Robby Eriend (0910912021)

TUGAS AKHIR

POTENSI PENYAMBUNGAN ANTARA AA 5052 DENGAN AISI 1045

MENGGUNAKAN FREE VACUUM DIFFUSION BONDING

DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SYARAT KELULUSAN PENDIDIKAN TINGKAT STRATA I

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN UNIVERSITAS ANDALAS

Oleh:

Nama : Robby Eriend

No. BP : 0910912021

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2014

Untaian nasihat, dorongan semangat, dan doa yang tiada henti

Yang menguatkan secercah harapan ketika rintangan datang

Sehingga untaian kata ini tersusun rapi menjadi sebuah karya

Yang dipersembahkan untuk ayah, ibu, dan kakak.

ABSTRAK

Penyambungan untuk logam - logam yang berbeda jenis banyak digunakan untuk

komponen komponen yang membutuhkan kedua sifat dari logam yang disambung. Friction

welding merupakan salah satu contoh dari proses pengelasan padat yang digunakan untuk

penyambungan logam yang berbeda jenis. Beberapa kelemahan dari hasil sambungan

friction welding ini masih ditemui diantaranya, terjadinya perubahan dimensi dari hasil

sambungan, perlunya proses penyelesaian lanjutan setelah proses penyambungan,

terdapatnya logam yang terbuang pada proses penyambungan, serta tidak fleksibel pada

beberapa kondisi sambungan yang membutuhkan ketelitian tinggi. Penyambungan presisi

untuk komponen-komponen yang membutuhkan ketelitian tinggi hanya bisa dilakukan

dengan penyambungan difusi. Berhubung proses penyambungan difusi membutuhkan

peralatan yang mahal serta biaya produksi yang tinggi (listrik dan waktu proses), maka

penyambungan difusi dengan tungku perlakuan panas menjadi menarik untuk digunakan.

Perlindungan proses pada penyambungan difusi menggunakan tungku perlakuan panas bisa

dilakukan dengan mengalirkan gas pelindung argon untuk menekan induksi oksigen ke

daerah sambungan. Proses penyambungan ini biasa dikenal sebagai free vacuum diffusion

bonding. Ketersambungan logam berbeda jenis dengan free vacuum diffusion bonding ini

perlu di amati dan diteliti.

Material yang digunakan pada penelitian ini adalah aluminium AA 5052 baja AISI

1045. Tekanan kontak pada sambungan diberikan melalui hydraulic press sebesar 94 MPa

dengan temperatur pemanasan yang diatur pada tungku perlakuan panas sebesar 490oC.

Debit aliran gas pelindung digunakan sebagai variasi pengujian yaitu tanpa argon, argon

aliran 1 liter/menit (lpm), dan argon aliran 3 liter/menit (lpm).

Hasil sambungan yang didapatkan antara AA 5052 AISI 1045 menggunakan

metode free vacuum diffusion bonding dengan tiga buah variasi aliran gas argon masih

belum baik, dimana hanya pada variasi argon aliran 1 liter/menit (lpm) dan argon aliran 3

liter/menit (lpm) yang tersambung. Tidak baiknya ketersambungan yang terjadi pada 3

variasi yang diujikan ini, disebabkan karena distribusi difusi atom yang tidak merata pada

permukaan sambungan serta kecilnya persentase difusi yang terjadi antar material.

Kata kunci : free vacuum diffusion bonding, Variasi debit aliran gas pelindung, Hasil

sambungan, Distribusi difusi atom pada permukaan sambungan, dan Persentase difusi.

i

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT karena dengan

rahmat dan anugrah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Potensi

Penyambungan antara AA 5052 dengan AISI 1045 Menggunakan Free Vacuum

Diffusion Bonding. Salawat beriring salam kepada Rasulullah SAW.

Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tinggi penulis berikan kepada kedua orang

tua tercinta, serta seluruh keluarga yang senantiasa berdoa untuk keberhasilan penulis. Pada

kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua Orang tua penulis yang selalu memberikan doa dan semangat dalam

menyelesaikan tugas akhir.

2. Bapak Prof. Dr.-Ing. H. Hairul Abral, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Andalas.

3. Bapak Dr. Ir. H. Is Prima Nanda, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Andalas sekaligus sebagai pembimbing akademik.

4. Bapak Dr Eng. Jon Affi dan Bapak Dedison Gasni, Ph.D, selaku pembimbing

tugas akhir yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan motivasi,

dorongan, dan bimbingan untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebaik

mungkin.

5. Kelompok diffusion bonding serta semua teman-teman penulis yang telah setia

menemani penulis dalam susah dan senang.

Untuk semua bantuan dan bimbingan di atas penulis berharap dapat menjadi amal

ibadah disisi Allah SWT dengan pahala yang berlipat ganda, Aamiin.

Tugas Akhir ini juga masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan

kritik dan saran dari seluruh pembaca. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat.

Padang, 23 Juni 2014

Robby Eriend

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

LEMBAR PENETAPAN TUGAS AKHIR

KATA PENGANTAR ....................................................................................... i

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ iv

DAFTAR TABEL ............................................................................................. vi

DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................vii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1

1.2 Tujuan ........................................................................................................... 2

1.3 Manfaat ......................................................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah ........................................................................................... 2

1.5 Sistematika Penulisan ................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Diffusion Bonding ........................................................................................ 4

2.2 Mekanisme Difusi Atom ............................................................................... 4

2.2.1 Difusi Interstisi ..................................................................................... 5

2.2.2 Difusi Vacancy ..................................................................................... 5

2.2.3 Difusi Substitusi ................................................................................... 6

2.3 Mekanisme Diffusion Bonding ...................................................................... 6

2.4 Parameter Proses ........................................................................................... 7

2.5 Material Uji ................................................................................................... 8

2.5.1 Aluminum ............................................................................................. 9

2.5.2 Ferro ..................................................................................................... 9

2.6 Kelebihan dan Kekurangan Diffusion Bonding .......................................... 10

2.7 Gas Pelindung ............................................................................................... 11

2.8 Polishing ....................................................................................................... 12

iii

BAB III METODOLOGI

3.1 Metode Penelitian.......................................................................................... 13

3.2 Parameter Penelitian...................................................................................... 13

3.3 Prosedur Penelitian........................................................................................ 14

3.4 Alat dan Bahan .............................................................................................. 16

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengamatan Ketersambungan antara AA 5052 AISI 1045 ........................ 24

4.2 Pengamatan Struktur Mikro Permukaan Sambungan ................................... 26

4.3 Penghitungan Luas Area Difusi Pada Permukaan Sambungan..................... 29

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 32

5.2 Saran .............................................................................................................. 32

DAFTAR PUSTAKA

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Difusi Interstisi[2]

........................................................................ 5

Gambar 2.2 Difusi Vacancy[2]

........................................................................ 5

Gambar 2.3 Difusi Subtitusi[3]

........................................................................ 6

Gambar 2.4 Mekanisme Diffusion Bonding[4]

................................................ 7

Gambar 2.5 Gas Pelindung Argon ( Ar ) ........................................................ 11

Gambar 2.6 Serbuk Alumina ( Al2O3 ) ........................................................... 12

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .............................................................. 14

Gambar 3.2 Mesin Poles ................................................................................. 17

Gambar 3.3 Mesin Penggiling ........................................................................ 18

Gambar 3.4 Hair Dryer .................................................................................. 19

Gambar 3.5 Hydraulic Press .......................................................................... 19

Gambar 3.6 Furnance ..................................................................................... 20

