## Penggunaan Las Gesek ( Friction Welding ) Guna Penyambungan Dua Buah Logam Baja Karbon St 42 pada Pengujian Tarik dan Struktur Mikro untuk Spring Pin pada Mobil
Nicky Suwandhy Widhi Supriyanto 1 , I Komang Astana Widhi 2 , Dicky Riyanto Putra 2 1 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Malang, Malang, Indonesia
2 Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional, Malang, Indonesia Email: nicky.suwandhy@polinema.ac.id

## A BSTRAK
Las  Gesek atau Friction  welding adalah  metode pengelasan  yang  mengandalkan  gesekan antara dua bahan logam  yang saling bertemu pada bagian ujungnya dan menghasilkan percikan api, karena gesekan itu sehingga struktur pada bagian logam tersebut berada dititik  leleh dan  menghasilkan penyambungan antara dua buah logam,  kelebihan dari  Las Gesek ini adalah tidak perlu menggunakan logam pengisi seperti elektroda atau stik yang digunakan pada pengelasan lainnya. Pada  kali  ini  penelitian  yang  akan  dilakukan  yaitu  pengelasan  gesek  untuk  penggunaan  spring  pin  pada  mobil.  Pada penelitian kali ini yaitu menggunakan mesin las gesek prototype dengan variasi penekanan yaitu sebesar 5 Bar, 6 Bar, 7 Bar.  Menggunakan  putaran  spindel  sebesar  4953  rpm,  pemanasan  awal  30  detik,  waktu  pengelasan  60  detik,  dan menggunakan  material  baja  ST  42,  adanya  pengujian  yang  akan  dilakukan  yaitu  pengujian  tarik  dan  struktur  mikro. Analisa  yang  akan  dilakukan  untuk  melihat  perubahan  struktur  pada  material  hasil  pengelasan  gesek  untuk  penerapan pada spring pin mobil. Akibat perlakuan panas pengelasan gesek yaitu terjadinya perubahan sifat mekanik pada material baja ST 42. Nilai tertinggi dari hasil pengujian tarik adalah 29,87 kgf/mm². Maka pengelasan gesek dengan menggunakan material baja ST 42 ini bisa sebagai alternatif pengganti dari proses yang selama ini dan dapat digunakan sebagai bahan spring pin untuk mobil.
Keywords Las gesek, Baja ST 42, Uji tarik, Struktur mikro Paper type Research paper

## PENDAHULUAN
Teknologi  pengelasan  gesek  belakangan  ini  berkembang  dengan  pesat  di  bidang  konstruksi,  manufaktur komponen kendaraan, hingga manufaktur komponen elektrik. Pengelasan gesek sudah banyak diaplikasikan dalam dunia industri,  biasanya  diaplikasikan  untuk  menyambungkan  material  aluminium  dan  paduannya,  namun  masih  banyak masalah  pengelasan  yang  harus  diatasi  berkaitan  dengan  prosedur  pengelasan  [3].  Terdapat  banyak  jenis  pengelasan berdasarkan  klasifikasi  cara  kerja  dapat  dibagi  dalam  tiga  kelompok  yaitu  pengelasan  cair,  pengelasan  tekan  dan pematrian.  Selain  itu  teknologi  penyambungan  terbagi  menjadi  2  yaitu Liquid  State  Welding dan Solid  State  Welding . Liquid State Welding adalah proses penyambungan material dengan cara mencairkan dua buah material secara bersamaan sehingga  dapat  menyatu  hingga  merata  contoh  yang  paling  umum  adalah  las  listrik  (SMAW).  Sedangkan Solid  State Welding adalah proses penyambungan yang pada prosesnya material dipanaskan hingga mendekati titik lebur dan tidak sampai mencair, contohnya adalah les gesek atau Friction Welding [9].
Pengelasan gesek ( friction welding ) merupakan teknik pengelasan dengan memanfaatkan panas yang ditimbulkan akibat  gesekan. Permukaan  dari  dua bahan  yang  akan disambung,  salah  satu berputar  sedang  lainnya  diam, dikontakkan oleh gaya tekan. Gesekan pada kedua permukaan kontak dilakukan secara kontinu sehingga panas yang ditimbulkan oleh gesekan  yang  kontinu  akan  terus  meningkat.  Dengan  gaya  tekan  dan  panas  pada  kedua  permukaan  hingga  pertemuan kedua bahan mencapai suhu leleh ( melting temperature ) maka terjadilah proses las [4].
Bila dibandingkan dengan proses penyambungan metode las fusi, ada beberapa keuntungan yang dimiliki dari proses las gesek [7]. Adapun kelebihannya adalah sebagai berikut:
1. Tidak membutuhkan logam pengisi pada proses pengelasan.
2. Tidak ada fluks atau filler logam dan gas yang diperlukan dalam las gesek.
3. Kemungkinan terjadinya inklusi terak dan porositas dapat dihindarkan.
4. Cocok untuk jumlah produksi yang banyak.
5. Lebih ramah lingkungan karena tidak menghasilkan asap atau gas.
6.  Mengurangi  tenaga  kerja  mesin,  biaya  pemeliharaan,  meningkatkan  kapasitas  dan  mengurangi  biaya  perkakas  yang mudah rusak.
7. Memiliki kontrol yang akurat pada toleransi las.
8. Dapat menyambungkan dua material berbeda karakteristiknya.
Baja  St  42  dijelaskan  secara  umum  merupakan  baja  karbon  rendah  yang  disebut  juga  baja  lunak.  Baja  jenis  ini banyak  sekali  digunakan  untuk  pembuatan  baja  batangan,  tangki,  perkapalan,  jembatan,  menara,  pesawat  angkat  dan dalam  permesinan.  Baja  ST  42  banyak  digunakan  untuk  konstruksi  umum  karena  mempunyai  sifat  mampu  las  dan kepekaan  terhadap  retak  las  [11].  Baja  ST  42  berarti  baja  yang  mempunyai  kekuatan  tarik  antara  41kg/mm2  sampai 49kg/mm 2 . Kekuatan tarik ini adalah maksimum  kemampuan sebelum  material  mengalami patah. Kepekaan retak  yang rendah  cocok  terhadap  proses  las  dan  dapat  digunakan  untuk  pengelasan  plat  tipis  maupun  plat  tebal  sehingga  baja  ini dipilih sebagai material las pada penelitian ini.

