PENGELASAN (Welding)
PENGELASAN
Pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan atau dapat juga didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antara atom.
Penyolderan Dan Pematrian
Solder dan patri merupakan proses penyambungan logam dimana digunakan logam penyambung lainnya dalam keadaan cair yang kemudian membeku.
Penyolderan
Penyolderan adalah proses penyambungan dua keping logam dengan logam yang berbeda yang dituangkan dalam keadaan cair dengan suhu tidak melebihi 430C diantara kedua keping tersebut. Paduan logam penyambung/pengisi yang banyak digunakan adalah paduan timbal dan timah yang mempunyai titik cair antara 180 - 370C. Komposisi 50% Pb dan 50% Sn paling banyak digunakan untuk timah solder dimana paduan ini mempunyai titik cair pada 220C.
Penyolderan adalah proses penyambungan dua keping logam dengan logam yang berbeda yang dituangkan dalam keadaan cair dengan suhu tidak melebihi 430C diantara kedua keping tersebut. Paduan logam penyambung/pengisi yang banyak digunakan adalah paduan timbal dan timah yang mempunyai titik cair antara 180 - 370C. Komposisi 50% Pb dan 50% Sn paling banyak digunakan untuk timah solder dimana paduan ini mempunyai titik cair pada 220C.
Pematrian
Pada pematrian logam pengisi mempunyai titik cair diatas 430C akan tetapi masih dibawah titik cair logam induk. Logam dan paduan patri yang banyak digunakan adalah :
1. Tembaga : titik cair 1083C.
2. Paduan tembaga : kuningan dan perunggu yang mempunyai titik cair antara 870C - 1100C.
3. Paduan perak : yang mempunyai titik cair antara 630C - 845C.
4. Paduan Aluminium : yang mempunyai titik cair antara 570C - 640C.
Adapun jenis sambungan yang lazim pada patri adalah : sambungan tindih, temu, dan serong seperti terlihat pada gambar 1.
Adapun jenis sambungan yang lazim pada patri adalah : sambungan tindih, temu, dan serong seperti terlihat pada gambar 1.
Gambar 1. Jenis Sambungan Pada Patri
Pada penyambungan patri hal yang paling utama adalah kebersihan, permukaan harus bebas dari kotoran-kotoran, minyak, atau oksida-oksida dan bagian sambungan harus tepat ukuran maupun bentuknya dengan celah untuk bahan pengisi. Proses pematrian dikelompokkan berdasarkan cara pemanasan. Ada empat cara yang dilakukan dalam memanaskan logam pada penyambungan :
1. Pencelupan benda yang akan disambung dalam logam pengisi atau fluks cair.
2. Mematri dengan menggunakan dapur. Disini benda dijepit dengan jig dan dimasukkan ke dalam dapur yang diatur suhunya sesuai titik cair logam patri.
3. Mematri dengan nyala. Panas nyala diambil dari nyala oksi asetilen atau oksihidrogen dan logam pengisi dalam bentuk kawat dicairkan pada celah sambungan.
4. Mematri dengan patri listrik. Panas berasal dari tahanan, induksi atau busur listrik.
Keuntungan proses patri adalah kemungkinan penyambungan logam yang sulit di las, penyambungan logam yang berlainan dan penyambungan bahan yang tipis. Selain itu proses patri cepat dan menghasilkan sambungan yang rapi yang tidak memerlukan pengerjaan penyelesaian lagi.
Sambungan Las
Sambungan las mempunyai beberapa jenis sambungan diantaranya bisa dilihat pada gambar 2. dibawah ini.
Sambungan las mempunyai beberapa jenis sambungan diantaranya bisa dilihat pada gambar 2. dibawah ini.
Gambar 3.2.
3.3. Proses Pengelasan
3.3.1. Pengelasan Tempa
Proses pengelasan tempa adalah pengelasan yang dilakukan dengan cara memanaskan logam yang kemudian ditempa (tekan) sehingga terjadi penyambungan. Pemanasan dilakukan di dalam dapur kokas atau pada dapur minyak ataupun gas. Sebelum disambung, kedua ujung dibentuk terlebih dahulu, sedemikian sehingga bila disambungkan keduanya akan bersambung ditengah-tengah terlebih dahulu. Penempaan kemudian dilakukan mulai dari tengah menuju sisi, dengan demikian oksida-oksida atau kotoran-kotoran lainnya tertekan ke luar. Proses ini disebut scarfing.
