Pengaruh Kecepatan Putar Tool Terhadap Laju Perambatan Retak Fatik Sambungan Double-Side Friction Stir Welding AA6061-T6

HENDRATO, Prof. Ir. Jamasri, Ph.D., IPU., ASEAN Eng.

2022 | Tesis | MAGISTER TEKNIK MESIN

Paduan aluminium 6061-T6 adalah bahan yang sesuai untuk struktur bodi kereta berkecepatan tinggi di antara paduan aluminium seri 6xxx lainnya karena memiliki kekuatan spesifik yang tinggi dan kemampuan bentuk yang baik. Meningkatnya penggunaan paduan aluminium 6061-T6 dalam industri kereta api berkecepatan tinggi menjadi tantangan dalam menghasilkan proses penyambungan yang lebih efisien dan andal menggunakan proses Friction stir welding (FSW). Beberapa FSW baru-baru ini telah dikembangkan untuk meningkatkan kinerja sambungan, salah satunya dengan menerapkan double-side FSW. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh perbedaan kecepatan putar pahat atas dan bawah terhadap struktur mikro, kekuatan tarik, kekerasan mikro, dan laju perambatan retak fatik pada double-side FSW. Metode penelitian yang digunakan yaitu dengan memvariasikan kecepatan putar pahat atas dan bawah pada proses double-side FSW. Variasi kecepatan putar yang digunakan adalah 900/900 rpm, 900/1200 rpm, 900/1500 rpm, 1500/900 rpm, 1500/1200 rpm, dan 1500/1500 rpm. Penelitian ini menggunakan parameter konstan berupa kecepatan pengelasan 30 mm/menit dan gaya vertikal pahat sebesar 125 N. Hasil pengelasan kemudian di uji sesuai dengan tujuan penelitian. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat zona baru pada struktur mikro double-side FSW yaitu Pin-Affected Zone (PAZ) yang terletak diantara pin atas dan pin bawah. Distribusi nilai kekerasan pada daerah HAZ, TMAZ, dan WNZ untuk semua variasi kecepatan putar pahat lebih rendah dibandingkan dengan nilai kekerasan pada logam induk. Kekuatan tarik maksimal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar pahat 1500/1200 rpm yaitu 150,44 Mpa. Kekuatan tarik maksimal terendah terjadi pada variasi kecepatan putar pahat 900/1500 rpm yaitu 105,59 MPa. Perbedaan kecepatan putar pahat menyebabkan penurunan ketahanan terhadap rambat retak fatik. Ketahanan terhadap rambat retak fatik tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar pahat 1500/1500 rpm dengan nilai da/dN = 4,348E-08 (Delta-K)4,157

Aluminium alloy 6061-T6 is a suitable material for high-speed train body structures among other 6xxx series aluminium alloys because it has high specific strength and good formability. The increasing use of aluminium alloy 6061-T6 in the high-speed rail industry has become a challenge in producing a more efficient and reliable joining process using the Friction stir welding (FSW) process. Several FSWs have recently been developed to improve joint performance, one of which is by implementing double-side FSW. This study aimed to determine the effect of differences in the rotational speed of the upper and lower tools on the microstructure, tensile strength, microhardness, and fatigue crack propagation rate in double-side FSW. The research method is by varying the rotational speed of the upper and lower tools in double-side FSW. The rotational speed variations used were 900/900 rpm, 900/1200 rpm, 900/1500 rpm, 1500/900 rpm, 1500/1200 rpm, and 1500/1500 rpm. This study used constant parameters such as a 30 mm/minute welding speed and a vertical tool force of 125 N. The welding results were then tested according to the research objectives. The results showed that there is a new zone in the double-side FSW microstructure, namely the Pin-Affected Zone (PAZ), which is located between the top pin and the bottom pin. The distribution of hardness values in the HAZ, TMAZ, and WNZ regions for all variations of the rotational tool speed is lower than the hardness value on the parent metal. The highest maximum tensile strength occurs at the variation of the tool rotation speed of 1500/1200 rpm, which is 150.44 Mpa. The lowest maximum tensile strength occurs at 900/1500 rpm tool rotation speed variation, which is 105.59 MPa. The difference in tool rotation speed causes a decrease in the fatigue crack growth rate. The highest resistance to fatigue crack growth occurred at a variation of the tool rotation speed of 1500/1500 rpm with a value of da/dN = 4.348E-08 (Delta-K)4.157

Kata Kunci : Paduan aluminium, Double-side FSW, Rambat retak fatik