## M ETODE

## Persiapan Spesimen Uji
Sebelum memulai pengujian, Menyiapkan material Baja ST 42 yang berdiameter 20 mm, dan memilki panjang 220 mm, kemudian baja ST 42 dibagi menjadi dua bagian yang sama panjannya dan pada permukaan ujung material harus rata karena mempengaruhi laju gesekan pada saat pengelasan gesek.
Gambar 1. Material baja ST 42.
Gambar 2. Material Baja ST 42 yang sudah di potong
Gambar 3 Proses meratakan permukan pada baja ST 42
Sebelum melakukan pengujian untuk tahap selanjutnya yang akan dilakukan yaitu mempersiapkan mesin las gesek dan  uji  coba  fungsi.  Persiapan  dan  penelitian  dilaksankan  di  Laboratorium  Proses  Produksi  Mesin  Institut  Teknologi Nasional Malang. Untuk selanjutnya melakukan uji coba mesin las gesek adalah sebagai berikut:
1. Tahap menentukan kecepatan spindel pada mesin las gesek.
Gambar 4. Mengukur Putran Spindel menggunakan Tacometer
2. Tahap melihat kepresisian material pada cekam mesin las gesek.
Gambar 5. uji coba kepresisian mesin las gesek.

## 3. Tahap  uji coba penekanan pada mesin las gesek

## Proses Pembuatan Spesimen dan Pengujian
Proses pengelasan gesek dimulai dengan memasang baja ST 42 yang sudah di potong sesuai ukuran ke cekam pada mesin las gesek dengan menggunakan kunci T khusus. Sebelum proses pengelasan dilakukan pemanasan awal selama 30 detik pada sisi ujung temu material Baja ST 42. Proses pengelasan dilakukan selama 60 detik dengan penekanan 5 Bar, 6 Bar,  dan  7  Bar.  Beikut  gambar  proses  pengelasan  gesek  Baja  ST  42  dengan  menggunakan  mesin  las  gesek  Institut Teknologi Nasional
Gambar 7. Proses pengelasan .

