Analisis Kecepatan Putar, Durasi Gesek dan Tekanan Terhadap Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan Gesek (Friction Welding)
M.Rizka Gita Firmansyah 1) , Solichin 2) , Rr. Poppy Puspitasari 3) 1,2,3 Program Studi S1 Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
1,2,3 Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang
1,2,3 Jalan Semarang No. 5, Malang 65145 Email: m.rizka190395@gmail.com
Abstrak: Pengelasan  busur  listrik  elektroda  terbungkus  cocok  digunakan  untuk  pelat-pelat  datar.  Namun  untuk  benda pejal  sulit  untuk  dilakukan,  apabila  digunakan  untuk  benda  pejal,  maka,  hasilnya  kurang  baik.  Salah  satu  solusi  untuk mengelas  benda  pejal  yaitu  menggunakan  pengelasan  gesek.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  kekuatan tarik hasil pengelasan gesek ( friction welding ) dengan variasi kecepatan putar, durasi gesek dan tekanan serta mengetahui bagaimana  struktur  mikro  hasil  pengelasan  gesek  ( friction  welding ).  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini menggunakan  model one-shot case study dan analisis deskriptif. Analisis deskriptif meliputi hasil uji tarik  dan struktur mikro  hasil  pengelasan  gesek.  Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  dilakukan,  nilai  kekuatan  tarik  yang  paling  tinggi dihasilkan  pada  variasi  kecepatan  putar  2850  Rpm,  durasi  gesek  60  detik  pada  tekanan  8  Mpa.  Sedangkan  untuk  hasil kekuatan tarik  yang paling rendah  yaitu dihasilkan pada variasi  kecepatan putar 2850 Rpm, durasi gesek 80 detik pada tekanan 8 Mpa. Hasil foto mikro menunjukan bahwa tidak ada perubahan fase pada hasil pengelasan gesek hanya terjadi penghalusan partikel Mg 2 Si pada daerah Zpd dan Zpl, sedangkan pada daerah Zud memiliki bentuk partikel Mg 2 Si yang sama dengan spesimen tanpa perlakuan.
Kata Kunci : Pengelasan gesek, Kekuatan tarik, struktur mikro
Abstract: Electric arc welding electrodes encased suitable for flat plates. But for rigid bodies is difficult to do, if they are used  for  rigid  bodies,  then,  the  result  is  less  good.  One  solution  to  weld  rigid  bodies  that  use  friction  welding.  The purpose  of  this  study  was  to  determine  the  tensile  strength  results  of  friction  welding  with  the  variation  of  rotational speed, friction time and pressure and to know how the microstructure of the results of friction welding. The method used in this study using the model of the one-shot case study and descriptive analysis. Descriptive analysis includes the results of tensile test and microstructure of friction welding results. Based on the results of research conducted, the value of the highest tensile strength is generated at 2850 rpm rotational speed variation friction time of 60 seconds at a pressure of 8 MPa. As for the results of the most low tensile strength that is generated at 2850 rpm rotational speed variation, friction time 80 seconds at a pressure of 8 MPa. The results of micro photograph showed there  was no  change  in phase on the outcome of the smoothing friction welding occurs only Mg 2 Si particles in the Zpd and Zpl area, while the area Zud have the same form Mg 2 Si particles with specimens without treatment.
Keyword: Friction welding, tensile strenght, micro structure
Pengelasan  merupakan  bagian  yang  tak  terpisahkan  dari  pertumbuhan  dan  peningkatan  industri,  karena  memegang peranan utama dalam rekayasa dan produksi logam. Pengelasan dengan elektroda terbungkus digunakan secara luas dikalangan masyarakat. Pengelasan dengan elektroda terbungkus cocok digunakan untuk pengelasan permukan plat-plat datar. Untuk benda pejal sangat sulit untuk dilakuakan. Jika digunakan untuk  mengelas benda pejal, maka hasilnay kurang baik. Salah satu solusi untuk  mengelas  benda  pejal  adalah  menggunakan  pengelasan  gesek  ( friction  welding ).  Las  gesek  ( friction  welding )  proses penyambungan  logamnya  tanpa  pencairan,  yang  mana  proses  penyambungan  terjadi  akibat  penggabungan  laju  putaran  salah satu benda kerja dengan ujung benda kerja lainnya yang diberi tekanan dan akan menghasilkan panas yang akan melumerkan kedua permukaan yang bergesekan. Kecepatan putar, durasi gesek dan tekanan merupakan variabel yang sangat penting dalam pengelasan gesek ( friction welding ) karena variabel tersebut akan menentukan kualitas dan hasil pengelasan.

