ANALISIS PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK TEMBAGA (Cu) DENGAN VARIASI MESH  40, 50, 60 PADA LAS TITIK PADA PENGELASAN PLAT LOGAM ALUMINIUM

## Patna Partono
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Email: pp136@ums.ac.id

## Pramuko Ilmu Purboputro
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Email: pip272@ums.ac.id

## ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tentang pengaruh penambahan serbuk tembaga (Cu), dengan  ukuran  mesh  yang  berbeda-beda  pada  las  titik  pelat  aluminium.  Karakterisasi  yang  akan diinvestigasi  adalah  pada:  kekuatan  tarik,  foto  mikro  dan  kekerasan  .  Bahan  baku  penelitian  ini adalah  pelat  aluminium  tipe  1100.  Pada  penelitian  ini  akan  dikaji  pengaruh  besar  ukuran  serbuk tembaga  mesh  40,  50,  dan  60  pada  karakteristik  pengelasan  plat  aluminium.  Pengujian  yang dilakukan  antara  lain  uji  kekuatan  tarik  (standar  ASME  QW-462.9),  uji  foto  mikro  dengan mikroskop  metalografi,  dan  uji  vickers  (standar  AWS  D8.9-97).  Penelitian  ini  mendapatkan kesimpulan bahwa bahwa angka pada pengujian geser pada mesh 40 adalah 556.38 kg/mm 2 , pada mesh  50  adalah  739.13  kg/mm 2 ,  dan  pada  mesh  60  adalah  1316.10kg/mm 2 .  Harga  kekerasan tertinggi terdapat pada daerah fusion zone (nugget) , kemudian daerah heat affected zone , terakhir pada daerah base metal , dengan urutan kekerasan ukuran mesh 60, 50, dan 40.
Kata kunci: Las titik, plat aluminium, serbuk tembaga, kekuatan tarik, struktur mikro, kekerasan.

## ABSTRACT
This  research  aims  to  investigate  the  effect  of  adding  powder  of  copper  with  different  mesh sizes to the welding point of tensile strength, micro photo, and hardness. The raw material of this research  is  aluminum  type  1100.  The  tests  included  tensile  strength  test  (ASME  QW-4629 standard),  micro  photo  test  with  Microscope  metallographic,  and  Vickers  test  (AWS  D8.9-97 standard). The results showed that the tensile test on mesh 40 was 556.38 kg/mm 2 , on mesh 50 was 739.13  kg/mm 2 ,  and  on  mesh  60  was  1316.10  kg/mm 2 .  The  highest  value  of  hardness  is  in  the fusion  zone  (nugget),  then  the  last  heat  affected  zone  is  in  the  base  metal  area  and  the  order  of hardness is mesh size 60, 50 and 40.
Keywords:  Spot  welding,  aluminum  flat,  tensile  strength,  copper  powder,  microstructure,
hardness.

