parts_sample/Military/