## METODE
Penelitian  ini  menggunakan  desain  penelitian pre-experimental dengan  menggunakan  model one-shotcasestudy , dimana  suatu  kelompok  sampel  diberi  sebuah  perlakuan  dan  selanjutnya  diobservasi  hasilnya.  Variabel  penelitian  yang
JURNAL TEKNIK MESIN DAN PEMBELAJARAN Volume 1, Nomor 2, Desember 2018
Halaman: 1 – 5
http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp ISSN. 2623-1271/EISSN. 977 262312704
digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  1)  Variabel  bebas  dari  penelitian  ini  adalah  variasi  kecepatan  putar,  durasi  gesek  dan tekanan. 2) Variabel terikat dari penelitian ini adalah hasil kekuatan tarik pengelasan gesek.
Teknik  analisis  data  pada  penelitian  ini  menggunakan  analisis  data  deskriptif.  Analisis  deskriptif  digunakan  untuk menganalisis tentang pengujian tarik dan struktur mikro hasil pengelasan gesek ( friction welding ).
Spesimen uji tarik pada penelitian ini menggunakan SNI 07-0371-1998, ditunjukan pada gambar 1.
Gambar 1 Spesimen Uji Tarik  SNI 07-0371-1998

## Tabel 1 Ukuran Batang Uji Tarik  SNI 07-0371-1998
Diameter (D) Panjang ukur (Lo) Panjang paralel Jari-jari bahu ® 12,5 50 Lebih kurang 60 Maximum 15

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Uji Komposisi
Sebelum dilakukan proses pengelasan gesek, komposisi  bahan-bahan  yang akan digunakan dalam  proses pengelasan gesek ( friction welding ) dilakukan uji XRF ( X-Ray Flourescence ). Pengujian XRF dilakukan untuk mengetahui komposisi dari suatu bahan yang digunakan.
Tabel 2 Hasil Uji Komposisi (XRF)

## Pengujian Kekuatan Tarik
Hasil uji tarik dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Hasil Uji Tarik
Kecepatan putar Kekuatan  tarik  Al-Mg-Si  pada  durasi  gesek  dengan tekanan 8 Mpa 60 detik 80 detik 2850 Rpm 12,80 12,81 15,47 8,98 17,31 14,96 Rata-rata 15,19 12,25 4000 Rpm 13,32 12,62 15,14 17,45 11,25 12,87 Rata-rata 13,23 14,31
Dari tabel 2 diatas didapatkan kekuatan tarik masing-masing variasi. Variasi Kecepatan putar 2850 dan durasi gesek 60 detik pada tekanan 8 Mpa  memiliki  kekuatan tarik sebesar 15,19 Kgf, kekuatan tarik  variasi kecepatan putar 2850 dan durasi gesek 80 detik pada tekanan 8 Mpa sebesar 12,25 Kgf, variasi kecepatan putar 4000 dan durasi gesek 60 detik pada tekanan 8 Mpa  memiliki kekuatan tarik sebesar 13,23, dan variasi kecepatan putar 4000 dan durasi gesek 80 detik pada tekanan 8 Mpa memiliki kekuatan tarik sebesar 14,31 Kgf.

