2548-1398 Published by: Ridwan Institute
Syntax Literate : Jurnal Ilmiah Indonesia p–ISSN: 2541-0849 e-ISSN : 2548-1398 Vol. 6, Special Issue No. 2, Desember 2021

## ANALISIS  PARAMETER  PENGELASAN  ROTARY  FRICTION  WELDING PADA MATERIAL S45C

## Jerramey  P. P., M. Sobron Y. Lubis, Rosehan
Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara, Jakarta, Indonesia Email: Jerramey.515160027@stu.untar.ac.id, Sobronl@ft.untar.ac.id, Rosehan@ft.untar.ac.id

## Abstrak
Dalam  industri  logam,  material  berbentuk  silinder  padat  sangat  dibutuhkan. Masih  sulit  untuk  menggabungkan  bahan  silinder  padat  saat  menggunakan pengelasan  fusi.  Kesulitan  dalam  membuat  sambungan  tersebut  dapat  diatasi dengan  melakukan  Rotary  Friction  Welding  (RFW).  RFW  ini  juga  dapat dilakukan dengan menggunakan mesin bubut yang tersedia dengan menentukan parameter  pengelasan  yang  tepat  agar  mendapatkan  hasil  yang  terbaik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui parameter yang dominan pada proses las  gesek.  Penelitian  ini  menggunakan  data  sekunder  yang  diperoleh  dengan mengumpulkan  jurnal-jurnal  yang  memiliki  hubungan  dengan  penelitian. Perbandingan dua data sekunder digunakan untuk menunjukkan korelasi antara varian yang paling dominan dan paling efektif. Metode analisis varians (Anova) digunakan  untuk  memperoleh  nilai  korelasi  dari  grafik  koefisien,  plot probabilitas  normal  tegangan  tarik  maksimum,  dan  signifikansi  data  penelitian ini.  Waktu  gesekan  merupakan  variabel  yang  paling  signifikan  karena  korelasi antara  waktu  gesekan  dan  kecepatan  putaran  berpengaruh  dominan  terhadap kekuatan tarik  maksimum,  semakin  lama  waktu  gesekan  dilakukan  pada  benda kerja maka semakin tinggi kekuatan tarik Ultimate benda kerja.
Kata  Kunci :  pengelasan  gesekan;  variasi  waktu  gesekan;  kekuatan  tarik;  baja  S45C; analisis varians

## Abstract
In  the  metal  industry,  solid  cylindrical  materials  are  needed  a  lot.  It  is  still difficult to join solid cylindrical materials when using fusion welding. Difficulty in making these connections can be overcome by doing Rotary Friction Welding (RFW). This RFW can also be done using the available lathe by determining the right  welding  parameters  in  order  to  get  the  best  results.  This  study  aims  to determine  the  dominant  parameter  in  the  friction  welding  process.  This  study uses  secondary  data  obtained  by  collecting  journals  that  have  a  relationship with  the  research.  Comparison  of  two  secondary  data  is  used  to  show  the correlation  between  the  most  dominant  and  effective  variants.  The  method  of analysis of variance (Anova) was used to obtain the correlation value from the coefficient graph, the normal probability plot of the maximum tensile stress, and the  significance  of  this  research  data.  Friction  time  is  the  most  significant
variable because the correlation between friction time and rotation speed has a dominant effect on the maximum tensile strength, the longer the friction time is carried  out  on  the  workpiece,  the  higher  Ultimate  tensile  strength  of  the workpiece.
Keywords: friction  welding;  friction  time  variation;  tensile  strength;  S45C  steel; analysis of variance
Received: 2021-10-20; Accepted: 2021-11-05; Published: 2021-11-20