Jenis logam yang banyak digunakan dalam pengelasan tempa adalah baja karbon rendah dan besi tempa karena memiliki daerah suhu pengelasan yang besar.
3.3.1. Pengelasan Tempa
Proses pengelasan tempa adalah pengelasan yang dilakukan dengan cara memanaskan logam yang kemudian ditempa (tekan) sehingga terjadi penyambungan. Pemanasan dilakukan di dalam dapur kokas atau pada dapur minyak ataupun gas. Sebelum disambung, kedua ujung dibentuk terlebih dahulu, sedemikian sehingga bila disambungkan keduanya akan bersambung ditengah-tengah terlebih dahulu. Penempaan kemudian dilakukan mulai dari tengah menuju sisi, dengan demikian oksida-oksida atau kotoran-kotoran lainnya tertekan ke luar. Proses ini disebut scarfing.
Jenis logam yang banyak digunakan dalam pengelasan tempa adalah baja karbon rendah dan besi tempa karena memiliki daerah suhu pengelasan yang besar.
3.3.2. Pengelasan Dengan Gas
Pengelasan dengan gas adalah proses pengelasan dimana digunakan campuran gas sebagai sumber panas. Nyala gas yang banyak digunakan adalah gas alam, asetilen dan hidrogen yang dicampur dengan oksigen.
a. Nyala Oksiasetilen
Dalam proses ini digunakan campuran gas oksigen dengan gas asetilen. Suhu nyalanya bisa mencapai 3500C. Pengelasan bisa dilakukan dengan atau tanpa logam pengisi. Oksigen berasal dari proses hidrolisa atau pencairan udara. Oksigen disimpan dalam silinder baja pada tekanan 14 MPa. Gas asetilen (C2H2) dihasilkan oleh reaksi kalsium karbida dengan air dengan reaksi sebagai berikut :
Pengelasan dengan gas adalah proses pengelasan dimana digunakan campuran gas sebagai sumber panas. Nyala gas yang banyak digunakan adalah gas alam, asetilen dan hidrogen yang dicampur dengan oksigen.
a. Nyala Oksiasetilen
Dalam proses ini digunakan campuran gas oksigen dengan gas asetilen. Suhu nyalanya bisa mencapai 3500C. Pengelasan bisa dilakukan dengan atau tanpa logam pengisi. Oksigen berasal dari proses hidrolisa atau pencairan udara. Oksigen disimpan dalam silinder baja pada tekanan 14 MPa. Gas asetilen (C2H2) dihasilkan oleh reaksi kalsium karbida dengan air dengan reaksi sebagai berikut :
Bentuk tabung oksigen dan asetilen diperlihatkan pada gambar 3.
Gambar 3. Tabung asetilen dan oksigen untuk pengelasan oksiasetilen.
Agar aman dipakai gas asetilen dalam tabung tekanannya tidak boleh melebihi 100 kPa dan disimpan tercampur dengan aseton. Tabung asetilen diisi dengan bahan pengisi berpori yang jenuh dengan aseton, kemudian diisi dengan gas asetilen. Tabung asetilen mapu menahan tekanan sampai 1,7 MPa. Skema nyala las dan sambungan gasnya bisa dilihat pada gambar 4.
Gambar 4. Skema nyala las oksiasetilen dan sambungan gasnya.
Pada nyala gas oksiasetilen bisa diperoleh 3 jenis nyala yaitu nyala netral, reduksi dan oksidasi. Nyala netral diperlihatkan pada gambar 5 dibawah ini.
Gambar 5. Nyala netral dan suhu yang dicapai pada ujung pembakar.
Pada nyala netral kerucut nyala bagian dalam pada ujung nyala memerlukan perbandingan oksigen dan asetilen kira-kira 1 : 1 dengan reaksi serti yang bisa dilihat pada gambar. Selubung luar berwarna kebiru-biruan adalah reaksi gas CO atau H2 dengan oksigen yang diambil dari udara.
Nyala reduksi terjadi apabila terdapat kelebihan asetilen dan pada nyala akan dijumpai tiga daerah dimana antara kerucut nyala dan selubung luar akan terdapat kerucut antara yang berwarna keputih-putihan. Nyala jenis ini digunakan untuk pengelasan logam Monel, Nikel, berbagai jenis baja dan bermacam-macam bahan pengerasan permukaan nonferous.