## Gambar 2 Kekuatan Tarik Rata-rata Seluruh Hasil Pengelasan Gesek
Pada putaran rendah dengan durasi yang lebih singkat akan menghasilkan kekuatan tarik yang tinggi. Bila pada putaran rendah ini durasi gesek dinaikan lagi maka kekuatan tariknya akan menurun. Hal tersebut karena pada saat durasi gesek yang lebih  kecil  temperatur  puncak  dapat  dihasilkan.  Tapi  dengan  ditambahnya  durasi  gesek  temperatur  gesekan  akan  kembali memurun. Hal tersebutlah yang mempengaruhi kekuatan tarik sambungan las gesek, (Kumar dkk: 2017).
Untuk putaran tinggi cenderung memiliki kekuatan tarik yang lebih besar, jika durasi geseknya besar pula. Hal tersebut karena pada putaran tinggi dengan durasi gesek yang kecil belum tercapai temperatur puncak. Sedangkan dengan ditambahnya durasi gesek menjadi lebih besar dari durasi gesek sebelumnya tapi dengan putaran yang sama, maka akan dapat menghailkan temperatur  puncak.  Namun  bila  durasi  gesek  ditingkatkan  lagi  kemungkinan  kekuatan  tariknya  akan  menurun.  (Kumar,  dkk: 2014).

## Struktur Mikro
Menurut ASM Hand Book Metalography Microstructures partikel hitam yang merata pada matriks alumunium adalah Mg 2 Si dan partikel yang berwarna abu-abu adalah Fe 3 SiAl 12 (Setyawan dan Dwileksana: 2014).

## Gambar 3 Foto Mikro Spesimen Tanpa Perlakuan
Jika dilihat pada gambar 3 foto mikro spesimen tanpa perlakuan, maka dapat dilihat bahwa antar partikel Mg 2 Si sangat jaraknya sangat jarang.dan memiliki bentuk partikel yang cenderung bulat.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 60 Detik 80 Detik 2850 Rpm 4000 Rpm Durasi Gesek
Gambar 4 Foto Mikro Daerah Zud, Zpd (HAZ) dan Zpl pada Variasi 2850 Rpm dan 60 S pada 8 Mpa
Gambar 5 Foto Micro Daerah Zud, Zpd (HAZ) dan Zpl pada Variasi 2850 Rpm dan 80 S pada 8 Mpa
Gambar 6 Foto Micro Daerah Zpl, Zpd (HAZ) dan Zud pada Variasi 4000 Rpm dan 60 S pada 8 Mpa
Gambar 7 Foto Micro Daerah Zpl, Zpd (HAZ) dan Zud pada Variasi 400 Rpm dan 80 S pada 8 Mpa
Pada pengelasan gesek (friction welding) hanya terjadi penghalusan butir-butir atom dan tidak terjadi perubahan fase karena  pada  pengelasan  ini  tidak  menggunakan  logam  pengisi,  (Sugito  dkk:  2016).  Daerah  Zud,  Zpd  dan  Zpl  akan  memiliki struktur micro yang berbeda, sebab, pada saat proses pengelasan ketiga daerah tersebut mendapatkan perlakuan  yang berbeda (Prasetyono dan Subiyanto: 2012).
Bila dilihat dari gambar  4, 5, 6 dan 7 diatas, maka dapat dilihat bahwa daerah Zud cenderung memiliki ukuran butir yang  lebih  besar  sedangkan  pada  daerah  Zpd  dan  Zpl  cenderung  mempunyai  ukuran  butir  yang  lebih  kecil.  Itu  menandakan bahwa  pada  daerah  Zpd  dan  Zpl  hanya  mengalami  penghalusan  butir-butir  dan  tidak  terjadi  perubahan  fase  karena  pada pengelasan  ini  tidak  menggunakan  logam  pengisi,  (Sugito  dkk:  2016).  Adanya  perbedaan  pada  daerah  Zud,  Zpd  dan  Zpl dikarenakan  logam  las  telah  mengalami  proses  pemanasan  akibat  gesekan  dan  proses  penempaan.  Pemansan  maupun  proses penempaan akan dapat merubah struktur mikro, (Sunyoto, 2012).
Semaikin  tinggi  suhu  atau  temperatur  kedua  permukaan  pada  saat  bergesekan  maka  butir  juga  semakin halus.Perbedaan bentuk partikel disebabkan oleh berbedanya temperatur pada saat bergeseknya kedua permukaan ketika proses pengelasan  berlangsung.  Hasil  menunjukkan  bahwa  setiap  parameter  pengelasan  memiliki  dampak  yang  signifikan  terhadap struktur mikro, kekerasan mikro dan kekuatan, (Basher dan Ahmad 2014).

## SIMPULAN DAN SARAN
Dari data dan penelitian yang dilakukan oleh penulis dapat disimpulkan bahwa:
1. Kekuatan Tarik
 Kekuatan tarik tertinggi dihasilkan pada variasi kecepatan putar 2850 dan durasi gesek selama 60 detik pada tekanan 8 Mpa yaitu sebesar 15,19 Kgf
5.
6.
 Kekuatan tarik terendah dihasilkan pada variasi kecepatan putar 2850 dan durasi gesek selama 80 detik pada tekanan 8 Mpa yaitu sebesar 12,25 Kgf.
2. Struktur Mikro
 Struktur mikro pada daerah Zud sama dengan struktur spesimen tanpa perlakuan
 Terajadi penghalusan struktur Mg 2 Si pada daerah Zpd dan Zpl
 Semakin kecil atau halus partikel Mg 2 Si maka semakin besar kekuatan tarik sambungan hasil las gesek
 Semakin banyak terlihat partikel Mg 2 Si pada hasil pengelasan maka kekuatan tariknya juga semakin besar.

## SARAN
 Untuk  penelitian  selanjutnya  dapat  di  variasikan  tekanan  gesek  pengelasan,  diameter  spesimen  dan  sudut  chemper spesimen pengelasan.
 Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukan juga foto makro agar daerah Zud, Zpl dan Zpd dapat terlihat dengan jelas.
 Untuk Penelitian selanjutnya dapat menggunakan bahan yang lain.

## DAFTAR RUJUKAN
Basher,  Uday M  dan  Ahmad. 2014 . Joint Properties of friction Welded 6061  Aluminum Alloy / YSZ-Alumina Composite at Low Rotational Speed . http://www.sciencedirect.com/. Online. Diakses 15 November 2017. Kumar,  Ranvijay  dkk.  2017. Friction  Welding  For  T  he  Manufacturing  of  PA6  and  ABS  Structures  Reinforced  With  Fe  Particles http://www.sciencedirect.com/. Online. Diakses 15 November 2017
Kumar,  Sachin    dkk.  2014 .  A  Research  Paper  on  Temperature  Modelling  of  Friction  Welding  of  Aluminium  and  Stainless  Steel-304. http://www.sciencedirect.com/. Online. Diakses 15 November 2017.
Prasetyono,  Sigied  &  Subiyanto,  Hari,  2012. Pengaruh  Durasi  Gesek,  Tekanan  Gesek  dan  Tekanan  Tempa  Terhadap  Impact  Strenght Sambungan Las Gesek Langsung Pada Baja Karbon AISI 1045. Online.  http://digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-24016-2108100519- Paper.pdf. Diakses 03 Januari 2017.
Setyawan,  F.W  dan  Dwileksana,  Dedi.  2014 .  Analisis  Sifat  Mekanik  Dan  Struktur  Mikro  Aluminium  Paduan  Al-Mg-Si  Hasil  Pengelasan Friction Welding Dengan Variasi Kecepatan Putar . http://repository.unej.ac.id/handle/123456789/57465?show=full . Online. Diakses
15 November 2017.
Sugito,  Bibit  dkk.  2016, Pengaruh  Kedalaman  Pin  (Depth  Plung)Terhadap  Kekuatan  Sambungan  Las  Pada  Pengelasan  Gesek  AL  5083. http://digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-24016-2108100519-Paper.pdf. Online. Diakses 06 Juni 2017. Sunyoto, Budi Luwar. 2012. Penerapan Teknologi Las Gesek Friction Welding) Dalam Proses Penyambungan Dua Buah Pipa Logam Baja Karbon Rendah. http://www.e jurnal.com/2014/08/penerapan-teknologi-las-gesek-friction.html. Online. Diakses 05 Juli 2017.