## Pendahuluan
Proses  pengelasan  gesek  (friction  welding)  adalah  metode  penyambungan  dua buah material logam. Dalam metode ini panas dihasilkan dari perubahan energi mekanik kedalam  energi    panas    pada    bidang  interface  benda  kerja  karena  adanya  gesekan selama  gerak  putar  dibawah  tekanan/gesekan (Anam,  Syuhri,  &  Sutjahjono,  2018) . Beberapa keuntungan dari friction welding ini adalah penghematan material dan waktu untuk  penyambungan  dua  material  yang  sama  maupun  berbeda.  Sedangkan  parameter proses  yang  penting  adalah  waktu  gesekan,  tekanan  gesekan,  waktu  tempa,  tekanan tempa dan kecepatan putar (Fatha, 2019) .
Pada  pengelasan  gesek  (friction  welding)  proses  penyambungan  logamnya tanpa pencairan  (solid  state  proses)  yang  mana  proses  pengelasan  terjadi  sebagai  akibat penggabungan antara laju  putaran  salah satu benda kerja yang berputar. Gesekan yang diakibatkan oleh pertemuan kedua benda kerja tersebut akan menghasilkan energi panas yang  dapat  melumerkan kedua ujung benda kerja yang bergesekan sehingga   mampu melumer  dan  akhirnya  terjadi  proses  penyambungan.  Pengelasan  gesek  (friction welding)  terjadi  beberapa  fenomena  fisik  seperti  perubahan  panas  akibat  gesekan deformasi  plastis  dan  sebagainya.  Adapun  parameter  penting  dalam  proses  pengelasan gesek  (friction  welding)  meliputi  friction  time,  rotational  speed,  dan  friction  pressure. Parameter- parameter yang ditunjukkan diatas akan berpengaruh terhadap sifat mekanik hasil sambungan las gesek (Saputra & Syarief, 2014) .
Metode  anova    ( analysis    of    variance )  adalah  metode  statistik  yang  digunakan sebagai pengujian untuk memperkirakan variabel data yang lebih dominan berdasarkan hubungan  antara  variabel  lainnya.  Metode  anova  dapat  membantu  secara  produktif selama  penelitian  dan  pengembangan  supaya  dapat  menghasilkan  dengan  cepat sehingga optimal dalam proses friction welding (Wisnujati & Kartika, 2017) .
Manfaat dari penelitian “Analisis Parameter Pengelasan Rotary Friction Welding Pada  Material  S45C”  adalah  sebagai  referensi  dibidang  industri,  untuk  mencari kekuatan  tegangan  maksimal  yang  diinginkan  ketika  melakukan  friction  welding menggunakan mesin bubut.

## Metode Penelitian
Metode  penelitian  yang    digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  metode eksperimen. Data  yang  diperloleh diolah menggunakan metode Anova yang kemudian dibuat  menjadi  bentuk  grafik,  sehingga  dapat  dianalisa  perubahan  kekuatan  tarik maksimal  dari  masing  masing  data.  Dalam  pembuatan  analisa  yang  telah  dibuat berdasarkan  data  dan  grafik  yang  sudah didapat  untuk  dijadikan  kesimpulan.  Dibawah ini adalah  flowchart eksperimen yang dilakukan.

## Gambar 1 Flowchart Pengambilan Data

## Peralatan dan Bahan
Peralatan dan bahan yang digunakan dalam pengujian ini, yaitu:
1. Mesin  bubut  sebagai  mesin  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  untuk melakukan proses friction welding.
2. Penjepit atau chuck pada mesin bubut digunakan untuk mencekam atau menjepit spesimen    agar  tidak  bergerak  saat  chuck  berputar  untuk  proses  pengelasan berlangsung.
3. Penjepit spesimen tidak berputar digunakan untuk menjepit spesimen yang tidak berputar yang nantinya menekan spesimen untuk proses pengelasan.
4. Gergaji  mesin  digunakan  untuk  memotong  benda  kerja  secara  otomatis  sesuai ukuran yang ditetapkan.
5. Jangka  Sorong  digunakan  untuk  mengukur  diameter  benda  kerja  sebelum  dan sesudah melakukan proses rotary friction welding.
6. Baja S45C berfungsi sebagai spesimen penelitian
Komposisi Baja S45C (Mishra & Ma, 2005) Material Carbon (C) % Iron (Fe) % Mangan (Mn) % Fosfor (P) % Sulfur (S) % S45 C 0.42- 0.50 97. 74 0.50- 0.80 0.0 35 0.0 35 Tabel 2 Sifat Mekanis S45C (Mishra & Ma, 2005) Sifat mekanik Nilai Kekuatan tarik 640-850 (MPa) Kekerasan 190-270 (BHN) Kekuatan yield 500-600 MPa Modulus elatisitas 190-210 GPa