Nyala oksidasi adalah apabila terdapat kelebihan gas oksigen. Nyalanya mirip dengan nyala netral hanya kerucut nyala bagian dalam lebih pendek dan selubung luar lebih jelas warnanya.Nyala oksidasi digunakan untuk pengelasan kuningan dan perunggu.
Nyala reduksi terjadi apabila terdapat kelebihan asetilen dan pada nyala akan dijumpai tiga daerah dimana antara kerucut nyala dan selubung luar akan terdapat kerucut antara yang berwarna keputih-putihan. Nyala jenis ini digunakan untuk pengelasan logam Monel, Nikel, berbagai jenis baja dan bermacam-macam bahan pengerasan permukaan nonferous.
Nyala oksidasi adalah apabila terdapat kelebihan gas oksigen. Nyalanya mirip dengan nyala netral hanya kerucut nyala bagian dalam lebih pendek dan selubung luar lebih jelas warnanya.Nyala oksidasi digunakan untuk pengelasan kuningan dan perunggu.
b. Pengelasan Oksihidrogen
Nyala pengelasan oksihidrogen mencapai 2000 oC, lebih rendah dari oksigen-asetilen. Pengelasan ini digunakan pada pengelasan lembaran tipis dan paduan dengan titik cair yang rendah.
c. Pengelasan Udara-Asetilen
Nyala dalam pengelasan ini mirip dengan pembakar Bunsen. Untuk nyala dibutuhkan udara yang dihisap sesuai dengan kebutuhan. Suhu pengelasan lebih rendah dari yang lainnya maka kegunaannya sangat terbatas yaitu hanya untuk patri timah dan patri suhu rendah.
d. Pengelasan Gas Bertekanan
Sambungan yang akan dilas dipanaskan dengan nyala gas menggunakan oksiasetilen hingga 1200 oC kemudian ditekankan. Ada dua cara penyambungan yaitu sambungan tertutup dan sambungan terbuka.
Pada sambungan tertutup, kedua permukaan yang akan disambung ditekan satu sama lainnya selama proses pemanasan. Nyala menggunakan nyala ganda dengan pendinginan air. Selama proses pemanasan, nyala tersebut diayun untuk mencegah panas berlebihan pada sambungan yang dilas. Ketila suhu yang tepat sudah diperoleh, benda diberi tekanan. Untuk baja karbon tekanan permulaan kurang dari 10 MPa dan tekanan upset antara 28 MPa.
Pada sambungan terbuka menggunakan nyala ganda yang pipih yang ditempatkan pada kedua permukaan yang disambung. Permukaan yang disambung dipanaskan sampai terbentuk logam cair, kemudian nyala buru-buru dicabut dan kedua permukaan ditekan sampai 28 MPa hingga logam membeku. Proses pengelasan terbuka bisa dilihat pada gambar 6.
Gambar 6. Skema cara pengelasan tumpu dengan gas bertekanan.
e. Pemotongan Nyala Oksiasetilen
Pemotongan dengan nyala juga merupakan suatu proses produksi. Nyala untuk pemotongan berbeda dengan nyala untuk pengelasan dimana disekitar lobang utama yang dialiri oksigen terdapat lubang kecil untuk pemanasan mula. Fungsi nyala pemanas mula adalah untuk pemanasan baja sebelum dipotong. Karena bahan yang akan dipotong menjadi panas sehingga baja akan menjadi terbakar dan mencair ketika dialiri oksigen. Gambar 7 memperlihatkan skema mesin pemotong nyala oksiasetilen.
Pemotongan dengan nyala juga merupakan suatu proses produksi. Nyala untuk pemotongan berbeda dengan nyala untuk pengelasan dimana disekitar lobang utama yang dialiri oksigen terdapat lubang kecil untuk pemanasan mula. Fungsi nyala pemanas mula adalah untuk pemanasan baja sebelum dipotong. Karena bahan yang akan dipotong menjadi panas sehingga baja akan menjadi terbakar dan mencair ketika dialiri oksigen. Gambar 7 memperlihatkan skema mesin pemotong nyala oksiasetilen.
Gambar 7. Skema mesin pemotong dengan nyala oksiasetilen.