Gambar 3.7 Mikroskop Stereo........................................................................ 21

Gambar 3.8 Mikroskop Optik ......................................................................... 22

Gambar 3.9 Particle Size Analyzer ................................................................. 23

Gambar 4.1 Tiga Buah Variasi Pengujian Free Vacuum Diffusion Bonding

antara AA 5052 AISI 1045 ...................................................... 24

Gambar 4.2 Area Difusi pada Permukaan AA 5052 dan AISI 1045 untuk

3 Variasi Pengujian ..................................................................... 25

Gambar 4.3 Area Difusi pada AA 5052 Menggunakan Mikroskop Stereo

0.63x dengan Variasi (a) Tanpa Argon, (b) Argon 1, dan (c)

Argon 3 ....................................................................................... 26

Gambar 4.4 Area Difusi pada AISI 1045 Menggunakan Mikroskop Stereo

0.63x dengan Variasi (a) Tanpa Argon, (b) Argon 1, dan (c)

Argon 3 ....................................................................................... 27

Gambar 4.5 Hasil dari Mikroskop (a) Stereo 0.63x, (b) Optik 15x dan (c)

Optik 50x .................................................................................... 28

Gambar 4.6 Identifikasi dan Hasil Penghitungan Luas Area Difusi Variasi

Argon 0 ....................................................................................... 29

v

Gambar 4.7 Grafik Persentase Difusi pada Sambungan AA 5052 AISI

1045 untuk 3 Variasi Pengujian .................................................. 30

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat fisik AA 5052[5][6][10]

............................................................... 9

Tabel 2.2 Sifat fisik AISI 1045[6][7]

................................................................. 10

vii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Karakteristik Baja AISI 1045 dan Aluminum AA 5052 ............ A1

Lampiran B Penghitungan Tekanan yang Diberikan ..................................... B7

Lampiran C Hasil Penghitungan Luas Area Difusi Melalui Opensource

Program ImageJ ......................................................................... C9

Lampiran D Hasil Penghitungan Persentase Difusi ....................................... D13

Lampiran E Hasil Particle Size Analyzer Alumina ........................................ E15

Tugas Akhir Pendahuluan

Robby Eriend (0910912021) 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penyambungan logam yang berbeda jenis banyak digunakan untuk

komponen - komponen yang membutuhkan kedua sifat dari logam yang disambung.

Namun penyambungan logam yang berbeda jenis untuk saat ini tidak dapat dilakukan

melalui metode pengelasan secara konvensional, oleh karena itu diperlukan suatu

metode penyambungan dua buah logam yang berbeda jenis dengan tujuan untuk

mendapatkan kedua sifat dari logam yang disambung pada daerah sambungan. Salah

satu contohnya adalah metode penyambungan friction welding pada subframe mobil,

dimana terdapat penyambungan yang memanfaatkan kekuatan dari steel serta berat

yang ringan dari aluminum. Namun pada proses penyambungan friction welding

terdapat beberapa kelemahan seperti, terjadi perubahan dimensi dari hasil sambungan,

diperlukanya proses penyelesaian lanjutan setelah proses penyambungan, serta

terdapatnya logam yang terbuang pada saat proses peyambungan. Oleh karena itu

digunakan variant dari metode diffusion bonding, yaitu free vacuum diffusion bonding

yang dapat meminalisir kelemahan tersebut serta lebih murah dalam biaya

pengerjaan.

Gas pelindung merupakan suatu parameter pendukung pada proses

penyambungan, dimana gas pelindung berfungsi untuk melindungi daerah

sambungan serta meminimalisir terjadinya lapisan oksida yang terjadi pada beberapa

logam. Contohnya pada proses penyambungan yang menggunakan logam aluminum,

dimana pada permukaan logam aluminum akan terbentuk lapisan oksida ketika

berinteraksi dengan oksigen. Lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan logam

aluminum bersifat protektif dari korosi yang merusak, namun dengan terbentuknya

lapisan oksida pada permukaan logam aluminum mengakibatkan tidak baiknya hasil

sambungan yang didapatkan dari proses penyambungan menggunakan free vacuum

diffusion bonding. Hal ini dikarenakan pada proses free vacuum diffusion bonding



memanfatkan migrasi atom pada proses penyambungan, adanya lapisan oksida yang

terbentuk pada permukaan logam aluminum mengakibatkan atom membutuhkan

energi vibrasi yang lebih untuk menembus lapisan oksida. Oleh karena itu diharapkan

dengan meningkatnya aliran gas pelindung pada proses free vacuum diffusion

bonding dapat lebih meminimalisir lapisan oksida yang terjadi, sehingga diharapkan

ketersambungan antara aluminum dan steel akan lebih baik.

1.2 Tujuan

Mengamati ketersambungan pada permukaan sambungan AA 5052 AISI

1045.

Mengamati struktur mikro pada permukaan sambungan AA 5052 AISI

1045.

Mengidentifikasi dan menghitung luas area difusi pada permukaan

sambungan AA 5052 AISI 1045.

1.3 Manfaat

Mengetahui dan memahami parameter parameter yang berperan penting

dalam proses free vacuum diffusion bonding antara AA 5052 AISI 1045.

Menjadi acuan untuk penelitian selanjutnya mengenai free vacuum

diffusion bonding antara AA 5052 AISI 1045.

1.4 Batasan Masalah

Hanya membahas potensi penyambungan free vacuum diffusion bonding

untuk tiga buah variasi debit aliran gas pelindung yang diujikan.

Kekasaran permukaan, laju aliran gas pelindung, dan pemberian tekanan

pada saat proses penyambungan dianggap seragam.

Tidak membahas tentang pemilihan kriteria material yang cocok dalam

penyambungan.



1.5 Sistematika Penulisan

Laporan tugas akhir ini terdiri dari 5 bab, antara lain :

1. Bab I Pendahuluan

Menjelaskan mengenai latar belakang masalah, tujuan, manfaat, batasan

masalah dan sistematika penulisan.

2. Bab II Tinjauan Pustaka

Menjelaskan mengenai definisi diffusion bonding, mekanisme difusi

atom, mekanisme diffusion bonding, parameter proses dan jenis-jenis

material yang dapat disambung, kelebihan dan keurangan, gas pelindung,

dan polishing.

3. Bab III Metodologi

Menjelaskan mengenai metode penelitan, parameter penelitian, rincian

kerja prosedur penelitian, serta alat dan bahan yang digunakan.

4. Bab IV Hasil dan Pembahasan

Memaparkan dan menganalisis data-data yang didapatkan dari hasil

pengujian.

5. Bab V Penutup

Menjelaskan mengenai kesimpulan akhir penelitian dan saran-saran yang

direkomendasikan berdasarkan pengalaman di lapangan untuk perbaikan

proses pengujian selanjutnya.

Tugas Akhir Tinjauan Pustaka


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Diffusion Bonding

Diffusion bonding merupakan suatu mekanisme penyambungan dua buah

material dalam keadaan padat, dengan memanfaatkan mekanisme difusi pada atom

pada proses penyambungan[1]

. Mekanisme difusi atom yang terjadi pada diffusion

bonding terdapat pada permukaan kontak antara material yang disambung dalam

suatu penekanan dan pemberian temperatur pada kondisi tertentu, dimana temperatur

yang diberikan berada di bawah titik leleh dari material yang akan disambung. Pada

umumnya temperatur yang dipakai sekitar 0.5% dari titik leleh material yang akan

disambung[1]

, hal ini bertujuan agar tidak terjadinya perubahan fasa dari material

yang akan disambung serta menjaga dimensi dari sambungan setelah proses

penyambungan berlangsung.

2.2 Mekanisme Difusi Atom

Mekanisme difusi atom adalah suatu proses penting dalam free vacuum

diffusion bonding, dimana mekanisme ini merupakan suatu proses transfer massa

pada material yang disambung. Mekanisme difusi atom merupakan suatu proses

migrasi atom yang disebabkan oleh pemanasan dan penekanan yang terjadi pada

proses penyambungan. Migrasi atom yang terjadi pada free vacuum diffusion

bonding, dikarenakan atom yang bergetar pada saat pemanasan, sehingga terciptanya

ruang kosong pada material yang disambung. Ruang kosong yang terdapat pada

logam baik itu dari cacat maupun dikarenakan oleh bergetarnya atom merupakan

suatu media untuk terjadinya migrasi atom, sehingga logam yang akan disambung

mengalami penguatan secara larut padat. Mekanisme difusi atom itu sendiri terbagi

atas 3 macam mekanisme antara lain difusi interstisi, difusi vacancy, dan difusi

subtitusi.



2.2.1 Difusi interstisi

Difusi interstisi terjadi apabila ukuran atom yang berpindah memiliki

ukuran yang jauh lebih kecil dari atom induknya. Dimana perbedaan diameter atom

induk lebih besar 0.15 kali dari diameter atom intertisi. Mekanisme difusi interstisi

terlihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Difusi interstisi[2]

.

Pada Gambar 2.1 terlihat pergerakan dari atom intertstisi yang menyisip pada atom

induk, dimana pergerakan dari atom iterstisi ini terjadi dikarenakan adanya celah

diantara beberapa atom induk sehingga terdapat ruang kosong yang memungkinkan

atom interstisi untuk menyusup ke ruang kosong diantara atom induk tersebut.

2.2.2 Difusi vacancy

Difusi vacancy terjadi apabila terdapat kekosongan atom pada suatu susunan

atom dari suatu material, dimana menyebabkan kecenderungan atom bergerak

mengisi kekosongan tersebut. Mekanisme difusi vacancy terlihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Difusi vacancy[2]

.



Pada Gambar 2.2 terlihat pergerakan dari atom, baik itu atom induk maupun atom

pengganti menuju ke daerah kosong yang terdapat pada suatu susunan atom dari

suatu material. Pergerakan atom mengisi daerah kosong ini dikenal dengan difusi

vacancy.

2.2.3 Difusi substitusi

Difusi substitusi terjadi apabila atom yang berpindah memiliki ukuran yang

relatif sama dengan atom induknya. Mekanisme difusi subtitusi terlihat pada

Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Difusi substitusi[3]

.

Pada Gambar 2.3 terlihat pertukaran antar atom induk dengan atom pengganti. Atom

substitusi dapat berpindah jika disekitarnya terdapat kekosongan dan energi

vibrasi atom yang cukup untuk melewati energi hambatan atom tetangga.

2.3 Mekanisme Diffusion Bonding

Diffusion bonding pada dasarnya merupakan suatu proses penyambungan

antara dua buah material secara padat yang diakibatkan oleh migrasi atom. Proses

difusi atom terjadi pada asperity di permukaan material yang menjadi kontak awal

pada saat material mengalami penekanan. Mekanisme diffusion bonding terbagi atas

4 tahapan yang diawali dengan kontak pada asperity, deformasi plastis lokal pada

asperity, deformasi pada batas butir, dan diakhiri dengan deformasi pada tahap

volume.



Adapun mekanisme penyatuan permukaan dapat terlihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Mekanisme Diffusion Bonding[4]

.

Pada Gambar 2.4 (a), terlihat dua buah permuakaan material dimana terdapat

beberapa asperity sebagai titik kontak awal dari proses diffusion bonding. Tahap

selanjutnya pada Gambar 2.4 (b), merupakan deformasi tahap pertama dimana

deformasi ini terjadi pada permukaan asperity. Deformasi yang terjadi berupa

deformasi plastis dan berlanjut dengan efek creep yang terjadi pada saat pemanasan,

dimana deformasi plastis pada permukaan asperity ini menyebakan bertambahnya

area permukaan yang berkontak antara material.

Pada Gambar 2.4 (c), merupakan deformasi tahap kedua dimana deformasi

yang terjadi pada atom di batas butir, dimana pada tahap ini terjadi migrasi baik

dalam batas butir atau atom pada batas butir yang bermigrasi antara material. Tahap

selanjutnya pada Gambar 2.4 (d), merupakan deformasi tahap ketiga dimana

deformasi pada skala volume dari atom ini terjadi migrasi menuju celah kosong pada

permukaan material atau daerah void yang terdapat pada permukaan material.

2.4 Parameter Proses

Parameter proses merupakan kumpulan variabel yang berpengaruh dalam

berlangsungnya proses free vacuum diffusion bonding. Parameter proses ini dapat

dijadikan acuan dalam pelaksanaan proses penyambungan free vacuum diffusion

bonding yang akan dilakukan.



Parameter - parameter yang berpengaruh terhadap hasil free vacuum diffusion

bonding pada penelitian ini antara lain :

a) Temperatur

b) Tekanan

c) Kondisi permukaan material

d) Waktu

e) Gas Pelindung

Temperatur dan tekanan merupakan parameter yang mempengaruhi terjadinya

perpindahan atom dan menjaga agar tidak terjadi perubahan bentuk pada hasil

sambungan free vacuum diffusion bonding. Sedangkan kondisi permukaan material

mempengaruhi luas area kontak pada sambungan jika kondisi permukaan material

halus, maka kualitas sambungan akan lebih baik dikarenakan semakin banyaknya

area difusi pada permukaan material.

Pada beberapa material memiliki sifat protektif yang menciptakan lapisan

oksida ketika mengalami interaksi dari luar. Parameter gas pelindung ini berperan

penting pada free vacuum diffusion bonding untuk material yang memiliki lapisan

oksida pada permukaan. Pengunaan gas pelindung ini bertujuan untuk meminimalisir

lapisan oksida yang dihasilkan oleh material, sehingga meningkatkan atom yang

berdifusi pada proses free vacuum diffusion bonding.

2.5 Material Uji

Ada beberapa material yang dapat disambung yaitu antara lain Titanium,

Steel, Cuprum, Aluminum, Nickel, dan masih banyak lagi material yang dapat

disambung dengan metode diffusion bonding. Contoh material yang dapat disambung

seperti :

a) Titanium - Aluminum

b) Aluminum - Cuprum

c) Titanium - Nickel

d) Steel Cuprum



2.5.1 Aluminum

Aluminum dalam tabel periodik memiliki lambang Al dengan nomor atom 13

dan titik leleh antara (568.3 638)oC. Aluminum merupakan material dengan

konduktifitas listrik dan thermal yang baik, ringan, serta tahan akan korosi, biasanya

aluminum digunakan pada kabel bertegangan tinggi dan badan pesawat terbang. Sifat

tahan korosi dari aluminum diperoleh karena terbentuknya lapisan oksida pada

permukaan aluminum. Lapisan ini membuat Al tahan korosi namun sukar dilas

dikarenakan perbedaan titik leleh antara permukaan Al dengan permukaan lapisan

oksida, dimana aluminum pada umumnya meleleh pada temperatur 600C dan

aluminum oksida melebur pada temperatur 2000C.

Aluminum yang akan digunakan adalah AA 5052 dengan komposisi 2.5%

magnesium dan 0.25% chromium yang dapat dilihat pada Lampiran A. Sifat fisik AA

5052 terlihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Sifat fisik AA 5052[5][6][10]

.

Jari Jari Atom 0.118 nm

Tegangan Yield 89.6 MPa

Titik Leleh (568.3 638)C

Dimensi 24 x 12 x 4 mm

Pada Tabel 2.1 dapat dilihat beberapa sifat fisik dari AA 5052 yang berperan penting

dalam proses free vacuum diffusion bonding, dimana tegangan yield dan titik leleh

menjadi parameter utama untuk menentukan tekanan serta temperatur yang akan

diberikan pada proses penyambungan di penelitian ini.

2.5.2 Ferro

Ferro merupakan salah satu logam yang banyak dijumpai dalam kehidupan

sehari hari, hal ini dikarenakan pada lapisan kerak bumi, ferro termasuk beberapa

logam yang memiliki persentase yang cukup besar. Ferro dalam tabel periodik

memiliki lambang Fe dengan nomor atom 26 serta titik leleh pada (1370 1400)C.

Ferro juga memiliki beberapa kekurangan salah satunya adalah mudah mengalami


Robby Eriend (0910912021) 10

korosi, namun dengan sifat dari ferro yang mudah dimodifikasi menyebabkan hal ini

dapat diatasi.

Ferro yang akan digunakan tergolong dalam Steel dengan tipe AISI 1045,

memiliki kandungan karbon sekitar (0.43 0.5)% yang dapat dilihat pada Lampiran

A, serta titik leleh kurang lebih 1370oC. Mempunyai sifat mampu tempa, daya hantar

listrik, konduktor, serta sifat mampu las yang baik. Sifat fisik AISI 1045 ditunjukan

pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Sifat fisik AISI 1045[6][7]

.

Jari Jari Atom 0.156 nm

Tegangan Yield 1034 MPa

Titik Leleh (1370 1400)C

Dimensi 24 x 12 x 7 mm

Pada Tabel 2.2 dapat dilihat beberapa sifat fisik dari AISI 1045 yang berperan

penting dalam proses free vacuum diffusion bonding, dimana tegangan yield dan titik

leleh menjadi parameter utama untuk menentukan tekanan serta temperatur yang akan

diberikan pada proses penyambungan di penelitian ini.

2.6 Kelebihan dan Kekurangan Diffusion Bonding

a) Kelebihan

Beberapa kelebihan dari proses diffusion bonding antara lain adalah:

Sambungan yang dihasilkan hampir menyerupai logam induk, distorsi

yang terjadi minimum, dan dapat melakukan pengelasan pada paduan

yang berbeda yang tidak dapat dilakukan pada pengelasan fusi[8]

.

Pada diffusion bonding juga tidak perlu adanya material yang mengalami

pelelehan atau terbuang dan beberapa cacat yang terjadi pada las fusi

hampir tidak terlihat pada proses diffusion bonding.


Robby Eriend (0910912021) 11

b) Kekurangan

Beberapa kekurangan dari proses diffusion bonding antara lain adalah:

Pada umumnya siklus pemanasan yang diperlukan lebih lama

dibandingkan dengan pengelasan konvensional, biaya peralatan dan

bahan yang cukup mahal, non destructive test untuk quality assurance

pada proses diffusion bonding masih belum tersedia dan permukaan

material yang akan disambung harus sesuai ukuranya dengan material

pasanganya agar proses diffusion bonding berlangsung maksimal[8]

.

Perlunya Persiapan khusus pada beberapa material yang cenderung

menghasilkan lapisan oksida saat mengalami interaksi dengan pengaruh

luar.

2.7 Gas Pelindung

Gas pelindung merupakan salah satu faktor yang mendukung proses diffusion

bonding berjalan dengan baik, terutama pada material yang memiliki sifat cenderung

menghasilkan lapisan oksida pada permukaan material. Contohnya pada aluminum

yang membentuk lapisan oksida ketika mengalami interaksi dengan oksigen, lapisan

oksida yang terjadi akan menghambat terjadinya proses difusi atom antar material.

Gas pelindung yang digunakan terlihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Gas Pelindung Argon (Ar).


Robby Eriend (0910912021) 12

Pada Gambar 2.5 dapat dilihat gas pelindung yg digunakan, dimana pada penelitian

free vacuum diffusion bonding antara AA 5052 AISI 1045 ini menggunakan gas

argon. Gas Argon merupakan suatu gas yang memiliki unsur yang stabil sehingga

cenderung tidak bereaksi dengan unsur lain, hal ini dikarenakan gas argon tergolong

pada bagian gas mulia (VIII) yang memiliki konfigurasi elektron yang telah terisi

penuh.

2.8 Polishing

Polishing merupakan salah proses yang bertujuan untuk menghaluskan

permukaan material setelah dilakukan proses pengamplasan. Pada tahap Polishing ini

menggunakan senyawa kimia sebagai material abrasif, dimana senyawa kimia yang

akan digunakan pada penelitian kali ini adalah alumina atau yang lebih dikenal

dengan nama aluminum oksida. Serbuk alumina yang akan digunakan terlihat pada

Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Serbuk Alumina (Al2O3).

Pada Gambar 2.6 dapat dilihat alumina yang digunakan, alumina memiliki kekerasan

yang cukup baik sehingga dapat digunakan sebagai material abrasif. Semakin kecil

ukuran partikel dari serbuk alumina yang digunakan, maka hasil polishing yang akan

didapatkan pada permukaan material semakin baik.

Tugas Akhir Metodologi

Robby Eriend (0910912021) 13

BAB III

METODOLOGI

3.1 Metode Penelitian

Metode yang akan dilakukan pada penelitian ini merupakan tahap lanjut dari

bimbingan dan tinjauan pustaka yang telah dilakukan. Metode penyambungan yang

digunakan adalah free vacuum diffusion bonding, dimana pada penelitian free vacuum

diffusion bonding ini akan dilakukan beberapa tahapan. Pertama persiapan spesimen

penelitian baik dari segi alat maupun bahan, dilanjutkan dengan proses free vacuum

diffusion bonding, lalu sebagai akhir dari penelitian dilakukan identifikasi dan

penghitungan luas area difusi pada sambungan AA 5052 dengan AISI 1045.

Penelitian ini dilakukan di jurusan Teknik Mesin Universitas Andalas.

3.2 Parameter Penelitian

Pada penelitian ini akan divariasikan debit aliran gas argon pada proses

penyambungan AA 5052 dengan AISI 1045. Sebelum proses penyambungan

dilakukan diperlukan penentuan parameter yang mendukung proses free vacuum

diffusion bonding tersebut nantinya. Parameter penelitian tersebut antara lain

Alumina Polishing = (0.1 0.4) m

Pengamplasan = Bertahap dari (100, 500, 800, 1500, sampai 2000)

Tekanan = 94 MPa

Temperatur = 490oC

Holding = 60 min

Variasi debit aliran = tanpa gas argon (argon 0), argon aliran 1 (argon1),

dan argon aliran 3 (argon 3) liter per menit.

Penghitungan tekanan yang diberikan pada proses free vacuum diffusion bonding

dapat dilihat pada Lampiran B.


Robby Eriend (0910912021) 14

3.3 Prosedur Penelitian

Diagram alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian.

Penyiapan spesimen

Proses free vacuum

diffusion bonding dan

pengamatan sambungan

Penghitungan luas area

difusi

Penyiapan alat dan bahan

Mulai

Selesai

Pengamplasan bertahap 100, 500, 800, 1500,

dan 2000 mesh.