## Perolehan Hasil Data
Data yang diperoleh dapat dilihat pada tabel di bawah ini:
Table 3

## Hasil Percobaan Tegangan Tarik Maksimal
Percobaan Parameter friction UTS (MPa) N (r) Waktu P f (M) 1 100 70 70 30.29 2 100 70 70 38.39 3 100 100 70 44.47 4 100 100 70 55.91 5 100 130 70 65.54 6 100 130 70 70.31 7 250 70 70 32.81 8 250 70 70 41.58 9 250 100 70 58.17 10 250 100 70 60.56 11 250 130 70 71 12 250 130 70 76.15
Berikut  merupakan  data  tegangan  tarik  maksimal  yang  didapatkan  saat melakukan  pengujian  metode  anova.  Gambar  2,  Table  4,  dan  5  menunjukkan  nilai presentase efek uji kontribusi yang paling besar dari variabel bebas secara individu.

## Gambar 2

## Normal Probality Plot tegangan maksimal Data Satu
Pada  gambar  grafik  normal  probality  plot  kekuatan  tegangan  tarik  maksimal diatas  membandingkan  hasil  metode  anova  dengan  hasil  metode  eksperimental.    Hal tersebut    dapat  dilihat  jika  titik  yang  ada  pada  gambar  grafik  normal  probality  plot kekuatan tegangan tarik maksimal semakin dekat dengan garis maka perhitungan pada metode  anova  berjalan  normal,  jika  titik  terlalu  jauh  dari  garis  maka  data  hasil percobaan tersebut perlu diulang kembali dikarenakan memiliki angka yang tidak sesuai dengan  perhitungan  anova.  Berdasarkan  gambar  2  uji  normalitas  pada  data  satu,  titik- titik  yang  ada  mengikuti  garis  diagonal  yang  mengarah  keatas,  yang  berarti  ada hubungan positif antara variabel X dan Y.
Jika  nilai  P-Value  <  0.05  berarti  variabel  independen  memiliki  pengaruh terhadap variabel  dependen.

## Table 4 Uji Kontribusi Tegangan Tarik Maksimal Data Satu
Berdasarkan tabel 4 dapat dilihat bahwa nilai P-Value variabel n lebih kecil dari 0.05 yakni 0.004 < 0.05 lalu nilai P-Value waktu gesek lebih kecil dari 0.05 yakni 0.000 <  0.05  Dan  nilai  P-Value    Pf    lebih    besar    dari    0.05    yakni  0.356  >  0.05.  Dengan demikian  dapat  diketahui  bahwa  n,  Pf  dan  waktu  gesek  memiliki  pengaruh  terhadap tegangan  maksimal.  sedangkan  Pf  kurang  berpengaruh  terhadap  kekuatan  tegangan maksimal. Berdasarkan tabel 4 dapat dilihat  bahwa  nilai  f-value  yang terbesar adalah
variabel  waktu  gesek.  Dengan  demikian  dapat  diketahui  bahwa  waktu  gesek  memiliki pengaruh yang paling dominan.

## Tabel 5

## Model Summary Tegangan Tarik Data Dua
Berdasarkan  tabel  5  dapat  dilihat  bahwa  R-sq  adalah  sebesar  94.90%  yang berarti pengaruh variabel X (n, waktu gesek, dan Pf) secara simultan memiliki pengaruh sebesar  94.90%  terhadap  variabel  Y  (tegangan  tarik  makismal). Model  summary digunakan  untuk  mengetahui  pengaruh  parameter  friction  welding  terhadap  tegangan tarik makismal pada data percobaan yang dilakukan,  semakin besar persen pada R-sq. Maka data tersebut dianggap akurat.

## Hasil dan Pembahasan
Hasil dari tabel perolehan data kemudian dibuat grafik untuk dilakukan analisa. Berikut merupakan grafik pada data satu.

## Grafik 1

## Variasi Waktu Gesek Dan RPM Terhadap Tegangan Tarik Maksimum Data Satu
Dapat    dilihat    dari    grafik    diatas    dengan  waktu    gesek    dan    kecepatan    putar yang semakin  tinggi  maka  nilai  tegngan tarik  maksimal  akan   semakin   baik. Dari percobaan pertama menggunakan waktu gesek (70s) dan kecepatan putar (2500 r/min) memiliki  nilai    tegangan tarik  permukaan  paling  tinggi  (41.58  MPa),  kemudian  waktu gesek  ditingkatkan  menjadi    (100s)    nilai  tegangan  tarik  meningkat  menjadi  (60.56 MPa). Berikut waktu gesek (130s) memiliki nilai tegangan tarik yang paling baik yaitu
80 70 76. 15 60.56 60 55 41.58 38. 1000 r/min 2500 r/min Log. (1000 r/min) Log. (2500 r/min)
(76.15  MPa),  maka  waktu  gesek  dan  kecepatan  putar  yang  semakin  tinggi  kekuatan tegangan tarik akan semakin baik.

