ANALISIS SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO ALUMINIUM PADUAN Al-Mg-Si HASIL PENGELASAN FRICTION WELDING DENGAN VARIASI KECEPATAN PUTAR
Setyawan F.W 1 ,Dedi Dwilaksana 2
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Jember
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Jember 68121
dwilaksanad@yahoo.com

## ABSTRACT
All metals can be done, but welding on some metals, especially aluminum alloys with certain hard to do welding . Various ways and development has been carried out to obtain an alternative method which can connect  the  hard  metal  welded.  Friction  welding  (friction  welding)  is  one  of  the  solutions  to  solve difficult problems connecting metal done with fusión welding (welding liquid).
Greatly affect the temperature distribution of welding friction welding results, by varying the rotational speed  of  the  obtained  heat  more  evenly.  So  that  welding  can  be  achieved  maximal  results.  From  the results  of  the  largest  study  of  tensile  strength  at  a  speed  of  1169  rpm  is  18.67  MPa,  while  the  tensile strength  of  the  lowest  rotational  speed  of  867  rpm  is  16.38  MPa.  For  the  highest  hardness  values contained in the base metal region (Zud) is 114.5 VHN. while the lowest violence occurred in the HAZ (ZPD) is 52.28 VHN.
Keywords: friction welding, rotation speed, hardness, Al-Mg-Si

## PENDAHULUAN
Semua  logam  dapat  dilakukan  pengelasan  tetapi pada  beberapa  logam  khususnya  alumunium  dengan paduan tertentu sulit dilakukan pengelasan. Alumunium murni  kurang  optimal  dipergunakan  untuk  keperluan teknis. Untuk mengatasinya yaitu dengan menambahkan  paduan  Mg,  Si,  Mn,  Ni,  Zn,  Cu,  yang kemudian  dapat  meningkatkan  sifat  mekanik  seperti ketahanan  korosi,  ketahanan  aus,  dan  koefisien pemuaian yang rendah.
Bermacam cara dan pengembangan telah dilakukan  untuk  mendapatkan  metode  alternatif  yang dapat menyambung logam yang sukar dilas. Pengelasan gesek  ( friction  welding )   merupakan  salah  satu  solusi dalam  memecahkan  permasalahan  penyambungan logam  yang  sulit  dilakukan  dengan fusión  welding (pengelasan  cair).  Pada  pengelasan  gesek  ( friction welding )  proses  penyambungan  logamnya  tanpa pencairan  ( solid  state  process ),  yang  mana  proses pengelasan  terjadi  sebagai  akibat  penggabungan  antara laju  putaran  salah  satu  benda  kerja  dengan  gaya  tekan yang  dilakukan  oleh  benda  kerja  yang  lain  terhadap ujung  benda  kerja  yang  berputar.  Gesekan  yang diakibatkan oleh pertemuan  kedua benda kerja tersebut akan  menghasilkan  panas  yang  dapat  melumerkan kedua  ujung  benda  kerja  yang  bergesekan  sehingga mampu  melumerkan  dan  akhirnya  terjadi  proses penyambungan.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh  kekuatan  tarik  dan  kekerasan  pada  metode friction welding terhadap sifat mekanik dan struktumikro pada aluminium 6061 hasil pengelasan.