3.3.3. Las Resistansi Listrik
Pengelasan ini mula-mula dikembangkan oleh Elihu Thompson diakhir abad 19. Pada proses ini digunakan arus listrik yang cukup besar yang dialirkan ke logam yang disambung sehingga menimbulkan panas kemudian sambungan ditekan dan menyatu. Arus listrik yang digunakan akan dirobah tegangannya menjadi 4 sampai 12 volt dengan menggunakan transformator dengan kemampuan arus sesuai kebutuhan. Bila arsu mengalir didalam logam, maka akan timbul panas ditempat dimana resistansi listriknya besar yaitu pada batas permukaan kedua lembaran lkogam yang akan dilas. Besar arus daerah sambungan berkisar antara 50 sampai 60 MVA/m2 dengan tenggang waktu sekitar 10 detik. Tekanan yang diberikan berkisar antara 30 sampai 55 MPa.
Ada tiga faktor yang perlu diperhatikan sesuai dengan rumus : jumlah panas = A^2 Ω t, dimana A adalah arus pengelasan (dalam Ampere), Ω tahanan listrik antara elektroda (ohm) dan t waktu. Untuk memperoleh hasil lasan yang baik ketiga faktor tersebut perlu diperhatikan dengan cermat dimana besarannya tergantung dari tebal, jenis bahan serta ukuran serta jenis elektroda yang digunakan.
Proses pengelasan resistansi listrik meliputi : las titik, las proyeksi, las kampuh, las tumpul, las nyala dan las perkusi.
Pengelasan ini mula-mula dikembangkan oleh Elihu Thompson diakhir abad 19. Pada proses ini digunakan arus listrik yang cukup besar yang dialirkan ke logam yang disambung sehingga menimbulkan panas kemudian sambungan ditekan dan menyatu. Arus listrik yang digunakan akan dirobah tegangannya menjadi 4 sampai 12 volt dengan menggunakan transformator dengan kemampuan arus sesuai kebutuhan. Bila arsu mengalir didalam logam, maka akan timbul panas ditempat dimana resistansi listriknya besar yaitu pada batas permukaan kedua lembaran lkogam yang akan dilas. Besar arus daerah sambungan berkisar antara 50 sampai 60 MVA/m2 dengan tenggang waktu sekitar 10 detik. Tekanan yang diberikan berkisar antara 30 sampai 55 MPa.
Ada tiga faktor yang perlu diperhatikan sesuai dengan rumus : jumlah panas = A^2 Ω t, dimana A adalah arus pengelasan (dalam Ampere), Ω tahanan listrik antara elektroda (ohm) dan t waktu. Untuk memperoleh hasil lasan yang baik ketiga faktor tersebut perlu diperhatikan dengan cermat dimana besarannya tergantung dari tebal, jenis bahan serta ukuran serta jenis elektroda yang digunakan.
Proses pengelasan resistansi listrik meliputi : las titik, las proyeksi, las kampuh, las tumpul, las nyala dan las perkusi.
a. Las Titik
Las titik adalah pengelasan memakai metode resistansi listrik dimana pelat lembaran dijepit dengan dua elektroda. Ketika arus dialirkan maka terjadi sambungan las pada posisi jepitan. Skema las titik bisa dilihat pada gambar 8.
Siklus pengelasan titik dimulai ketika elektroda menekan pelat dimana arus belum dialirkan. Waktu proses ini disebut waktu tekan. Setelah itu arus dialirkan ke elektroda sehingga timbul panas pada pelat di posisi elektroda sehingga terbentuk sambungan las. Waktu proses ini disebut waktu las.
Las titik adalah pengelasan memakai metode resistansi listrik dimana pelat lembaran dijepit dengan dua elektroda. Ketika arus dialirkan maka terjadi sambungan las pada posisi jepitan. Skema las titik bisa dilihat pada gambar 8.
Siklus pengelasan titik dimulai ketika elektroda menekan pelat dimana arus belum dialirkan. Waktu proses ini disebut waktu tekan. Setelah itu arus dialirkan ke elektroda sehingga timbul panas pada pelat di posisi elektroda sehingga terbentuk sambungan las. Waktu proses ini disebut waktu las.
