## Analisa pengaruh putaran spindel pada friction welding terhadap tensile strength Alumunium A6061

## Teuku Haikal Derniawan, Nurdin, Fakhriza
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Lhokseumawe, 24301, Indonesia Email : teukuhaikalderniawan@gmail.com

## Abstrak
Proses  pengelasan  dengan  metode  las  gesek  menggunakan  energi  gesek  yang  berubah  menjadi  panas  untuk menyambung dua buah logam. Proses pengelasan yang terjadi pada permukaan sentuh kedua logam menghasilkan luasan  pengelasan  yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan  metode  pengelasan  lain  yang  luasan  pengelasannya hanya berada pada tepian kontak logam yang disambung. Dengan adanya luasan pengelasan yang  berada pada seluruh  permukaan  bidang  yang  disambung,  maka  memungkinkan  jenis  sambungan  las  gesek  untuk  menerima beban puntir yang lebih besar, sehingga pada penerapannya las gesek sangat sesuai untuk digunakan pada proses penyambungan poros maupun bahan logam yang memiliki profil berbentuk lingkaran. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui  pengaruh  putaran  spindel  pada friction  welding terhadap  sifat  mekanik  sambungan  pengelasan Alumunium A6061. Sifat mekaniknya meliputi uji kekuatan tarik dengan variasi putaran spindle pada mesin bubut menggunakan  material  alumunium  6061.  Berdasarkan  hasil  pengujian  tarik  pada  1500  rpm  dimana  tegangan maksimum pada sempel A1 sebesar 8,88 Kgf/mm 2 , sempel A2 8.83 Kgf/mm 2 dan sempel A3 10,83 Kgf/mm 2 . Dan pada putaran 2500 rpm dimana kekuatan tarik pada sempel B1 sebesar 10,73 Kgf/mm 2 , sempel B2 11,26 Kgf/mm 2 dan sempel B3 8,20 Kgf/mm 2 . Dari hasil pengujian tarik diperoleh kekuatan sambungan alumunium 6061 yang di sambungkan dengan metode friction welding yaitu dengan kekuatan luluh tertinggi 5,8 kg/mm 2 dan kekuatan tarik maximal  11,26  kg/mm 2 ,  dan  kekuatan  tarik  raw  material  nya  12,6  kgf/mm 2 ,  kekuatan  tarik  raw  material  dan material setelah friction welding hanya berbeda tipis.
Kata Kunci : Friction Welding, Alumunium 6061, variasi putaran, kekuatan tarik.

## Abstract
The welding process using the friction welding method uses friction energy which turns into heat to join two metals. The welding process that occurs on the touch surface of the two metals results in a larger welding area compared to other welding methods where the welding area is only at the contact edge of the metal being joined. With the welding area that is on the entire surface of the joined plane, it allows this type of friction welding joint to accept a greater torsional load, so that in its application friction welding is very suitable for use in the process of joining shafts and metal materials that have circular profiles.  The purpose of  this study was to  determine the effect  of spindle rotation on friction welding on the mechanical properties of welding joints on Aluminum 6061 material. Its mechanical properties include a tensile strength test, with variations in spindle rotation on a lathe using 6061 aluminum material. Based on the results of the tensile test at 1500 rpm where the maximum stress on the A1 sempel is  8.88  Kgf/mm 2 ,  A2  sempel  8.83  Kgf/mm 2 and  sempel  A3  10,83  Kgf/mm 2 . And  at  2500  rpm  where  the  tensile strength of the B1 sample is 10.73 Kgf/mm 2 , the B2 sempel is 11.26 Kgf/mm 2 and the B3 sempel is 8.20 Kgf/mm 2 . From the results of the tensile test, it was obtained that the strength of the 6061 Aluminium joint by the friction welding method was the highest yield strength of 5.8 kg/mm 2 and a maximum tensile strength of 11.26 kg/mm 2 , and the raw material tensile strength was 12.6 kgf/mm 2 , the tensile strength of raw material and material after friction welding differs only slightly.
Keywords: Friction Welding, Aluminum 6061, rotation variation, tensile strength.