## 1. PENDAHULUAN
Aluminium  mempunyai  karaktersitik  konduktivitas  listrik  yang  baik.  Tembaga  juga mempunyai  konduktivitas  yang  baik,  namun  titik  leburnya  cukup  tinggi.  Sehingga  dengan persamaan W= I 2 Rt, panas yang dibutuhkan untuk pengelasan cukup rendah. Sedangkan disisi lain kapasitas panas tembaga lebih baik.  Sehingga dengan penambahan serbuk tembaga ini diharapkan cepat terjadi peleburan. Maka dalam pengelasan perlu adanya material bantu ( filler ) sebagai media penghubung yang diharapkan menghasilkan proses pengelasan yang efektif.[6]
Pada  penelitian  aluminium  dengan  metoda ultrasonic  spot  welding (USW)  banyak  terjadi kegagalan interfacial failure karena panas yang terlalu tinggi. Sedangkan pada panas yang terlalu rendah, akan  terjadi  kegagalan  transverse  through  thickness (TTT).  Hal  tersebut  dilakukan  pada aluminium 6061- T6 serta baja AISI 304[2]
Teknologi  pengelasan  sering  dipergunakan  dalam  teknik  penyambungan  plat  termasuk  plat aluminium.  Penyambungan  ini  berprinsip  pada  panas  yang  ditimbulkan  oleh  tahanan  listrik diantara  permukaan  plat.  Untuk  itu  pengelasan  ini  sering  juga  disebut resistance  welding. Teknologi ini memerlukan parameter yang tepat untuk dapat dilakukan pada plat aluminium.
Penambahan  material  pada  pengelasan  dapat  mempengaruhi  hasil  dari  pengelasan,  untuk  itu material  yang  masuk  kedalam  proses  pengelasan  harus  diperhatikan  agar  hasil  las  maksimal. Penambahan  tembaga  berbentuk  serbuk,  agar  bisa  menaikkan  tingkat  luas  permukaannya, sehingga menambah tahanan listrik yang terjadi diantara permukaan kedua plat.
Pada penelitian ini juga mempelajari pengaruh variasi mesh tembaga yang ditambahkan pada pengelasan, berikut ukuran variasi mesh yaitu, 60, 50 dan 40, pada proses pengelasan titik logam aluminium.  Tujuan  dilakukan  penelitian  ini  adalah  mengetahui  pengaruh  kekerasan  pada pengelasan  logam  aluminium  dengan  penambahan  Cu  dengan  variasi  mesh  40,50  dan  60. Mengetahui  kekuatan  tarik  pada  pengelasan  logam  aluminium  dengan  penambahan  Cu  dengan variasi  mesh  40,50  dan  60.  Mengetahui  perbedaan  struktur  mikro  pengelasan  logam  dengan penambahan Cu dengan variasi mesh 40,50 dan 60.
Penelitian ini ingin mendalami pengaruh penambahan serbuk tembaga yang diletakkan diantara plat  aluminium.  Hasil  sambungan  las  titik  pada  dasarnya  dipengaruhi  oleh  parameternya  seperti arus, waktu pengelasaan, diameter ujung elektroda, dan gaya penekanan. Akan tetapi, faktor lain seperti  deformasi  elektroda,  korosi,  perbedaan  tebal  material  dan  sifat  material  juga  dapat berpengaruh terhadap hasil sambungan las titik [1].
Dalam  penelitian  yang  berfokus  pada  alumnium  seri  6000  pernah  dilakukan  oleh  Amaya,  S. (2013).  Dalam  penelitiannya  tentang  kekerasan  berbagai  seri  paduan  aluminium,  hasilnya  dapat dilihat bahwa nilai kekerasan paling tinggi aluminium seri 6082 terdapat pada daerah fusion zone (nugget) kemudian disusul daerah HAZ dan Base Metal (logam induk). Pada kajian proses spot welding material austenitic stainless steel seri 304 dengan tebal 2 mm, pada hasil  pengujian kekerasan dan kekuatan geser  menggunakan  arus 7, 8 dan 9 kVA dengan waktu  pengelasan  10,  15  dan  20 cycle, mendapatkan  kesimpulan  bahwa  pada  cairan  logam pengelasan mempunyai kekerasan yang paling tinggi . Arus yang tinggi akan menaikkan diameter nugget nya. Dari hasil pengujian geser pada arus 9 kVA dengan waktu pengelasan 20 cycle didapat harga yang paling tinggi.[3] Untuk memperbaiki kualitas resistance spot welding perlu ditambahkan serbuk alumium untuk memperbaiki  sifat  tahanan  listrik  maupun  kapasitas  jenis  panasnya.  Akibat  yang  ditimbulkan adalah  menaikkan  kekuatah  lelahnya  dibanding  dengan  tidak  menggunakan  serbuk  tembaga sebagai filler nya.[4] Ukuran nugget mempunyai  pengaruh  signifikan  terhadap  kekuatan  sambungan  las.  Dalam penelitiannya juga mendapatkan hasil bahwa penggunaan filler Cu terhadap sambungan las antara logam  magnesium  dan  baja  mengalami  peningkatan  kekuatan  seiring  dengan  bertambahnya diameter nugget dan waktu pengelasannya daripada pengelasan tanpa menggunakan filler Cu [6].
Penambahan  serbuk  logam  sebagai filler diharapkan  akan  memperbaiki  kualitas  pengelasan  titik yang disesuaikan dengan logam induknya yaitu aluminium. [5].
Dalam  penelitian  yang  berfokus  pada  alumnium  seri  6000  pernah  dilakukan  penelitiannya tentang  kekerasan  berbagai  seri  paduan  aluminium,  hasilnya  dapat  dilihat  bahwa  nilai  kekerasan paling  tinggi  aluminium  seri  6082  terdapat  pada  daerah fusion  zone  (nugget) kemudian  disusul daerah HAZ dan Base Metal (logam induk).[7]