Pemolesan menggunakan serbuk alumina 0.1

0.4 mikro meter

Pemasangan spesimen AA 5052 dan AISI

1045 yang telah di poles pada penjepit

Penekanan spesimen

Pemanasan spesimen di dalam furnance

Pengamatan permukaan sambungan

menggunakan mikroskop stereo

Pengamatan permukaan sambungan

menggunakan mikroskop optik

Identifikasi area difusi

Penghitungan luas area difusi

Analisa

Laporan


Robby Eriend (0910912021) 15

Pada Gambar 3.1 dapat dilihat diagram alir dari penelitian menggunakan metode free

vacuum diffusion bonding, dimana pada diagram alir dapat dilihat 3 bagian tahapan

dari proses free vacuum diffusion bonding yang akan di lakukan. 3 bagian tahapan itu

antara lain.

Penyiapan Spesimen Penelitian

Adapun langkah langkah pada penyiapan spesimen penelitian sebagai

berikut:

1. Pemotongan material dalam bentuk bulk menjadi ukuran (24 x 12 x 4) mm

untuk AA 5052 dan (24 x 12 x 7) mm untuk AISI 1045.

2. Proses sizing tahap pertama untuk alumina menggunakan nanomiling

dengan parameter antara lain diameter bola 10 mm sebanyak 10 buah,

selama 60 menit dalam dua kali putaran.

3. Proses sizing tahap kedua untuk alumina menggunakan nanomiling dengan

parameter antara lain diameter bola 5 mm sebanyak 60 buah, selama 60

menit dalam dua kali putaran.

4. Pengamatan ukuran serbuk alumina menggunakan Particle Size Analyzer.

Proses Diffusion bonding dan Pengamatan Sambungan

Adapun langkah langkah pada proses diffusion bonding dan pengamatan

sambungan sebagai berikut:

1. Pengamplasan AISI 1045 untuk variasi tanpa argon secara bertahap dari

100, 500, 800, 1000, 1500, sampai 2000 mesh.

2. Pengamplasan AA 5052 untuk variasi tanpa argon secara bertahap dari

100, 500, 800, 1000, 1500, sampai 2000 mesh.

3. Polishing AISI 1045 dilanjutkan dengan Polishing AA 5052 menggunakan

serbuk alumina ukuran (0.1 - 0.4) m.

4. Pegaturan letak spesimen pada klem di lanjutkan dengan pemberian

penekanan sebesar 94 MPa menggunakan mesin hydraulic press.


Robby Eriend (0910912021) 16

5. Pengaturan temperatur 490oC dan lama penahanan 60 min serta proses

pemanasan menggunakan tungku Nabertherm.

6. Pendinginan spesimen setelah proses pemanasan selesai.

7. Ulangi langkah 1 6 untuk variasi argon dengan aliran 1 dan aliran 3.

8. Pengamatan sambungan untuk tiap variasi menggunakan mikroskop stereo.

9. Pengambilan gambar sambungan dengan perbesaran 15x dan 50x untuk

tiap variasi menggunakan mikroskop optik.

Penghitungan Luas Area Difusi

Adapun langkah langkah pada penghitungan luas area difusi sebagai berikut:

1. Identifikasi gambar yang memiliki banyak informasi terhadap permukaan

sambungan yang mengalami difusi.

2. Proses penghitungan luas area difusi pada permukaan sambungan

menggunakan opensource program ImageJ sebagai alat bantu dengan

memanfaatkan metode pixel.

3. Penghitungan persentase difusi

% 100%LuasAreaDifusi

Difusi xLuasAreaPermukaan

3.1

3.4 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian free vacuum diffusion bonding

ini antara lain,

A. Mesin Poles

Untuk menghaluskan spesimen AA 5052 dan AISI 1045 sebelum

disambungkan dengan metode free vacuum diffusion bonding maka

diperlukan proses polishing dengan bantuan alumina (0,1 - 0.4) m

menggunakan mesin poles yang dapat dilihat pada Gambar 3.2.


Robby Eriend (0910912021) 17

Spesifikasi alat sebagai berikut :

o Merek : Nanofin

o No Mesin : 644$27

o Power Supply : 240 V

o Frekuensi : 50 Hz

Gambar 3.2 Mesin poles.

Pada Gambar 3.2 dapat dilihat mesin poles dengan merek Nanofin, dimana

prinsip kerja dari mesin poles ini dengan memanfaatkan putaran dari dudukan

yang berbentuk lingkaran untuk proses grinding dan polishing dari material.

B. Mesin Penggiling

Untuk menghaluskan alumina sampai ukuran 0,1 0.4 m digunakan

mesin penggiling yang dapat dilihat pada Gambar 3.3.


o Merek : Nano mill Fritsch

o Negara pembuat : Jerman

o Daya : 1100 W

o Frekuensi : 50/60 Hz

o Arus : 10 A


Robby Eriend (0910912021) 18

Gambar 3.3 Mesin penggiling.

Pada Gambar 3.3 dapat dilihat mesin penggiling dengan merek Nano Mill,

dimana prinsip kerja dari Nano Mill ini memanfaatkan putaran dari chamber

yang berisi material yang akan di giling serta bola penggiling dengan ukuran

tertentu.

C. Hair Dryer

Hair dryer merupakan suatu alat bantu yang digunakan untuk

mengeringkan permukaan AA 5052 dan AISI 1045 setelah dibersihkan dari

pengotor dengan menggunakan alkohol, Variant dari hair dryer yang

digunakan pada penelitian ini adalah Kirin yang dapat dilihat pada Gambar

3.4.


o Merek : Kirin

o Model : KHD - 2503

o Daya : 400 W

o Power Supply : 220 V

o Frekuensi : 50 Hz


Robby Eriend (0910912021) 19

Gambar 3.4 Hair dryer.

D. Alat Uji Tekan

Alat yang digunakan untuk menyatukan titik kontak pada AA 5052 dan

AISI 1045 dengan memberikan pembebanan sebelum terjadinya proses difusi

menggunakan alat uji tekan yang dapat dilihat pada Gambar 3.5.


o Jenis : Hydraulic Press

o Kapasitas : 75 Ton

Gambar 3.5 Hydraulic press.

Pada Gambar 3.5 dapat dilihat alat uji tekan dengan jenis hydraulic press,

dimana prinsip kerjanya memanfaatkan hidrolik dalam pemberian beban tekan

kepada spesimen pengujian.


Robby Eriend (0910912021) 20

E. Furnance

Alat yang digunakan untuk tempat memanaskan AA 5052 dan AISI 1045

setelah diberi pembebanan dengan menggunakan furnance yang dapat dilihat

pada Gambar 3.6.


o Merek : Nabertherm


o Tipe : L 9/11/SKM

o Temperatur Max : 1100 C

o Peredaman panas dari empat sisi dengan peredam keramik.

Gambar 3.6 Furnance.

Pada Gambar 3.6 dapat dilihat furnance dengan merek Nabertherm, dimana

pengaturan pemanasan secara digital serta dilengkapi empat sisi peredam

panas berupa keramik (batu tahan api) dan lubang masukan untuk gas

pelindung pada sisi belakang.

F. Mikroskop Stereo

Untuk melihat bentuk ketersambungan pada permukaan sambungan AA

5052 AISI 1045 digunakan mikroskop stereo yang dapat dilihat pada

Gambar 3.7.