## METODOLOGI PENELITIAN
Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah aluminium tipe 6061 yang dipotong dengan panjang 100  mm  pada  chuk  dan  panjang  150  mm  pada holder  sesuai  dengan  Gambar  1.  Kedua  penampang benda  dibubut  untuk  pembuatan  dimensi  supaya pada saat pengelasan tidak terjadi pergeseran antara kedua  permukaan  benda,  kemudian  benda  kerja dipasang pada mesin bubut untuk proses pengelasan friction welding perhatikan Gambar 2.
Gambar 1. Dimensi benda kerja
M esin  bubut  diatur  dengan  variasi  kecepatan 867  rpm,  1169  rpm  dan  1675  rpm.  Setelah  proses friction  welding selesai  benda  kerja  dibersihkan dengan  autosol  kemudian  benda  kerja  dipotong untuk  proses  selanjutnya  yaitu  proses  pemolesan, Terakhir  di  etsa  utuk  pengujian  kekerasan  dan struktur mikro.
Gambar 2. Skema alat friction welding
Dalam  pengujian  nilai  kekeraan  alat  yang digunakan digital  microhardness dengan  tipe  DHV 1000,  Mesin  uji  tarik  adalah  alat  untuk  menguji kekuatan  tarik  benda  yang  sudah  dilakukan  proses friction  welding untuk  mengetahui  nilai  tegangan  dan regangan setiap benda kerja dan alat yang terakhir yang digunakan  adalah  mikroskop  metalografi olympus tipe BX41M  untuk  melihat  struktur  mikro  yang  terjadi setelah proses pengelasan friction welding .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengamatan  struktur  mikro  dilakukan  untuk mengetahui  perubahan  struktur  mikro  yang  terjadi akibat adanya proses  pengelasan dengan metode rotari friction  welding ,  yaitu  di  daerah plasticized  region (Zpl) , the partly deformed region (Zpd) atau HAZ, dan the  undeformed  region  (Zud) atau base  metal .  Pada pengelasan rotary  friction  welding paduan  alumunium 6061  hanya  terjadi  penghalusan  partikel-pertikel  pada daerah stir zone dan tidak terjadi perubahan fase karena pada pengelasan ini tidak menggunakan logam pengisi. Menurut ASM Hand Book Metalography and Microstructures , partikel hitam yang  terdispersi merata pada matriks alumunium adalah Mg 2 Si, sedangkan yang abu-abu  adalah  Fe 3 SiAl 12 seperti  yang  diperlihatkan pada Gambar 3.
Partikel  berwarna  hitam  yang  tampak  pada struktur mikro padsa Gambar 3 adalah Mg 2 Si dan yang berwarna  abu-abu  adalah  Fe 3 SiAl 12 ( ASM  Hand  Book Metalography  and  Microstructures ).  Partikel  ini muncul  karena  pada  komposisi  alumunium  seri  6061 terdapat unsur kandungan Fe 0,677% dan Si 0,65% [1]. Mg 2 Si  adalah  suatu  senyawa  yang  terbentuk ketika  magnesium  bereaksi  mengikat  silikon  yang mengandung presipitat Mg 2 Si lebih keras dan kuat Jadi dapat kita simpulkan semakin banyak unsur paduannya seperti  Mg 2 Si  maka  akan  meningkatkan  kekuatan  dan kekerasan  logam  tersebut.  Karena  struktur  butir  juga memiliki  batas-batas  butir  dan  batas  butir  merupakan rintangan  bagi  pergerakan  dislokasi.  Butir  semakin halus  cenderung  akan  semakin  memperbanyak  batas butir.  Batas  butir  yang  banyak  akan  mengakibatkan gerakan dislokasi semakin sulit yang nantinya juga akan meningkatkan  sifat  mekanik  dari  logam  Sedangkan Fe 3 SiAl 12 muncul  dalam  paduan  AlMgSi  karena terdapat  unsur  Fe  0.67%  dan  Si  0.65%  yang  berikatan
dengan  alumunium  sehingga  akan  terbentuk  fasa Fe 3 SiAl 12 [2]
Gambar 3. Foto mikro dengan daerah Zpd, Zpl dan
Zud

## HASIL UJI TARIK
Gambar  4.  Grafik  kecepatan  putar  terhadap tegangan tarik
Gambar  5.  Grafik  kecepatan  putar  terhadap regangan
Pada  Gambar  4  terlihat  jelas  bahwa  kekuatan tarik (UTS) tertinggi yaitu pada logam induk sebesar
Fe 3 SiAl 12 Mg 2 Si
124  MPa.  Diikuti  proses  pengelasan  menggunakan kecepatan  putar  867  rpm  yaitu  sebesar  16,38  MPa, kemudian  kecepatan  putar  1169  rpm  sebesar  18,67 MPa,  dan  yang  terakhir  kecepatan  putar  1675  sebesar 16,93  MPa.  Dalam  pengujian  sampel  spesimen pengelasan  ini,  kekuatan  tarik  pada  kecepatan  putar 1169  rpm  lebih  baik  dibandingkan  dengan  kecepatan putar  1675  rpm,  hal  ini  disebabkan  pada  kecepatan putar  867  rpm  dan  1675  rpm  mempunyai  volume daerah  porositas  yang  relatif  lebih  luas.  Semakin  besar luas porositas yang terbentuk pada sambungan las akan menyebabkan kekuatan semakin menurun.
Sedangkan  untuk  regangan  pada  Gambar  5 menunjukkan bahwa nilai tegangan mengalami perbedaan  yang  signifikan  juga  dibanding  base metalnya.  Kemudian  pada  proses  pengelasan  nilai regangan  berturut-turut  yaitu  dengan  kecepatan  putar 867  rpm  sebesar  10,3%  dan  1675  rpm  yaitu  sebesar 17,7%,  untuk  pengujian  tarik  ini  regangan  terbesar terjadi pada proses pengelasan dengan  kecepatan putar 1169  rpm  sebesar  19%.  Perbedaan  nilai  tegangan  dan regangan  ini  terjadi  karena  pada  material  hasil  lasan memiliki cacat, baik cacat luar maupun cacat dalam [3].