Gambar 3.8. Diagram alat las titik
Setelah itu arus dihentikan namun tekanan tetap ada dan proses ini disebut waktu tenggang. Kemudian logam dibiarkan mendingin sampai sambungan menjadi kuat dan tekanan di hilangkan dan pelat siap dipindahkan untuk selanjutnya proses pengelasan dimulai lagi untuk titik yang baru.
Peralatan mesin las titik ada tiga jenis yaitu : 1) mesin las titik tunggal stasioner, 2) mesin las titik tunggal yang dapat dipindahlan dan 3) mesin las titik ganda. Mesin las stasioner dapat dibagi lagi atas jenis : lengan ayun dan jenis tekanan langsung. Jenis lengan ayun merupakan jenis yang sederhana dan mempunyai kapasitas kecil. Mesin las titik dengan ukuran besar bisa dilihat pada gambar 9. dibawah ini.
Peralatan mesin las titik ada tiga jenis yaitu : 1) mesin las titik tunggal stasioner, 2) mesin las titik tunggal yang dapat dipindahlan dan 3) mesin las titik ganda. Mesin las stasioner dapat dibagi lagi atas jenis : lengan ayun dan jenis tekanan langsung. Jenis lengan ayun merupakan jenis yang sederhana dan mempunyai kapasitas kecil. Mesin las titik dengan ukuran besar bisa dilihat pada gambar 9. dibawah ini.
Gambar 9. Mesin las titik fasa tunggal, jenis tekan dan digerakkan dengan udara.
b. Pengelasan Proyeksi
Gambar 10. memperlihatkan skema pengelasan proyeksi. Pengelasan ini mirip dengan pengelasan titik hanya bagian yang dilas dibuat proyeksi/tonjolan terlebih dahulu. Ukuran tonjolan mempunyai diameter yang sama dengan tebal pelat yang dilas dengan tinggi tonjolan lebih kurang 60% dari tebal pelat. Hasil pengelasan biasanya mempunyai kualitas yang lebih baik dari pengelasan titik.
Gambar 10. memperlihatkan skema pengelasan proyeksi. Pengelasan ini mirip dengan pengelasan titik hanya bagian yang dilas dibuat proyeksi/tonjolan terlebih dahulu. Ukuran tonjolan mempunyai diameter yang sama dengan tebal pelat yang dilas dengan tinggi tonjolan lebih kurang 60% dari tebal pelat. Hasil pengelasan biasanya mempunyai kualitas yang lebih baik dari pengelasan titik.
Gambar 10. Pengelasan Proyeksi.
c. Las Kampuh (seam weld)
Las kampuh merupakan proses las untuk menghasilkan lasan yang kontinyu pada pelat logam yang ditumpuk. Sambungan terjadi oleh panas yang ditimbulkan oleh tahanan listrik. Arus mengalir melalui elektroda ke pelat sama seperti pengelasan titik. Metode ini sebenarnya merupakan pengelasan titik yang kontinyu. Tiga jenis las kampuh yang sering dilakukan pada industri bisa dilihat pada gambar 11. yaitu las kampuh tumpang, las kampuh tindih dan las kampuh yang mulus.
Las kampuh merupakan proses las untuk menghasilkan lasan yang kontinyu pada pelat logam yang ditumpuk. Sambungan terjadi oleh panas yang ditimbulkan oleh tahanan listrik. Arus mengalir melalui elektroda ke pelat sama seperti pengelasan titik. Metode ini sebenarnya merupakan pengelasan titik yang kontinyu. Tiga jenis las kampuh yang sering dilakukan pada industri bisa dilihat pada gambar 11. yaitu las kampuh tumpang, las kampuh tindih dan las kampuh yang mulus.
Gambar 11. Jenis-jenis las kampuh resistansi listrik.
d. Las Tumpul (Butt Weld)
Pengelasan las tumpul bisa dilihat pada gambar 12. Dua batang logam saling tekan dan arus mengalir melalui sambungan batang logam tersebut dan menimbulkan panas. Panas yang terjadi tidak sampai mencairkan logam namun menimbulkan sambungan las dimana sambungannya akan menghasilkan tonjolan. Tonjolan bisa dihilangkan dengan pemesinan. Kedua logam yang disambung sebaiknya mempunyai tahanan yang sama agar terjadi pemanasan yang rata pada sambungan.