Robby Eriend (0910912021) 21

Spesifikasi alat uji sebagai berikut:

o Merek :Olympus Yamata

o Negara pembuat : Jepang

o Model : SZX10.

o Daya : 150 W

o Power Supply : 220-240 V

Gambar 3.7 Mikroskop stereo.

Pada Gambar 3.7 dapat dilihat mikroskop stereo dengan merek Olympus

Yamata, dimana alat ini merupakan tahap awal dari pengamatan suatu

spesimen sebelum dilanjutkan ke pengamatan selanjutnya menggunakan

mikroskop optik.

G. Mikroskop Optik

Untuk melihat struktur mikro pada sambungan AA 5052 AISI 1045

setelah proses free vacuum diffusion bonding digunakan mikroskop optik

dapat dilihat pada Gambar 3.8.


o Merek :Olympus

o Negara pembuat : Jepang

o Model : GX71F

o Daya : 150 W

o Power Supply : 220-240 V

o Frekuensi : 50/60Hz


Robby Eriend (0910912021) 22

Gambar 3.8 Mikroskop optik.

Pada Gambar 3.8 dapat dilihat mikroskop optik dengan merek Olympus,

dimana pengamatan menggunakan alat ini dilakukan setelah melakukan

pengamatan dengan mikroskop stereo. Hal ini dikarenakan mikroskop optik

ini khusus untuk melihat lebih detail suatu titik pada spesimen dengan

perbesaran yang besar dibandingkan dengan mikroskop stereo.

H. Particle Size Analyzer

Particle Size Analyzer merupakan suatu alat yang digunakan untuk

mengidentifikasi ukuran dari serbuk alumina, variant produk particle size

analyzer yang dipakai pada penelitian kali ini tergolong dalam analysette 22

nanotech fritsch yang dapat dilihat pada Gambar 3.9.


o Merek :Analysette 22 Nanotech Fritsch


o Model : Nanotech Plus

o Daya : 60 W

o Frekuensi : 36 kHz


Robby Eriend (0910912021) 23

Gambar 3.9 Particle size analyzer.

Pada Gambar 3.9 dapat dilihat particle size analyzer dengan Merek analysette

22 nanotech fritsch, dimana prinsip kerja alat ini untuk mengidentifikasi

ukuran dari partikel dengan memanfaatkan pantulan sinar laser. Dimana hasil

dari pantulan tersebut akan teridentifikasi pada komputer server dan

menghasilkan data perhitungan dari sampel yang dimasuukan. Hasil

penghitungan alumina melalui particle size analyzer dapat dilihat pada

Lampiran E.

Tugas Akhir Hasil dan Pembahasan

Robby Eriend (0910912021) 24

BAB IV

Hasil dan Pembahasan

4.1 Pengamatan Ketersambungan antara AA 5052 AISI 1045

Pada penelitian ini proses free vacuum diffusion bonding dilakukan dengan 3

buah variasi perlakuan, yaitu tanpa gas argon (argon 0) dan dengan menggunakan gas

argon, dimana pada variasi dengan menggunakan gas argon terbagi lagi menjadi 2

yaitu gas argon dengan aliran 1 lpm (argon 1) dan gas argon dengan aliran 3 lpm

(argon 3). Hasil dari proses free vacuum diffusion bonding untuk tiga buah variasi

perlakuan di atas dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Tiga buah variasi pengujian free vacuum diffusion bonding antara AA 5052 AISI 1045.

Pada Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa dari 3 buah variasi pengujian yang telah

dilakukan, pada variasi argon 0 tidak tersambung dengan baik sehingga sambungan

antara AA 5052 dengan AISI 1045 terlepas. Pada 2 variasi lainnya, pada argon 1dan

argon 3 tersambung dengan baik.


Robby Eriend (0910912021) 25

Hasil sambungan untuk variasi argon 1 dan argon 3, mengalami kegagalan

pada saat pemotongan. Pada Gambar 4.2 memperlihatkan foto dari hasil permukaan

sambungan untuk ketiga buah variasi yang dilakukan. Pada Gambar 4.2 lingkaran

biru memperlihatkan area yang mengalami kontak antara AA 5052 dan AISI 1045,

sedangkan lingkaran merah menunjukkan bagian yang mengalami difusi. Area yang

mengalami kontak untuk ketiga variasi perlakuan berbeda-beda, hal ini disebabkan

karena permukaan yang tidak rata pada beberapa bagian tepi dari permukaan. Dari

gambar tersebut juga dapat dilihat bahwa tanpa pemberian gas argon akan

memperkecil area yang mengalami difusi, hal ini disebakan karena tebalnya lapisan

oksida yang terbentuk pada daerah tersebut yang menyebabkan sulitnya atom

berdifusi antar material.

Gambar 4.2 Area difusi pada permukaan AA 5052 dan AISI 1045 untuk 3 variasi pengujian.

Pada variasi dengan menggunakan gas argon baik itu argon 1 maupun argon

3 luas area yang berdifusi lebih luas dibandingkan dengan variasi argon 0. Hal ini

disebabkan oleh adanya pengaruh gas argon sebagai gas pelindung yang cenderung

stabil dan tidak berinteraksi dengan unsur lain yg berada disekitarnya, sehingga pada

saat gas argon menyelimuti permukaan dari sambungan antara AA 5052 dengan AISI

1045 efek dari gas pelindung ini meminimalisir terciptanya lapisan oksida yang

merupakan efek dari alumunium ketika mengalami interaksi dengan oksigen.

Keberadaan lapisan oksida pada permukaan sambungan ini yang menghambat

terjadinya difusi atom antara AA 5052 dengan AISI 1045 dikarenakan atom


Robby Eriend (0910912021) 26

membutuhkan energi yang lebih besar untuk menembus lapisan oksida ini pada

permukaan AA 5052.

4.2 Pengamatan Struktur Mikro Permukaan Sambungan

Untuk mengamati struktur mikro pada permukaan sambungan AA 5052 dan

AISI 1045 digunakan alat bantu mikroskop stereo dan mikroskop optik. Foto dari

hasil pengamatan pada sisi AA 5052 dengan mikroskop stereo pada perbesaran 0.63x

untuk ketiga variasi perlakuan (argon 0 (a), argon 1 (b), dan argon 3 (c)) dapat dilihat

pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Area difusi pada AA 5052 menggunakan mikroskop stereo 0.63x dengan variasi (a)

argon 0, (b) argon 1, dan (c) argon 3.

Pada Gambar 4.3, lingkaran merah memperlihatkan area difusi yang terjadi pada

permukaan sambungan sedangkan panah hitam menunjukkan area yang tidak

mengalami difusi.

. Foto dari hasil pengamatan pada sisi AISI 1045 dengan mikroskop stereo

pada perbesaran 0.63x untuk ketiga variasi perlakuan (argon 0 (a), argon 1 (b), dan

argon 3 (c)) dapat dilihat pada Gambar 4.4, dimana pada gambar ini diambil 7 hari

setelah terlepasnya sambungan antara AA 5052 AISI 1045. Pada foto dari hasil

pengamatan terlihat fenomena korosi yang merusak pada daerah permukaan

sambungan yang ditunjukkan dengan lingkaran kuning, sedangkan pada daerah yang

mengalami difusi yang tidak mengalami korosi merusak ditunjukkan dengan

lingkaran merah.


Robby Eriend (0910912021) 27

Foto dari hasil pengamatan pada sisi AISI 1045 dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Area difusi pada AISI 1045 menggunakan mikroskop stereo 0.63x dengan variasi (a)

argon 0, (b) argon 1, dan (c) argon 3.