## HASIL UJI KEKERASAN
Pengujian  kekerasan  ini  dilakukan  pada  tiap spesimen  hasil  pengelasan rotary  friction  welding dengan variasi kecepatan putar permukaan.
Gambar 6. Skema posisi uji kekerasan
Gambar 7.grafik nilai kerasan rata-rata hasil pengelasan rotary friction welding
Dari  grafik  di  atas  menunjukkan  bahwa  di daerah  las  dan  HAZ  pada  pengelasan  terjadi penurunan  yang  cukup  signifikan  dibandingkan material induk logam las. Proses pengelasan dengan menggunakan  kecepatan putar  1169  rpm  memiliki kekerasan   yang  paling  besar.  Sedangkan  kekerasan yang rendah terdapat pada kecepatan putar 867 rpm. Ini dapat terjadi karena heat input  yang besar dapat menghasilkan  bentuk  grain  yang  besar.  Semakin besar  grain  maka  semakin  rendah  kekerasannya (Megantoro,  2011).  Sedangkan  untuk kecepatan putar 867 rpm memiliki kekerasan yang sedikit lebih tinggi dari pada kecepatan putar 1675 rpm.

## KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat ditarik kesimpulan antara lain:
1. Dari pengamatan makro diketahui pada variasi kecepatan  pengelasan  867  rpm  dan  1675  rpm terdapat  cacat.  Cacat  ini  terjadi  akibat  adanya udara/gas yang terperangkap pada saat pengelasan.  Penyebab  lain  porositas  yaitu kelembaban  atmosfir  dan  kontaminasi  bahan lain seperti minyak, pelumas atau kotoran lain. Cacat  porositas  terbesar  terdapat  pada  hasil pengelasan  dengan  kecepatan  pengelasan  867 rpm sebesar 50 %.
2. Hasil pengujian tarik diperoleh bahwa rata-rata Ultimate  Tensile  Strength (UTS)  untuk pengelasan  dengan  menggunakan  kecepatan pengelasan  867  rpm  adalah  16,38  MPa,  untuk kecepatan  pengelasan  1169  rpm  adalah  18,67 MPa,  dan  untuk  kecepatan  pengelasan  1675 rpm  sebesar  16,93  MPa.  Dari  hasil  ini  dapat diketahui  bahwa   kekuatan  tarik  tertinggi (UTS) terbesar terdapat pada proses pengelasan menggunakan kecepatan pengelasan 1169 rpm. 3. Kekerasan  paling  rendah  terdapat  pada  daerah HAZ(Zpd) untuk variasi kecepatan putaran 867 rpm  dengan  hasil  52,28  VHN  dan  kekerasan paling  tinggi  terdapat  pada  daerah  base  metal (Zud) dengan hasil 114,5 VHN.

## SARAN
1. Sebaiknya  anda  melakukan  proses  percobaan pengelasan terlebih dahulu dalam menggunakan material berbeda/khusus mengingat  cukup  sulitnya  proses  pengelasan RFW ini. 2. Perlu adanya pengembangan penelitian khususnya untuk variasi parameter pengelasan pada rotary  friction  welding seperti  variasi diameter benda saat pengelasan.
3. Perlu  adanya  penelitian  untuk  mengetahui distribusi  temperatur  pada  pengelasan rotary friction welding

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Gama,  A.P.,  2013. Analisis  Sifat  Mekanik  dan Struktur  Mikro  Aluminium  Paduan  Seri  6061 Hasil  Pengelasan  Friction  Welding  dengan
Variasi  Sudut. Skripsi.  Jurusan  Teknik  Mesin Universitas Jember : Jember.
[3] Hadi, A., 2012. Analisis Sifat Mekanik dan Struktur Mikro  Aluminium  Paduan  Seri  6061  Hasil Pengelasan  Friction  Welding  dengan  Variasi Friction  Time. Skripsi.  Jurusan  Teknik  Mesin Universitas Jember : Jember.
[3] Wijayanto, J., dan Agdha, A. 2010. Pengaruh Feed Rate  terhadap  Sifat  Mekanik  pada  Pengelasan Friction  Stir  Welding  Alumunium  6110.  Jurnal Kompetensi  Teknik.  Fakultas  Teknik  Universitas
Negeri Semarang : Semarang.