## 1 Pendahuluan
Metode las gesek ( friction welding ) merupakan  metode  baru  dalam  proses  pengelasan. Seperti  halnya  pengelasan  pada  umumnya,  proses pengelasan  dengan  metode  las  gesek  menggunakan energi  gesek  yang  berubah  menjadi  panas  untuk menyambung dua buah logam. Jenis metode tersebut memiliki  sumber  energi  panas  yang  dihasilkan  oleh gesekan bahan yang disambung. Di mana dua bahan
logam  baik  sejenis  maupun  tidak  sejenis  diberikan gaya mekanik berupa gerakan gesekan (yang disertai dengan penekanan)[1].

## 1.1 Friction Welding
Friction welding adalah proses pengelasan solid-state di mana penggabungan diperoleh  dari  kombinasi  panas  akibat  gesekan  dan tekanan.  Gesekan  biasanya  terjadi  pada  dua
permukaan benda  kerja  yang  berputar  relatif  satu dengan  yang  lain  untuk  meningkatkan  suhu  kedua permukaan  benda  kerja  tersebut.  Suhu  yang  dicapai biasanya  berkisar  antara  suhu  pengerjaan  panas. Kedua benda kerja  selanjutnya  didekatkan  dengan gaya  yang  pas  untuk  membentuk  ikatan  secara metalurgi[1], [2].
Gambar 1. Proses friction welding

## 1.2 Dasar-dasar Pemilihan Bahan
Setiap perencanaan rancang bangun memerlukan  pertimbangan  bahan,  agar  bahan  yang digunakan sesuai dengan yang direncanakan. Hal-hal penting  dan  mendasar  harus  diperhatikan  dalam pemilihan bahan [3] 1. Sifat Mekanis Bahan
Dalam merencanakan suatu alat, haruslah terlebih dahulu mengetahui sifat mekanis bahan sehingga dapat mengetahui beban, tegangan dan gaya yang terjadi.
2. Sifat fisis bahan Untuk  menentukan  bahan  apa  yang  digunakan kita  juga  harus  mengetahui  sifat  fisisnya.  Sifat fisis bahan adalah kekerasan, ketahanan terhadap korosi, titik lelah, dan lain-lain.
3. Sifat teknis bahan Kita harus mengetahu juga sifat teknis bahan, agar dapat  diketahui  bahan  material  yang          kita gunakan  dapat  di  kerjakan  dengan  permesinan atau tidak.
4. Mudah di dapatkan di pasar Kita  harus  menentukan  bahan  yang  akan  kita gunakan  terlebih  dahulu  apakah  mudah  didapat atau sulit.
5. Murah harganya Harganya  juga  sangat  menentukan  bahan  apa yang kita gunakan sesuai dengan kebutuhan.

## 1.3 Alumunium
Aluminium  merupakan  logam  ringan  yang mempunyai  ketahanan  korosi  dan  hantaran  listrik yang  baik[4].  Kebanyakan  alumunium  digunakan untuk peralatan rumah tangga, tetapi alumunium juga digunakan sebagai material untuk pembuatan pesawat terbang, mobil, kapal laut dan kontruksi. Penambahan unsur Cu, Mg, Si, Mn, Zn, atau SI dalam
paduan  alumunium  ditujukan  untuk menambah sifat mekanik  atau  fisik  sehingga  didapat  sifat-sifat  yang lain,  seperti  koefisien  pemuaian  rendah,  ketahanan aus dan lain sebagainya

## 1.4 Pengujian Hasil Pengelasan
Pengujian  tarik  adalah  suatu  pengukuran terhadap  bahan  untuk  mengetahui  keuletan  dan ketangguhan suatu bahan terhadap tegangan tertentu serta pertambahan panjang yang di alami oleh bahan tersebut. Pada uji tarik kedua ujung benda uji di jepit, salah  satu  di  hubungkan  dengan  perangkat penegang[5].
Regangan  diterapkan  melalui  kepala  silang yang  digerakkan  motor  dan  alongnasi  benda  uji, dengan  pergerakan  relative  dari  benda  uji.  Beban diperlukan  untuk  menghasilkan  regangan  tersebut, ditentukan dari defleksi suatu balok atau proving ring, yang di ukur dengan menggunakan metode hidrolik, optic atau elektro mekanik.
Sebelumnya sudah dilakukan beberapa penelitian tentang friction welding terhadap kekuatan sambungan pengelasan untuk mendapatkan parameter pengelasan yang sesuai guna meningkatkan  kekuatan  sambungan  pengelasan[1], [6]–[9].  Berdasarkan  hal  tersebut  perlu  dilakukan penelitian  lanjutan  dengan  tujuan  untuk  mengetahi pengaruh  putaran  spindel  pada friction  welding terhadap tensile strength Alumunium A6061

## 2. Metodelogi
Bahan yang akan digukan pada penilitian ini Alumunium A6061. Langkah awal penelitian sebagai berikut:

## 2.1 Pelaksanaan Penelitian 2.1.1. Persiapan Material
Menyiapkan benda uji atau material yang akan di las yaitu alumunium 6061 dengan diameter 16 mm dan panjang 220 mm.
2.1.2. Persiapan Peralatan
Sebelum  proses  pengelasan  dilakukan,  lebih bagus jika kita siapkan dulu alat-alat yang di perlukan seperti, kunci pas, jangka sorong, kunci chuck, kunci chuck bor dan specimen nya.
2.1.3. Langkah-langkah Friction Welding Menyiapkan material alumunium 6061 dengan diameter  16  mm  dan  panjang  220  mm.  Memotong benda kerja menggunakan mesin gergaji. Menyiapkan  peralatan  kerja  mesin  bubut  seperti, kunci  chuck,  kunci  chuck  bor,  jangka  sorong,  dan yang  di  perlukan  lainnya.  Memasang  material  yang akan  di  las  ke  dalam  sumbu  utama  /  main  spindle. Menyetting mesin bubut dan variasi putaran yang di perlukan dengan waktu penekanan selama 120 detik. Melakukan pengelasan friction welding .

## 2.2 Proses Pembuatan Spesimen Uji Tarik
Persiapan  spesimen  uji  merupakan  langkah awal dari penelitian ini. Pemilihan material spesimen uji  dalam  penelitian  ini  adalah  Alumunium  6061. Spesimen uji tarik standar ASTM E-8  dapat  dilihat pada gambar 2[10]
Gambar 2 . Spesimen Uji Tarik
3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Proses Friction Welding
Pada  awal  percobaan  proses friction  welding penulis  mencoba  melakukan  proses  penyambungan friction  welding menggunakan  mesin  bubut  dengan putaran  mesin  2500  rpm,  pada  benda  uji  pertama penulis  mengalami  kendala  pada  saat  proses penyambungan dengan 2500 rpm dengan waktu tekan 120  detik  ,  kendalanya  adalah  benda  uji  yang  di pasang  di  kepala  tetap  ( chuck  bor )  mengalami kelonggaran  di  saat  penekanan  benda  uji  yang  di kepala tetap ke c huck yang berputar ( main spindle ), sehingga benda uji yang di ikat di kepala tetap hampir terlepas dengan sendiri nya pada proses penyambungan tersebut.
Gambar  3 .  Benda  uji  tarik friction  welding yang tidak center pada penyambungan nya
Akibat  dari  kelonggaran  benda  uji  di  kepala tetap tersebut adalah berpengaruh pada menyambungan  yang  tidak  sempurna,  seperti  yang penulis  dapatkan  di  lapangan  yaitu  benda  uji  yang tersambung akibat kelonggaran tersebut adalah tidak center  nya  sambungan friction  welding tersebut, apabila benda uji yang di sambung tidak center maka benda  uji  tersebut  tidak  akan  bisa  di  bubut  untuk dijadikan spesimen pengujian tarik, karena jika benda yang  tidak  center  tersebut  di  paksa  untuk  di  bubut maka benda uji tersebut akan langsung patah.

## 3.2 Data Hasil Kekuatan Tarik
Salah  satu  cara  untuk  mengetahui  sifat mekanik  material  adalah  dengan  cara  melakukan pengujian tarik atau tensile test . Pengujian tarik akan menampilkan  kekuatan  material  sehingga  bisa
merancang suatu kontruksi susai dengan karakteristik material. Dari pengujian tarik akan di peroleh benda kerja putus karena proses penarikan, Juga dihasilkan sebuah kurva uji tarik antara tegangan dan regangan.
Gambar 4 . Tegangan pada putaran 1500 rpm
Berdasarkan grafik diatas, pada sampel uji A (1500  rpm)  dengan  waktu  penekanan  pada  sampel selama  2  menit,  sempel  yang  digunakan  ada  3 sempel  (A1,A2,A3),  dimana  tegangan  maksimum pada sempel A1 sebesar 8,88 Kgf/mm 2 , sempel A2 8.83 Kgf/mm 2 dan  sempel  A3 10,83 Kgf/mm 2 , bedasarkan hasil ke 3 sempel tersebut,pada sample 1 dan  ke  2  nilai  kekuatan  tarik  yang  didapati  sama tetapi pada sample yang ke 3 didapati hasil kekuatan tarik  yang  dialami  lebih  tinggi  dari  2  sample sebelum  nya,dengan  selisih  2  kgf  lebih  besar  dari sample  sebelum  nya,  dengan  kata  lain  sempel  A3 memiliki kekuatan tarik yang paling  besar di antara ketiga  sample  tersebut.  Pada  hasil  patahan  pada putaran  1500  Rpm  material friction  welding mengalami  patah  getas  ditandai  penjalaran  retak yang  lebih  cepat  dibanding  patah  ulet  dengan penyerapan energy yang lebih sedikit, serta hampir tidak  disertai  oleh  deformasi  plastis.  Permukaan patahan  pada  komponen  yang  mengalami  patah getas terlihat mengkilap, granular dan relative rata.
Berdasarkan grafik diatas, pada sampel uji B (2500  rpm)  dengan  waktu  penekanan  pada  sampel selama  2  menit,  sempel  yang  digunakan  ada  3 sempel  (B1,B2,B3),  dimana  kekuatan  tarik  pada sempel  B1  sebesar    10,73  Kgf/mm 2 ,  sempel  B2 11,26  Kgf/mm 2 dan  sempel  B3  8,20  Kgf/mm 2 , bedasarkan hasil ke 3 sempel tersebut,pada sample 1 dan ke 2 nilai  kekuatan tarik  yang didapati hampir sama  tetapi  pada  sample  yang  ke  3  didapati  hasil kekuatan  tarik  yang  dialami  lebih  rendah  dari  2 sample  sebelum  nya,dengan  selisih  3,06  kgf  lebih rendah  dari  sample  sebelum  nya,  dengan  kata  lain sempel  B3  memiliki  kekuatan  tarik  yang  paling rendah di  antara ketiga sample tersebut.  Pada hasil patahan  pada  putaran  2500  Rpm  material friction welding mengalami patah getas ditandai penjalaran retak yang lebih cepat dibanding patah ulet dengan penyerapan energy yang lebih sedikit, serta hampir tidak  disertai  oleh  deformasi  plastis.  Permukaan patahan  pada  komponen  yang  mengalami  patah getas terlihat mengkilap, granular dan relative rata.

## 3.3  Hasil Patah Uji Tarik
Gambar 6 . Patahan spesimen uji pada 2500 Rpm
Gambar 7 . Patahan spesimen uji pada 1500 Rpm
Hasil patahan hasil uji tarik spesimen las gesek ( Friction Welding ) pada putara mesin 1500 Rpm dan 2500  Rpm    memperlihatkan  bahwa  patahan  yang terjadi pada spesimen tersebut adalah patahan getas. Patah getas merupakan fenomena patah pada material yang  diawali  terjadinya  retakan  secara  cepat  di bandingkan patah ulet tanpa deformasi plastis terlebih dahulu  dan  dalam  waktu  yang  singkat.  Dalam kehidupan nyata, peristiwa patah getas di nilai lebih berbahaya  dari  patah  ulet,  karena  terjadi  tanpa disadari begitu saja.
Ciri-ciri  patahan getas adalah  permukaan nya berbentuk  granular,  berkilat  dan  memantulkan cahaya. Terjadi secara tiba-tiba tanpa ada deformasi plastis terlebih dahulu sehingga tidak tampak gejala- gejala material tersebut akan patah. Tempo terjadinya lebih  cepat.  Bidang  patahan  relatif  tegak  lurus terhadap  tegangan  tarik.  Tidak  ada  reduksi  luas penampang  patahan,  akibat  adanya  tegangan multiaksial. Pada umum nya terjadi pada temperature rendah. Memerlukan energy perpatahan yang relative kecil.

## 4. Kesimpulan
Setelah  melakukan  penelitian  tentang  pengaruh putaran spindel pada friction welding terhadap tensile stenght aluminium  6061,  dapat  disimpulkan  bahwa Proses  penyambungan  aluminium  6061  berhasil dilakukan dengan proses friction welding . Dari hasil pengujian  tarik  pada  material  alumunium  6061 terhadap  proses friction  welding adalah  terjadinya patah  getas,  patahan  getas  ditandai  dengan permukaan patah yang berbutir granular dan terang serta ditandai dengan peramatan retak yang cepat dan adanya  energi  pembebanan  yang  relatif  lebih  kecil dari pada perpatahan ulet. Dari hasil pengujian tarik di  putaran  1500  Rpm  didapati  nilai  kekuatan  tarik maksimum 10,83 kgf/mm 2 , Dan di putaran 2500 Rpm didapati  nilai  kekuatan  tarik  maksimun  11,26 kgf/mm 2 .  Dari  hasil  pengujian  tarik  diperoleh kekuatan  sambungan  aluminium  6061  yang  di sambungkan  dengan  metode friction  welding yaitu dengan  kekuatan  luluh  tertinggi  5.8  kg/mm 2 dan kekuatan tarik maksimal 11.26 kg/mm 2 .

## Referensi
[1] N.  Husodo,  B.  L.  Sanyoto,  S.  B.  Setyawati, and  M.  Mursid,  “Penerapan  teknologi  las gesek  (friction  welding)  dalam  rangka penyambungan dua buah logam baja karbon
St41 pada produk back spring pin,” J. Energy dan Manufaktur , vol. 6, no. 1, pp. 1–94, 2013. [2]
B.  L.  Sunyoto,  “Penerapan  Teknologi  Las
Gesek  Friction  Welding)  Dalam  Proses Penyambungan Dua Buah Pipa Logam  Baja
Karbon Rendah.” 2017.
[3] S.  Kiyokatsu,  “Sularso,  1997,” Dasar Prencanaan  dan  Elem.  Mesin,  PT  Pradya
Paramita Jakarta, Cetakan , vol. 9, 1997.
[4] A. K. Lakshminarayanan, V. Balasubramanian, and K. Elangovan, “Effect of welding processes on tensile properties of AA6061 aluminium alloy joints,” Int. J. Adv. Manuf. Technol. ,  vol.  40,  no.  3–4,  pp.  286– 296, 2009.
[5] A.  Azwinur,  S.  Syukran,  and  H.  Hamdani, “KAJI  SIFAT  MEKANIK  SAMBUNGAN LAS  BUTT  WELD  DAN  DOUBLE  LAP
JOINT
PADA MATERIAL BAJA KARBON  RENDAH,” SINTEK  J.  J.  Ilm.
Tek.  Mesin ,  vol.  12,  no.  1,  pp.  9–16,  Jun. 2018, doi: 10.24853/SINTEK.12.1.9-16.
[6] L.  Zhou et  al. ,  “New  technique  of  self- refilling  friction  stir  welding  to  repair keyhole,” Sci. Technol. Weld. Join. , vol. 17,
no. 8, pp. 649–655, 2012.
[7] P. K. Rana, R. G. Narayanan, and S. V Kailas, “Friction  stir  spot  welding  of  AA5052- H32/HDPE/AA5052-H32 sandwich sheets at varying plunge speeds,” Thin-Walled Struct. , vol. 138, pp. 415–429, 2019.
[8] I.  Sukmana,  “Pengaruh  waktu  kontak terhadap kualitas sambungan hasil las gesek (Friction  Welding)  Magnesium  AZ-31,” J. Energi dan Manufaktur , vol. 10, no. 1, pp. 4–
7, 2017.
[9] A.  Setiawan,  Y.  S.  Irawan,  and  A.
Purnowidodo,  “Pengaruh  Temperatur  Pelat Landasan  Selama  Proses  Friction  Stir Welding Terhadap Kekuatan Tarik
Sambungan  Las  Lembaran  HDPE,” J.
Rekayasa Mesin Univ. Brawijaya , vol. 2, no.
3, p. 130180, 2011.
[10] ASTM. E8/E8M, Standart Test  Methods for Tension  Testing  of  Metallic  Material .  West
Conshohocken,  United  States:  American Society for Testing Methods, 2009.