Pada 3 variasi perlakuan seperti terlihat pada Gambar 4.4 memperlihatkan

bahwa daerah permukaan yang mengalami difusi tidak mengalami korosi, hal ini

disebabkan karena salah satu dari sifat atom Al yang cenderung tahan terhadap korosi

oleh atom Fe yang diakibatkan oleh sifat protektif dari atom Al yang menciptakan

lapisan oksida ketika berinteraksi dengan oksigen. Dari Gambar 4.4 dapat

diasumsikan bahwa telah terjadi migrasi atom Al pada sisi permukaan Fe, dimana

ditandai dengan tidak terjadinya korosi di daerah yang diasumsikan mengalami difusi

pada permukaan AISI 1045. Namun besarnya migrasi atom yang terjadi tidak dapat

diidentifikasi karena ketersambungan yang masih belum baik dari sambungan antara

AA 5052 dengan AISI 1045

Untuk mengidentifikasi distribusi difusi yang terjadi pada permukaan

sambungan antara AA 5052 AISI 1045 maka diambil satu sampel variasi pada sisi

AISI 1045 tanpa argon, untuk diamati struktur mikro pada salah satu titik melalui

mikroskop optik dengan perbesaran 15x dan 50x. Foto dari hasil pengamatan

menggunakan mikroskop optik, merupakan perbesaran lanjutan pada salah satu area

dari hasil pengamatan menggunakan mikroskop stereo dengan perbesaran 0.63x.


Robby Eriend (0910912021) 28

Foto perbesaran pada suatu area dari sisi AISI 1045 untuk variasi argon 0 dapat

dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Hasil dari mikroskop (a) stereo 0.63x, (b) optik 15x dan (c) optik 50x.

Pada gambar 4.5(a) dapat dilihat hasil dari mikroskop stereo dengan

perbesaran 0.63x dimana terdapat lingkaran hitam yang menunjukan area yang akan

diperbesar menggunakan mikroskop optik. Pada Gambar 4.5(b) dapat dilihat hasil

perbesaran 15x menggunakan mikroskop optik dimana pada gambar ini terdapat dua

area yang berbeda, yaitu area yang berkontak dan mengalami difusi yang ditandai

dengan panah hitam dimana terjadi difusi atom Al pada permukaan AISI 1045 serta

area yang hanya mengalami kontak saja yang ditandai dengan panah merah. Pada

Gambar 4.5(b) dapat dilihat panah biru yang menunjukan area yang akan diperbesar

menggunakan mikroskop optik, dimana hasil dari perbesaran melalui mikroskop

optik sebesar 50x dapat dilihat pada Gambar 4.5(c). Pada Gambar 4.5(c) dapat dilihat

celah pada area difusi serta panah kuning yang menunjukan area yang mengalami

korosi diantara area difusi yang disebabkan oleh atom Fe, dimana dapat disimpulkan

bahwa ditribusi difusi pada permukaan sambungan AA 5052 AISI 1045 masih


Robby Eriend (0910912021) 29

belum merata yang menyebabkan ketersambungan pada sambungan AA 5052 AISI

1045 tidak baik.

4.3 Penghitungan Luas Area Difusi Pada Permukaan Sambungan

Pada penghitungan luas area difusi pada penelitian ini menggunakan metode

penghitungan pixel dengan alat bantu program opensource ImageJ. Program ini dapat

membedakan suatu daerah atau area dengan memanfaatkan perbedaan warna pada

spesimen yang akan dihitung dengan memanfaatkan toleransi dari perbedaan warna

untuk menandai luas area yang akan dihitung. Penghitungan luas area difusi untuk

variasi argon 0 dapat dilihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Identifikasi dan hasil penghitungan luas area difusi variasi argon 0.

Pada saat penghitungan memanfaatkan skala yang telah ada dari hasil dari

mikroskop optic, dimana skala yang dipakai untuk gambar di atas adalah 91 pixel

untuk setiap satu milimeter (mm) pada gambar. Sehingga setelah diidentifikasi

terdapat 8 area difusi maka didapatkan total luas area difusi pada variasi argon 0

adalah sekitar 76.01 mm2. Sedangkan luas permukaan material sendiri adalah sekitar

288 mm2, maka dapat diketahui persentase besarnya difusi yang terjadi pada tiap

variasi. Untuk variasi argon 1 dan argon 3 identifikasi luas area difusi melalui

opensource program ImageJ dapat dilihat pada Lampiran C.


Robby Eriend (0910912021) 30

Besarnya persentase difusi pada variasi argon 0 yang didapatkan melalui persamaan

3.1 adalah sebesar,

% 26.39%Difusi

Besarnya persentase difusi yang terjadi pada variasi argon 0 adalah sekitar 26.39%.

Rendahnya persentase difusi yang terjadi, menyebabkan kualitas sambungan yang

kurang baik pada variasi argon 0.

Untuk variasi argon 1 dan argon 3, luas area difusi yang didapatkan serta persentase

difusi yang didapatkan melalui persamaan 3.1 dapat dilihat pada Lampiran D. Untuk

lebih memperjelas pengaruh dari gas pelindung terhadap persentase difusi yang

terjadi, maka hasil perhitungan pada Lampiran D di interpretasikan melalui grafik

pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Grafik persentase difusi pada sambungan AA 5052 AISI 1045 untuk 3 variasi

pengujian.

Pada Gambar 4.7 dapat dilihat pengaruh gas pelindung terhadap peningkatan secara

bertahap dari persentase difusi yang terjadi pada tiga variasi pengujian, dimana

persentase difusi terbesar terjadi pada argon 3 dengan persentase difusi sebesar

54.71 %. Dari Gambar 4.7 dapat dilihat meningkatnya persentase difusi yang terjadi

pada sambungan dengan 3 variasi yang diujikan seiring dengan peningkatan aliran

gas pelindung yang diberikan pada proses penyambungan, namun terlihat perbedaan


Robby Eriend (0910912021) 31

yang tidak terlalu signifikan antara variasi argon 0 dengan argon 1. Hal ini

disebabkan karena masih tebalnya lapisan oksida pada permukaan sambungan yang

diakibatkan oleh minimnya gas pelindung (argon) yang melindungi pada saat proses

penyambungan berlangsung.

Tugas Akhir Penutup

Robby Eriend (0910912021) Page 29

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan

diantaranya :

Pada variasi argon 1 dan argon 3 telah terjadi sambungan antara AA 5052

- AISI 1045 namun kondisi ketersambungan masih belum baik.

Berdasarkan pengamatan struktur mikro dapat disimpulkan bahwa

ketersambungan yang kurang baik antara AA 5052 AISI 1045 salah

satunya disebabkan oleh distribusi difusi atom pada permukaan

sambungan yang tidak merata.

Dari ketiga variasi yang dilakukan terdapat beberapa area difusi yang

menyebar pada permukaan sambungan, serta terjadi peningkatan luas area

difusi seiring meningkatnya debit aliran gas argon. Luas area difusi

terbesar terdapat pada variasi argon 3 sebesar 157.58 mm2 (54.71%).

5.2 Saran

Untuk penelitian free vacuum diffusion bonding selanjutnya disarankan untuk

meningkatan aliran gas pelindung yang diberikan serta mengurangi waktu pemanasan

sehingga diharapkan dapat lebih meminimalisir terjadinya lapisan okisda pada AA

5052 serta menghemat pemakaian gas pelindung pada saat proses penyambungan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kalpakjian, Serope. 1984. Manufacturing Process for Engineering

Materials. New Jersey: Pearson Education, Inc.