## 2. METODE PENELITIAN DAN MATERIAL
Jenis  aluminium  yang  dipergunakan  dalam  kajian    ini  adalah  seri  1100  dengan  ketebalan  3 mm,pada  penelitian  ini  menggunakan  standar  ASME  QW-462.9  dengan  spesifikasi  dimensi sebagai berikut.Tembaga yang digunakan adalah bagian dalam kabel yang dipotong dan disaring menggunakan mesh yang sudah ditentukan
Gambar 1. Dimensi spesimen ( ASME QW-462.9 standart ) L = Panjang Spesimen 101.6 mm W
= Lebar 25.4 mm
Pemotongan  benda  sesuai  standar  ASME  QW-462.9  Permukaan  benda  kerja  yang  akan  dilas dibersihkan  dari  kotoran  dan  diamplas  untuk  menghilangkan  lapisan  oksida  pada aluminium.Hidupkan mesin las titik. Atur parameter arus dan waktu pengelasan pada panel sesuai dengan  pengelasan  yang  telah  ditentukan.  Arus  yang  digunakan  adalah  9500  A  dengan  waktu  8 detik,  variasi  yang  digunakan  adalah  penambahan  Cu  dengan  ukuran  mesh  40,  50,  dan  60. Sebelum  proses  pengelasan,  spesimen  aluminium  dihaluskan  terlebih  dahulu  dengan  amplas, dengan  tujuan  untuk  menghilangkan  lapisan  oksida  pada  aluminium  yang  dapat  mengganggu proses  pengelasan.  Setelah  pengamplasan  selesai,  proses  selanjutnya  dengan  pengaturan  posisi spesimen  dengan  tipe  tumpang  (lap  joint).  Pengelasan  dilakukan  dengan  cara  spesimen  ditaruh diantara  elektroda  menggunakan  penjepit  dan  ditekan  dengan  kekuatan  maksimal  menggunakan kaki dengan waktu penekanan 8 detik. Hidupkan pompa air untuk saluran pendingin. Tekan tuas pedal kaki pada mesin las titik untuk memulai pengelasan sampai waktu yang ditentukan. Setelah arus  pengelasan  berhenti,  hasil  las  didinginkan  selama  8  detik  dalam  keadaan  posisi  elektroda masih menekan hasil las. Proses 1-3 diulangi hingga semua spesimen dilas menggunakan variasi ukuran mesh yang sudah ditentukan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Hasil Pengujian Tegangan Geser (Shear Tension Test)
Gambar 2 . Grafik nilai kekuatan tarik.
Pada grafik diatas menunjukan semakin besar nilai mesh/semakin kecil ukuran tembaga maka akan  semakin  tinggi  juga  kekuatan  tariknya.  Hal  ini  karena  saat  proses  pengelasan,  tembaga dengan  ukuran  yang  kecil  lebih  cepat  menyatu  dengan  material  alumunium.  Untuk  mesh  40 didapat 556.38 N, untuk mesh 50 739.13 N, dan untuk mesh 60 didapat 1316.10 N.