Pengelasan las tumpul bisa dilihat pada gambar 12. Dua batang logam saling tekan dan arus mengalir melalui sambungan batang logam tersebut dan menimbulkan panas. Panas yang terjadi tidak sampai mencairkan logam namun menimbulkan sambungan las dimana sambungannya akan menghasilkan tonjolan. Tonjolan bisa dihilangkan dengan pemesinan. Kedua logam yang disambung sebaiknya mempunyai tahanan yang sama agar terjadi pemanasan yang rata pada sambungan.
Gambar 12. Sketsa pengelasan tumpul.
3.3.4. Las Busur
Pengelasan busur adalah pengelasan dengan memanfaatkan busur listrik yang terjadi antara elektroda dengan benda kerja. Elektroda dipanaskan sampai cair dan diendapkan pada logam yang akan disambung sehingga terbentuk sambungan las. Mula-mula elektroda kontak/bersinggungan dengan logam yang dilas sehingga terjadi aliran arus listrik, kemudian elektroda diangkat sedikit sehingga timbullah busur. Panas pada busur bisa mencapai 5.500C.
Las busur bisa menggunakan arus searah maupun arus bolak-balik. Mesin arus searah dapat mencapai kemampuan arus 1000 amper pada tegangan terbuka antara 40 sampai 95 Volt. Pada waktu pengelasan tegangan menjadi 18 sampai 40 Volt. Ada 2 jenis polaritas yang digunakan yaitu polaritas langsung dan polaritas terbalik. Pada polaritas langsung elektroda berhubungan dengan terminal negatif sedangkan pada polaritas terbalik elektroda berhubungan dengan terminal positif.
Jenis bahan elektroda yang banyak digunakan adalah elektroda jenis logam walaupun ada juga jenis elektroda dari bahan karbon namun sudah jarang digunakan. Elektroda berfungsi sebagai logam pengisi pada logam yang dilas sehingga jenis bahan elektroda harus disesuaikan dengan jenis logam yang dilas. Untuk las biasa mutu lasan antara arus searah dengan arus bolak-balik tidak jauh berbeda, namun polaritas sangat berpengaruh terhadap mutu lasan.
Kecepatan pengelasan dan keserbagunaan mesin las arus bolak-balik dan arus searah hampir sama, namun untuk pengelasan logam/pelat tebal, las arus bolak-balok lebih cepat.
Skema las busur bisa dilihat pada gambar 13. dibawah ini.
Pengelasan busur adalah pengelasan dengan memanfaatkan busur listrik yang terjadi antara elektroda dengan benda kerja. Elektroda dipanaskan sampai cair dan diendapkan pada logam yang akan disambung sehingga terbentuk sambungan las. Mula-mula elektroda kontak/bersinggungan dengan logam yang dilas sehingga terjadi aliran arus listrik, kemudian elektroda diangkat sedikit sehingga timbullah busur. Panas pada busur bisa mencapai 5.500C.
Las busur bisa menggunakan arus searah maupun arus bolak-balik. Mesin arus searah dapat mencapai kemampuan arus 1000 amper pada tegangan terbuka antara 40 sampai 95 Volt. Pada waktu pengelasan tegangan menjadi 18 sampai 40 Volt. Ada 2 jenis polaritas yang digunakan yaitu polaritas langsung dan polaritas terbalik. Pada polaritas langsung elektroda berhubungan dengan terminal negatif sedangkan pada polaritas terbalik elektroda berhubungan dengan terminal positif.
Jenis bahan elektroda yang banyak digunakan adalah elektroda jenis logam walaupun ada juga jenis elektroda dari bahan karbon namun sudah jarang digunakan. Elektroda berfungsi sebagai logam pengisi pada logam yang dilas sehingga jenis bahan elektroda harus disesuaikan dengan jenis logam yang dilas. Untuk las biasa mutu lasan antara arus searah dengan arus bolak-balik tidak jauh berbeda, namun polaritas sangat berpengaruh terhadap mutu lasan.
Kecepatan pengelasan dan keserbagunaan mesin las arus bolak-balik dan arus searah hampir sama, namun untuk pengelasan logam/pelat tebal, las arus bolak-balok lebih cepat.
Skema las busur bisa dilihat pada gambar 13. dibawah ini.
Gambar 13. Skema nyala busur.
Elektroda yang digunakan pada pengelasan jenis ini ada 3 macam yaitu : elektroda polos, elektroda fluks dan elektroda berlapis tebal. Elektroda polos adalah elektroda tanpa diberi lapisan dan penggunaan elektroda jenis ini terbatas antara lain untuk besi tempa dan baja lunak. Elektroda fluks adalah elektroda yang mempunyai lapisan tipis fluks, dimana fluks ini berguna melarutkan dan mencegah terbentuknya oksida-oksida pada saat pengelasan. Kawat las berlapis tebal paling banyak digunakan terutama pada proses pengelasan komersil.
Lapisan pada elektroda berlapis tebal mempunyai fungsi :
1. Membentuk lingkungan pelindung.
2. Membentuk terak dengan sifat-sifat tertentu untuk melindungi logam cair.
3. Memungkinkan pengelasan pada posisi diatas kepala dan tegak lurus.
Lapisan pada elektroda berlapis tebal mempunyai fungsi :
1. Membentuk lingkungan pelindung.
2. Membentuk terak dengan sifat-sifat tertentu untuk melindungi logam cair.
3. Memungkinkan pengelasan pada posisi diatas kepala dan tegak lurus.
4. Menstabilisasi busur.
5. Menambah unsur logam paduan pada logam induk.
6. Memurnikan logam secara metalurgi.
7. Mengurangi cipratan logam pengisi.
8. Meningkatkan efisiensi pengendapan.
9. Menghilangkan oksida dan ketidakmurnia.
10. Mempengaruhi kedalaman penetrasi busur.
11. Mempengaruhi bentuk manik.
12. Memperlambat kecepatan pendinginan sambungan las.
13. Menambah logam las yang berasal dari serbuk logam dalam lapisan pelindung.
Fungsi-fungsi yang disebutkan diatas berlaku umum yang artinya belum tentu sebuah elektroda akan mempunyai kesemua sifat tersebut.
Komposisi lapisan elektroda yang digunakan bisa berasal dari bahan organik ataupun bahan anorganik ataupun campurannya.Unsur-unsur utama yang umum digunakan adalah :
1. Unsur pembentuk terak : SiO2 , MnO2 , FeO dan Al2O3 .
2. Unsur yang meningkatkan sifat busur : Na2O, CaO, MgO dan TiO2 .
3. Unsur deoksidasi : grafit, aluminium dan serbuk kayu.
4. Bahan pengikat : natrium silikat, kalium silikat dan asbes.
5. Unsur paduan yang meningkatkan kekuatan sambungan las : vanadium, sirkonium, sesium, kobal, molibden, aluminium, nikel, mangan dan tungsten.
Berikut ini dijelaskan beberapa jenis pengelasan dengan menggunakan pengelasan busur.
5. Menambah unsur logam paduan pada logam induk.
6. Memurnikan logam secara metalurgi.
7. Mengurangi cipratan logam pengisi.
8. Meningkatkan efisiensi pengendapan.
9. Menghilangkan oksida dan ketidakmurnia.
10. Mempengaruhi kedalaman penetrasi busur.
11. Mempengaruhi bentuk manik.
12. Memperlambat kecepatan pendinginan sambungan las.
13. Menambah logam las yang berasal dari serbuk logam dalam lapisan pelindung.
Fungsi-fungsi yang disebutkan diatas berlaku umum yang artinya belum tentu sebuah elektroda akan mempunyai kesemua sifat tersebut.
Komposisi lapisan elektroda yang digunakan bisa berasal dari bahan organik ataupun bahan anorganik ataupun campurannya.Unsur-unsur utama yang umum digunakan adalah :
1. Unsur pembentuk terak : SiO2 , MnO2 , FeO dan Al2O3 .
2. Unsur yang meningkatkan sifat busur : Na2O, CaO, MgO dan TiO2 .
3. Unsur deoksidasi : grafit, aluminium dan serbuk kayu.
4. Bahan pengikat : natrium silikat, kalium silikat dan asbes.
5. Unsur paduan yang meningkatkan kekuatan sambungan las : vanadium, sirkonium, sesium, kobal, molibden, aluminium, nikel, mangan dan tungsten.
Berikut ini dijelaskan beberapa jenis pengelasan dengan menggunakan pengelasan busur.
a. Pengelasan Busur Hidrogen Atomik.