[2] Callister, William D. 2007. Material Science and Engineering An

Introduction. New York: John Wiley and Sons, Inc.

[3] Kopeliovich, Dmitri. 2012. Solid Solutions.

http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=solid_solutions. 23 mei

2014.

[4] Mahoney, Murray W & Bampton, Cliff C. 1993. Fundamentals of

Diffusion Bonding. ASM Handbook. Volume 6.

ftp://63.174.97.22/pub/MARC_Records/V06/asmhba0001350.pdf. 13

januari 2014.

[5] Matweb. Aluminum 5052-0.

http://matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=b3430ccca1334449b

0d59cde9f977b57&ckck=1. 23 mei 2014.

[6] Periodictable. Atomic Radius of the Elements.

http://periodictable.com/Properties/A/AtomicRadius.v.html. 23 mei 2014.

[7] Steelss. AISI 1045. http://www.steelss.com/Carbon-steel/aisi-1045-.html.

23 mei 2014.

[8] Rusnaldy. 2001. Diffusion Bonding : An Advance of Material Process.

Rotasi. Volume 3.

http://ejournal.undip.ac.id/index.php/rotasi/article/viewFile/2487/2199.

13 Mei 2014.

[9] Ferreira, Tiago & Rasband, Wayne. 2012. ImageJ User Guide. Fiji.

[10] Rafli, Ferdial. 2011. Pengaruh ecap alur L dan T terhadap peningkatan

sifat mekanik dan struktur mikro aluminium dan tembaga murni komersil.

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Univesitas Andalas.

Tugas Akhir Lampiran A

Robby Eriend (0910912021) A1

LAMPIRAN A

KARAKTERISTIK BAJA AISI 1045 DAN

ALUMINUM AA 5052



A.1 Karakteristik AISI 1045

A.1.1 Sertifikat Baja AISI 1045

Gambar A.1 Sertifikat material baja AISI 1045.

Tugas akhir Lampiran A


A.1.2 Hasil Uji Spektrografi Baja AISI 1045

Tabel A.1 Data hasil uji spektrografi baja AISI 1045.



A.2 Karakteristik Aluminum AA 5052

A.2.1 Sifat Aluminum AA 5052

Tabel A.2 Karakteristik Aluminum [5][6][10].

Nama, symbol dan nomor Aluminum, Al, 13

Radius atom 0.188 nm

Wujud Padat

Massa jenis 2,70 gram/cm3

Massa jenis dan wujud cair 2,375 gram/cm3

Titik lebur 933,47 K, 660,32 0C, 1220,58

0F

Titik didih 1792 K, 660,32

0C, 4566

0F

Kalor jenis (250C) 24,2 J/mol K

Resistansi listrik (200C) 28,2 n m

Konduktifitas termal (300 0K) 237 W/m K

Pemuaian termal (250C) 23,1m/m K

Modulus Young 70 GPa

Modulus geser 26 GPa

Poisson ratio 0,35

Kekerasan skala Mohr 2,75

Kekerasan skala Vickers 167 MPa

Kekerasan skala Brinnel 245 MPa

Paduan Komposisi (%) Kekuatan tensil, yield (MPa)

5052 2,5 Mg, 0,2 Cr 89.6 Mpa



A.2.2 Hasil Uji Spektrografi Aluminum AA 5052

Tabel A.3 Data hasil uji spektrografi aluminum AA 5052.



A.3 Alat Uji Spektrografi

Gambar A.2 Alat uji spektrografi Foundry-Master Xpert Oxford Instrument.

Tugas Akhir Lampiran B

Robby Eriend (0910912021) B7

LAMPIRAN B

PENGHITUNGAN TEKANAN YANG DIBERIKAN

Tugas Akhir Lampiran B

Robby Eriend (0910912021) B8

B.1 Penghitungan Tekanan

Diketahui:

Dimensi Spesimen = ( 23 x 12 ) mm

Yield Stress = 89.6 MPa

22

89.6 23 12

(89.6 ) ( 276mm )

24729.6

yield

F

A

FMPa

mm x mm

NFmm

F N

Maka Tekanan yang diberikan sebesar,

2

2

26000

23 12

26000

276

94.2

94.2

N

mm x mm

N

mm

N

mm

MPa

Tugas Akhir Lampiran C

Robby Eriend (0910912021) C9

LAMPIRAN C

HASIL PENGHITUNGAN LUAS AREA DIFUSI

MELALUI OPENSOURCE PROGRAM IMAGEJ



C.1 Penghitungan Luas Area Difusi

C.1.1 Variasi Argon 0

Gambar C.1 Hasil penghitungan luas area difusi variasi argon 0.

Pada saat penghitungan memanfaatkan skala yang telah ada hasil dari

mikroskop optik dimana skala yang dipakai untuk gambar diatas adalah 91 pixel


terdapat 8 area difusi maka didapatkan total luas area difusi pada variasi tanpa argon



variasi.



Besarnya persentase difusi yang terjadi pada variasi tanpa argon adalah sebesar,

2

2

76.014% 100%

288

mmDifusi x

mm

% 26.394%Difusi

Besarnya persentase difusi yang terjadi pada variasi tanpa argon adalah sekitar

26.394% kecilnya persentase difusi menyebabkan kualitas sambungan yang kurang

baik pada variasi tanpa argon.











variasi.



Besarnya persentase difusi yang terjadi pada variasi argon 1 adalah sebesar,

2

2

76.512% 100%

288

mmDifusi x

mm

% 26.567%Difusi

Besarnya persentase difusi yang terjadi pada variasi argon 1 adalah

sekitar 26.567%, tidak jauh berbeda dengan persentase difusi variasi tanpa argon

kecilnya persentase difusi ini menyebabkan kualitas sambungan yang kurang baik

pada variasi argon 1.









adalah sekitar 157.576 mm2.

Sedangkan luas permukaan material sendiri adalah sekitar 288 mm2, maka dapat

diketahui persentase besarnya difusi yang terjadi pada tiap variasi.



Besarnya persentase difusi yang terjadi pada variasi argon 3 adalah sebesar,

2

2

157.576% 100%

288

mmDifusi x

mm

% 54.714%Difusi

Besarnya persentase difusi yang terjadi pada variasi argon 3 adalah sekitar 54.714%,

terlihat perbedaan yang cukup besar jika dibandingkan dengan variasi argon 0 dan

variasi argon 1.

Tugas Akhir Lampiran D

Robby Eriend (0910912021) D13

LAMPIRAN D

HASIL PENGHITUNGAN PERSENTASE DIFUSI

Tugas Akhir Lampiran D

Robby Eriend (0910912021) D14

D.1 Penghitungan Persentase Difusi

Tabel D.1 Hasil Penghitungan Persentase Difusi

Variasi Luas Area Difusi ( mm2

) Persentase Difusi (%)

Argon 0 76.01 26.39

Argon 1 76.51 26.57

Argon 3 157.57 54.71

Tugas Akhir Lampiran E

Robby Eriend (0910912021) E15

LAMPIRAN E

HASIL PARTICLE SIZE ANALYZER ALUMINA

Tugas Akhir Lampiran E

Robby Eriend (0910912021) E16

E.1 Hasil Particle Size Analyzer Alumina

Tabel E.1 Hasil particle size analyzer Alumina

Gambar E.1 Grafik hasil particle size analyzer alumina

Documents

Robby Eriend (0910912021)