## Grafik 2

## Variasi Waktu Gesek Dan Rpm Terhadap Tegangan Tarik Maksimum Data Dua
Dapat  dilihat  dari  grafik  diatas  dengan  waktu  gesek  dan  kecepatan  putar  yang semakin  tinggi  maka  nilai  tegngan  tarik maksimal  akan  semakin  baik.  Dari  percobaan kedua menggunakan waktu gesek (70s) dan kecepatan putar (2500 r/min) memiliki nilai tegangan  tarik  permukaan  paling  tinggi  (42.07  MPa),  kemudian  waktu  gesek ditingkatkan  menjadi  (100s)  nilai  tegangan  tarik  meningkat  menjadi  (52.49  MPa). Berikut waktu gesek (130s) memiliki nilai tegangan tarik yang paling baik yaitu (83.71 MPa), maka waktu gesek dan kecepatan putar yang semakin tinggi kekuatan tegangan tarik akan semakin baik.

## Kesimpulan
Berdasarkan  anova  dapat  diketahui  bahwa  pada  kedua  parameter    yaitu  waktu gesek dan kecepatan putar memiliki korelasi yang sangat signifikan pada tegangan tarik maksimal, dengan meningkatkan waktu gesek dan meningkatkan kecepatan putar akan memperbesar nilai tegangan tarik maksimal.
Pada  tegangan  tarik  maksimal,  parameter  friction  welding  yang  paling berpengaruh adalah waktu gesek (130s), variabel kedua yang paling berpengaruh adalah kecepatan putar (2500 r/min), dan variabel terakhir yang paling berpengaruh adalah Pf (70 MPa ).
Waktu  gesek  paling  berpengaruh  karena  korelasi  antara  Waktu  gesek  dan kecepatan  putar  mempengaruhi  kekuatan  tarik  maksimal,  semakin  tinggi  waktu  gesek pada  benda  kerja  menghasilkan  kekuatan  tarik  maksimal  semakin  baik,  dan  kecepatan putar semakin tinggi menghasilkan kekuatan tarik maksimal semakin baik.
83. 52. 6 42.
48.
1000 r/min 2500 r/min 33. Log. (1000 r/min) Log. (2500 r/min) Waktu Gesek (s)

## BIBLIOGRAFI
Anam,  Khairul,  Syuhri,  Ahmad,  &  Sutjahjono,  Hary.  (2018).  Pengaruh  Waktu  Tempa dan  Tekanan  Tempa  Terhadap  Sifat  Mekanik  Aisi  1045  Pada  Proses  Friction Welding. STATOR:  Jurnal  Ilmiah  Mahasiswa  Teknik  Mesin , 1 (1),  95–99. Google Scholar
Fatha,  Fathurohman.  (2019). OPTIMASI  SAMBUNGAN  ROTARY  FRICTION WELDING  (RFW)  PADA  ALUMINIUM  DENGAN  VARIASI  BENTUK  PROFIL SAMBUNGAN . Google Scholar
Mishra,  Rajiv  S.,  &  Ma, Z.  Y.  (2005).  Friction  stir  welding and  processing. Materials Science and Engineering: R: Reports , 50 (1–2), 1–78. Google Scholar
Saputra,  Hendi,  &  Syarief,  Akhmad.  (2014).  Analisis  pengaruh  media  pendingin terhadap kekuatan tarik baja st37 pasca pengelasan menggunakan las listrik. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Unlam , 3 (2), 91–98. Google Scholar
Wisnujati, Andika, & Kartika, Rivaldy M. (2017). Analisis Nyala Torch Oksidasi Pada Oxy-Acetylene  Terhadap  Sifat  Fisik  Dan  Mekanik  Sambungan  Las  Pelat  Baja Karbon Rendah. Semesta Teknika , 20 (1), 89–96. Google Scholar

## Copyright holder:
Jerramey  P. P., M. Sobron Y. Lubis, Rosehan (2021)
First publication right: Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: