Analisis Numerik Pengaruh Kecepatan Rotasi Tool dan Diameter Shoulder Terhadap Distribusi TTemperatur dan Tegangan Sisa pada Friction Stir Welding Pelat AA6061-T6

Lewenussa, Fathan Syafiq Zharfan (2024) Analisis Numerik Pengaruh Kecepatan Rotasi Tool dan Diameter Shoulder Terhadap Distribusi TTemperatur dan Tegangan Sisa pada Friction Stir Welding Pelat AA6061-T6. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011201160-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Untuk paduan aluminium seperti AA6061-T6 yang sulit untuk dilebur menggunakan prosedur fusi konvensional, Friction Stir Welding (FSW) adalah teknik penyambungan solid-state yang disukai karena dikenal menghasilkan kualitas las yang unggul dengan distorsi rendah.. Penelitian ini menggunakan analisis numerik untuk menyelidiki efek kecepatan rotasi alat dan diameter bahu pada distribusi suhu dan tegangan sisa selama proses FSW pada pelat AA6061-T6. Model elemen hingga dikembangkan untuk mensimulasikan proses termomekanik yang kompleks dalam FSW. Penelitian ini secara sistematis memvariasikan diameter bahu dan kecepatan rotasi untuk menilai pengaruhnya terhadap perilaku mekanik dan profil termal dari material yang dilas. Hasil simulasi mengungkapkan hubungan rumit antara bidang suhu di zona las dan parameter alat. Analisis menunjukkan bagaimana kecepatan rotasi mempengaruhi pembangkitan panas dan suhu puncak, memberikan wawasan tentang kondisi operasi yang optimal untuk mengurangi cacat yang disebabkan oleh panas. Perangkat lunak ANSYS Workbench digunakan untuk mensimulasikan parameter pengelasan dan kondisi di sembilan variasi input panas, dengan kecepatan rotasi 500, 800, dan 1000 RPM dan diameter bahu 14, 16, dan 18 mm. Pendekatan coupled field transient menggabungkan analisis termal dan struktural untuk mengevaluasi distribusi suhu dan tegangan sisa. Temuan menunjukkan bahwa kecepatan rotasi yang lebih tinggi dan diameter bahu yang lebih besar menghasilkan peningkatan suhu dan tegangan sisa, dengan suhu puncak mencapai 518,71°C pada 1000 RPM dan diameter bahu 18 mm, dan tegangan sisa maksimum sebesar 244,89 MPa pada parameter yang sama. Penelitian ini memberikan wawasan berharga tentang parameter FSW yang optimal untuk pelat AA6061-T6, menyoroti bahwa kecepatan rotasi alat yang lebih tinggi dan diameter bahu yang lebih besar secara signifikan mempengaruhi sifat termal dan mekanik dari lasan. Berdasarkan analisis distribusi temperatur dan tegangan sisa, kualitas las yang optimal ditandai dengan temperatur puncak yang tinggi, stirring zone yang luas, dan tegangan sisa yang minimal. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa parameter yang paling disukai dicapai dengan variasi kelima, yang memanfaatkan tool rotational speed 800 RPM dan shoulder diameter 16 mm.
============================================================
For aluminum alloys like AA6061-T6 that are difficult to fuse using conventional fusion procedures, friction stir welding (FSW) is a favorable solid-state joining technique since it is known for delivering superior weld quality with low distortion. This research utilizes numerical analysis to investigate the effects of tool rotational speed and shoulder diameter on temperature distribution and residual stress during the FSW of AA6061-T6 plates. A finite element model is constructed to simulate the complex thermomechanical processes involved in FSW. The study methodically varies shoulder diameters and rotational speeds to assess their influence on the mechanical behaviour and thermal profile of the welded material. The simulation results uncover intricate relationships between the weld zone temperature field and the tool parameters. The analysis demonstrates how rotational speed impacts heat generation and peak temperatures, providing insights into optimal operating conditions to reduce thermally induced defects. ANSYS Workbench software is employed to simulate welding parameters and conditions across nine heat input variations, with rotational speeds of 500, 800, and 1000 RPM and shoulder diameters of 14, 16, and 18 mm. The coupled field transient approach integrates thermal and structural analysis to evaluate temperature distribution and residual stress. The findings reveal that higher rotational speeds and larger shoulder diameters result in increased temperatures and residual stress, with peak temperatures reaching 518.71°C at 1000 RPM and 18 mm shoulder diameter, and a maximum residual stress of 244.89 MPa at the same parameters. The study provides valuable insights into the optimal FSW parameters for AA6061-T6 plates, highlighting that higher tool rotational speeds and larger shoulder diameters significantly influence the thermal and mechanical properties of the weld. Based on the analysis of temperature distribution and residual stress, the optimal weld quality is characterized by a high peak temperature, a broad stir zone, and minimal residual stress. Consequently, it can be concluded that the most favorable parameters are achieved with the fifth variation, which utilizes a tool rotational speed of 800 RPM and a shoulder diameter of 16 mm.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Finite Element Method, Friction Stir Welding, Residual stress, Rotational speed, Shoulder Diameter, Temperature Distribution, Friction Stir Welding, Diameter Shoulder, Distribusi Temperatur, Kecepatan Rotasi Tool, Metode Elemen Hingga, Tegangan Sisa
Subjects:	T Technology > TS Manufactures > TS227 Welding.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Fathan Syafiq Zharfan Lewenussa
Date Deposited:	02 Aug 2024 03:47
Last Modified:	02 Aug 2024 03:47
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/110989

Actions (login required)

View Item