## 3.2. Hasil Pengujian Kekerasan (Vickers Microhardness)
Pada  penelitian  ini  digunakan  pengujian  kekerasan vickers  microhardness menggunakan indentor intan berbentuk piramida.
Gambar 4 . Grafik nilai kekerasan daerah las pada mesh 50.
Gambar 5 . Grafik nilai kekerasan daerah las pada mesh 60.
Hasil  penelitian  menunjukan  bahwa  terjadi  peningkatan  nilai  kekerasan  di  daerah nugget dibandingkan  dengan  nilai  kekerasan  di  daerah  logam  induk.  Peningkatan  kekerasan  ini disebabkan  karena  pada  daerah nugget yang  paling  besar  menerima  masukan  panas  kemudian disusul daerah HAZ dan daerah logam induk yang tidak menerima panas. Daerah yang menerima panas  tinggi  dan  pendinginan  cepat  akan  mengalami  perubahan  fasa  dan  struktur  mikro.Hal  ini dapat dilihat pada struktur mikro.
Gambar 6. Analisis foto mikro pada mesh 40 dan mesh 60.
Dari  hasil  pengamatan  foto  mikro  menunjukkan  bahwa  perbedaan  strukturmikronya  tidak terlalu  memiliki  perbedaan  karena  menggunakan  logam  induk  yang  sama.  Nilai  kekerasan  pada daerah nugget menunjukkan harga  kekerasan yang paling tinggi diikuti HAZ dan base metal .

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan analisa data dan pembahasan, maka dapat di tarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Semakin besar ukuran angka mesh (semakin kecil ukuran serbuk tembaga) maka semakin besar  kekuatan  tarik  yang  dimiliki,  kekuatan  tarik  paling  tinggi  pada  mesh  60  sebesar 1316.10  N,  kemudian  pada  mesh  50  sebesar  739.13  N,  yang  terakhir  paling  rendah  pada mesh 40 sebesar 556.38 N.
2. Kekerasan  yang  paling  tinggi  terjadi  pada  mesh  60  daerah nugget yakni  99.4  HVN.
Kemudian  pada  bagian  HAZ  ( Heat  affected  zone )  sebesar  67.9  HVN  dan  terakhir  pada bagian logam induk ( base metal) 37.2 HVN .
3. Struktur mikro yang diuji menggunakan pembesaran 100x, dengan hasil  memiliki kesamaan struktur meskipun diberi variasi mesh yang berbeda.

## Ucapan Terima kasih
Penelitian  ini  dibiayai  oleh  Fakultas  Teknik  UMS.  Untuk  itu  saya  mengucapkan  terima  kasih kepada Fakultas Teknik UMS yang telah membiayai penelitian ini melalui program penelitian HIT
Daftar Pustaka:
[1]  Agustriyana, L., Irawan, Y.S., Sugiarto. (2011). PengaruhKuatArusdanWaktuPengelasanPada Proses Las Titik (Spot Welding) TerhadapKekuatanTarikdanMikrostrukturHasil Las dari Baja FasaGanda (Ferrite-Martensite), JurnalRekayasaMesin, Vol.2, p. 175-181
[2] ANSI/AWS/SAE/D8.9 An American National Standard. 1997. Recommended Practies for Test Methods  for  Evaluating  the  Resistance  Spot  Welding  Behavior  of  Automotive  Sheet  Steel Materials, American Welding Society, Miami, p. 33-37
[3]  Aravinthan,  A  and  Nachimani,  C.  2011. Analysis  of  Spot  Weld  Growth  on  Mild and  Stainless steel . Supplement To the Welding Journal, vol.90, (August 2011). p. 143-147
[4]  Arghavani,  M.  dkk.(2016). Role  of  zinc  layer  in  resistance  spot  welding  of  aluminium  to steel. doi:  10.1016/j.matdes.2016.04.033.  Department  of  Materials  Science  and  Engineering,
Sharif University of Technology, P.O. Box 11365-9466, Azadi Ave., Tehran, Iran
[5]  Balasundaram,  R.,  Patel,  V,.  K.,  Bhole,  S.,D.,  Chen  D.,L.  2014. Effect  of  zinc  interlayer  on ultrasonic spot-welded aluminum-to-copper joints.
[6] Charde, N. (2013). Investigating Spot Weld Growth On 304 Austenitic Stainless Steel (2 mm). Journal  of  Engineering  Science  and  Technology  Vol.  8,  No.  1  (2013)  69-76  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
[7] EAA – European Aluminium Association. 1994. Resistance During Spot Welding of Steel and Aluminium . TALAT. 4500.01.03