## A NALISIS DAN PEMBAHASAN

## Hasil Uji Tarik
Setelah dilakukan pengelasan maka diperoleh sampel dengan 3 variasi yang berbeda yaitu dengan penekanan (5 bar, 6 bar, 7 bar), dan masing-masing sampel dibuat 3 rangkap agar bisa menjadi perbandingan. Berikut adalah tabel hasil uji tarik.:
Tabel 1. Data Hasil Pengujian Tarik Variasi Jumlah Spesimen Area (mm 2 ) Force Ultimate Elongation Stress Strain Tensile Strength Tekanan (kgf) (mm) (MPa) (%) (kgf/ mm 2 ) 5 BAR A 122,66 1721 4,60 137,6 9,20 14,03 B 122,66 1934 4,24 154,7 8,48 15,76 C 122,66 1586 5,04 126,9 10,08 12,93 Rata-rata 1747 4,62 139,7 9,25 14,24 6 BAR A 122,66 1970 3,75 157,6 7,50 16,06 B 122,66 2238 3,23 178,9 6,46 18,24 C 122,66 2151 3,36 172,0 6,72 17,53 Rata-rata 2119,6 3,44 169,5 6,89 17,27 7 BAR A 122,66 3355 6,25 268,3 12,51 27,35 B 122,66 2376 3,93 190,0 7,86 19,37 C 122,66 3664 4,96 293,0 9,93 29,87 Rata-rata 3131,6 5,04 250,4 10,1 25,53
Gambar 8. Grafik hubungan variasi terhadap Tensile Strength
Cara menentukan kombinasi level faktor yang optimal hasil uji tarik baja ST 42 dilakukan dengan menghitung rata-rata eksperimental untuk setiap level faktor. Dikarenakan karakteristik dan kualitas hasil uji tarik baja ST 42 pada pengelasan gesek adalah “larger is better” , maka level faktor yang memiliki nilai rata-rata yang lebih besar yang terpilih sebagai level optimal. Berdasarkan pada Tabel 1 di atas, dapat dilihat bahwa nilai rata-rata data eksperimen awal yang mendekati nilai karakteristik larger is better adalah hasil uji tarik baja ST 42 pada pengelasan gesek adalah variabel tekanan hidrolik 7 Bar. Pada  variasi  tekanan  didapatkan  nilai  rata-rata  kekuatan  tarik  pada  tekanan  7  Bar  adalah  sebesar  3131,6  kgf/mm 2 ,  nilai rata-rata kekuatan tarik pada tekanan 6 Bar adalah sebesar 2119,6 kgf/mm 2, dan nilai rata-rata kekuatan tarik pada tekanan 5 Bar adalah sebesar 1747 kgf/mm 2 .
Kekuatan  tarik  tertinggi  diperoleh  pada  tekanan  7  Bar  karena  pada  pengelasan  dengan  variasi  tekan  dibawah  7  Bar memerlukan waktu lebih lama agar dapat mencapai panas yang cukup untuk proses pengelasan gesek. Tekanan gesek yang semakin besar akan mempercepat pembangkitan panas serta mengakibatkan terjadinya perubahan ukuran butiran di daerah HAZ.  Hal  tersebut  menyebabkan  naiknya  kekuatan  tarik  dari  sambungan  las  [6].  Dari  grafik  hubungan  antara  kekuatan tarik  maksimum  sambungan  terhadap  pengelasan  gesek,  menunjukan  bahwa  dengan  semakin  lamanya  waktu  gesek, kekuatan tarik sambungan akan menguat sampai nilai maksimum dan kemudian kekuatan kembali menurun karena adanya peregangan [2]. Dalam penelitian ini juga dimungkinkan masih dapat mencapai temperatur yang lebih tinggi lagi namun juga  ada batasnya  sehingga  akan  turun juga.  Naiknya  temperatur  akan  berpengaruh terhadap  nilai  upset.  Semakin  tinggi waktu gesek semakin tinggi temperatur juga semakin tinggi nilai upsetnya [1]

## Hasil Pengujian Struktur Mikro
Pengamatan uji struktur mikro di lakukan pada bagian zona las, zona HAZ, dan raw material spesimen 5 bar, 6 bar, dan 7 bar. Pengujian ini dilakukan dengan tujuan untuk  melihat fase apa yang terjadi setelah dilakukannya pengelasan. Pada  hasil  perbesaran  965x  dapat  dilihat  fase  struktur Perlite dan Ferit yang  terkandung  dari  hasil  pengelasan  gesek, pada foto mikro terlihat struktur yang berwarna hitam yaitu Perlite dan yang berwarna putih yaitu ferit. Berikut dibawah ini adalah Hasil pengamatan Struktur Mikro:
Tabel 2. Hasil uji foto mikro
Tabel 3. Rata – rata ferit dan perlit hasil pengamatan struktur mikro pada bagian Zona Las
No PENEKANAN STRUKTUR MIKRO PERBESARAN 965x Zona Las                                         Zona Haz                                 Zona RAW 1 5 BAR 2 6 BAR 3 7 BAR No VARIASI TEKANAN PERLIT (%)
FERIT (%) 1 5 BAR 49,800 50,200 2 6 BAR 70,456 29,544 3 7 BAR 69,074 30,926
Gambar 9. Grafik Hubungan Variasi Tekanan Pada Zona Las Dengan Perlite dan Ferit.
Tabel 4. Rata – rata ferit dan perlit hasil pengamatan struktur mikro pada bagian Zona Haz:
Gambar 9 Grafik Hubungan Variasi Tekanan Pada Zona Las Dengan Perlite dan Ferit.
Merujuk dari data tabel 3 rata-rata perlit dan ferit pengujian struktur mikro pada daerah las terlihat jumlah persentase kandungan struktur ferit lebih sedikit dibandingkan dengan presentanse perlit sehingga kita dapat menganalisa bahwa pada daerah las variasi 6 Bar memiliki kualitas nilai kekerasan yang cukup baik. Sedangkan pada variasi 5 Bar memiliki nilai perlit yang lebih sedikit dibandingkan dengan nilai ferit sehingga memiliki kualitas nilai kekerasan yang kurang baik. Dari data Tabel 4 rata-rata pengujian struktur mikro pada daerah Haz dapat dilihat hasil struktur mikro perlite dan ferit dengan jumlah  persentase  kandungan  struktur  ferit  lebih  sedikit  dibandingkan  dengan  persentase  perlit  sehingga  kita  dapat menganalisa  bahwa  pada  daerah  las  variasi  7  Bar  memiliki  kualitas  nilai  kekerasan  yang  cukup  baik.  Sedangkan  pada variasi  5  Bar  memiliki  nilai  perlit  yang  lebih  sedikit  dibandingkan  dengan  nilai  ferit  sehingga  memiliki  kualitas  nilai kekerasan yang kurang baik.
Pada  daerah  batas  sambungan  mengalami  proses  pemanasan  dengan  temperatur  yang  lebih  tinggi  dan  juga  laju pendinginan yang lebih cepat jika dibandingkan pada daerah HAZ dan base metal. Tingginya temperatur dari panas yang dibangkitkan, dan laju pendinginan yang terjadi, meyebabkan ukuran butiran pada daerah sekitar batas sambungan lebih kecil  dan  merata,  jika  dibandingkan  dengan  ukuran  butiran  pada  daerah  HAZ.  Ukuran  butiran  pada  base  metal,  lebih besar dari ukuran butiran di daerah HAZ. Perubahan ukuran butiran ini, menyebabkan perubahan pada sifat mekanis dari logam induk pada daerah HAZ dan daerah di sekitar batas sambungan [8] . Perubahan sifat mekanik sangat berpengaruh terhadap  struktur  mikro,  begitu  pula  sebaliknya.  Sifat  mekanik  juga  dapat  berubah  jika  dipengaruhi  oleh  3  hal  yaitu perubahan  komposisi  bahan,  perlakuan  panas  yang  terjadi,  lalu  bermacam  proses  fabrikasi  yang  terjadi  pada  material tersebut [5]. Untuk setelah dilakukannya pengelasan gesek material mengalami perubahan struktur mikro dan distribusi kekerasan karena pada proses friction welding mengalami perlakuan panas akibat gesekan lalu pemberian tekanan tempa
No VARIASI TEKANAN PERLIT (%) FERIT (%) 1 5 BAR 38,160 61,840 2 6 BAR 57,267 42,733 3 7 BAR 77,678 22,322
[10]. Pada semua hasil foto struktur mikro dapat dilihat bertambahnya butiran perlit pada pengelasan gesek baja ST 42. Hal  ini  disebabkan  akibat  suhu  pengelasan  logam  dapat  merubah  butiran  perlit  dan  ferit.  Pengamatan  struktur  mikro dilakukan  untuk  melihat  struktur  kristal  pada  spesimen  hasil  friction  welding.  Pada  pengujian  ditemukan  struktur  yang terbentuk  pada  spesimen  adalah  fasa  ferit  dan  perlit yaitu  semakin  sedikit  jumlah  presentase  butiran  perlit,  semakin menurun  pula  kekuatan  dari  material  tersebut.  Karena  sifat  butiran  perlit  yang  lebih  kuat,  keras  dan  sedikit  getas. Sedangkan  jumlah  presentanse  struktur  ferit  yang  ditampilkan  semakin  banyak  dengan  sifatnya  lunak  dan  ulet  yang membuat kekuatan material kurang kuat dari pada yang lebih banyak butiran perlitnya

## K ESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  pada  pengaruh  variasi  tekanan  hidrolis  terhadap  hasil pengelasan gesek baja ST 42 yang didapat adalah:
a. Tenekanan  hidrolis  yang  paling  berpengaruh  terhadap  kekuatan  tarik  hasil  pengelasan  gesek  baja  ST  42  adalah spesimen penekanan 7 Bar.
b. Spesimen yang paling berpengaruh tingkat keuletannya terhadap pengujian foto mikro pada area las hasil pengelasan gesek baja ST 42 adalah spesimen penekanan 6 Bar.
c. Spesimen  yang  paling  berpengaruh  tingkat  keuletannya  terhadap  pengujian  foto  mikro  pada  area  Haz  hasil pengelasan gesek baja ST 42 adalah spesimen penekanan 7 Bar.

## R EFERENCES
[1] Budiman, Haris. 2016. Analisis Pengujian Tarik (Tensile Test) Pada Baja St37 Dengan Alat Bantu Ukur Load Cell . Jurnal J-Ensitec: Vol 03 No. 01.
[2] Carol,  J.,  Pah,  A.,  Irawan,  Y.  S.,  Suprapto,  W.,  Mesin,  T.,  Teknik,  F.,  Brawijaya,  U.,  Mt,  J.,  Malang,  H.,  &  Timur-indonesia,  J.  (2018). Sambungan Paduan Aluminium Dan Baja Karbon Pada Pengelasan Gesek Continuous Drive . 9 (1), 51–59.
[3] Haryanto, Poedji, Rifky Ismail, Jamari dan Sri Nugroho. 2012. Pengaruh Gaya Tekan, Kecepatan Putar, Dan Waktu Kontak Pada Pengelasan Gesek Baja St60 Terhadap Kualitas Sambungan Las.
[4] Husodo,  N.,  Sanyoto,  B.  L.,  Setyawati,  S.  B.,  &  Mursid,  M.  (2013).  Penerapan  Teknologi  Las  Gesek  (Friction  Welding)  dalam  Rangka Penyambungan Dua Buah Logam Baja Karbon St41 pada Produk Back Spring Pin. Jurnal Energi Dan Manufaktur , 6 (1), 43–52.
[5] Kirono, Sasi dan Azhari Amri. TanpaTahun. Pengaruh Tempering Pada Baja St 37 Yang Mengalami Karburasi Dengan Bahan Padat Terhadap Sifat Mekanis Dan StrukturMikro. Jakarta : Universitas Muhammadiyah Jakarta.
[6] Mizhar, Susri dan Ivan Hamonangan Pandiangan. 2014. Pengaruh Masukan Panas Terhadap Struktur Mikro, Kekerasan dan Ketangguhan pada Pengelasan Shield Metal Arc Welding (SMAW) dari Pipa Baja Diameter 2,5 Inchi . Jurnal DinamisVol.II, No.14.
[7] Nur Husoso1)*, B. L. (2013, April). Penerapan Teknologi Las Gesek (Friction Welding) dalam Rangka Penyambungan Dua Buah LogamBaja Karbon St41 Pada Produk Back Spring Pin . Jurnal Energi Dan Manufaktur, 6, 43.
[8] Pah,  Jack  Carol  Adolf,  dkk.  2018. Pengaruh  Waktu  dan  TekananGesek  Terhadap  Kekuatan  Tarik  Sambungan  Paduan  Aluminium  dan  Baja Karbon pada PengelasanGesekContinous Drive . Malang : Universitas Brawijaya.
[9] Setyawan, P. E., Irawan, Y. S., & Suprapto, W. (2014). Kekuatan Tarik Dan Porositas Hasil Sambungan Las Gesek  Aluminium 6061 Dengan Berbagai Suhu Aging. Rekayasa Mesin , 5 (2), 141–148.
[10]  Sanyoto,  B.  L.,  Husodo,  N.,  Bangun,  S.,  &  Mahirul,  S.  (2012).  Penerapan  Teknologi  Las  Gesek  (  Friction  Welding  )  Dalam  Proses Penyambungan Dua Buah Pipa Logam Baja Karbon Rendah. Jurnal Energi Dan Manufaktur , 5 (Oktober), 51–60.
[11]  Yusra M. Nur, Rifelino, Jasman, Hendri Nurdin 2021. Analisa Kekuatan Tarik Hasil Sambungan Pengelasan Gesek Pada Baja ST 42 . Padang : Universitas Negeri Pada .