Proses pengelasan ini adalah dimana dua elektroda tunsten dialirkan busur arus bolak-balik dan hidrogen dialirkan ke busur tersebut. Ketika hidrogen mengenai busur, molekulnnya pecah menjadi atom yang kemudian bergabung kembali menjadi molekul hidrogen diluar busur. Reaksi ini diiringi oleh pelepasan panas yang bisa mencapai suhu 6100C. Logam lasan dapat ditambahkan dama bentuk batang/kawat las. Skema dari pengelasan jenis ini diperlihatkan pada gambar 14.
Gambar 14. Las busur hidrogen atomik.
b. Las Busur Gas dengan Pelindung Gas Mulia.
Proses pengelasan ini sambungan dibentuk oleh panas yang ditimbulkan oleh busur yang dibangkitkan diantara elektroda dan benda kerja dimana busur dilindungi oleh gas mulia seperti argon, helium atau bahkan gas CO2 atau campuran gas lainnya.
Ada dua jenis pengelasan dengan cara ini yaitu : las TIG (tungsten inert gas) atau disebut juga pengelasan menggunakan elektroda wolfram dengan logam pengisi, dan las MIG (metal inert gas) atau disebut juga pengelasan menggunakan elektroda terumpan. Kedua jenis pengelasan ini bisa dilakukan secara manual ataupun otomatik serta tidak memerlukan fluks ataupun lapisan kawat las untuk melindungi sambungan.
Las busur yang menggunakan elektroda wolfram (elektroda tak terumpan) dikenal pula dengan sebutan las busur wolfram gas. Skema dari pengelasan jenis ini bisa dilihat pada gambar 15. Pada proses ini las dilindungi oleh selubung gas mulia yang dialirkan melalui pemegang elektroda yang didinginkan dengan air.
Proses pengelasan ini sambungan dibentuk oleh panas yang ditimbulkan oleh busur yang dibangkitkan diantara elektroda dan benda kerja dimana busur dilindungi oleh gas mulia seperti argon, helium atau bahkan gas CO2 atau campuran gas lainnya.
Ada dua jenis pengelasan dengan cara ini yaitu : las TIG (tungsten inert gas) atau disebut juga pengelasan menggunakan elektroda wolfram dengan logam pengisi, dan las MIG (metal inert gas) atau disebut juga pengelasan menggunakan elektroda terumpan. Kedua jenis pengelasan ini bisa dilakukan secara manual ataupun otomatik serta tidak memerlukan fluks ataupun lapisan kawat las untuk melindungi sambungan.
Las busur yang menggunakan elektroda wolfram (elektroda tak terumpan) dikenal pula dengan sebutan las busur wolfram gas. Skema dari pengelasan jenis ini bisa dilihat pada gambar 15. Pada proses ini las dilindungi oleh selubung gas mulia yang dialirkan melalui pemegang elektroda yang didinginkan dengan air.
Gambar 15. Diagram proses las busur wolfram gas mulia.
Pengelasan ini bisa menggunakan arus bolak-baliok ataupun arus searah, dimana pemilihan tergantung pada jenis logam yang dilas. Arus searah polaritas langsung digunakan untuk pengelasan baja, besi cor, paduan tembaga dan baja tahan karat, sedangkan polaritas terbalik jarang digunakan. Untuk arus bolak-balik banyak digunakan untuk pengelasan aluminium, magnesium, besi cor dan beberapa jenis logam lainnya. Proses ini banyak dilakukan untuk pengelasan pelat tipis karena biayanya akan mahal jika digunakan untuk pengelasan pelat tebal.
Pengelasan las gas mulia elektroda terumpan bisa dilihat pada gambar 16 dimana antara benda kerja dan elektroda terumpan dilindungi dengangas pelindung. Efisiensi pengelasan jenis ini lebih tinggi dan kecepatan pengelasan jauh lebih baik. Pengelasan ini umumnya dilakukan secara otomatik.
Pengelasan las gas mulia elektroda terumpan bisa dilihat pada gambar 16 dimana antara benda kerja dan elektroda terumpan dilindungi dengangas pelindung. Efisiensi pengelasan jenis ini lebih tinggi dan kecepatan pengelasan jauh lebih baik. Pengelasan ini umumnya dilakukan secara otomatik.
Gambar 16. Diagram las busur gas mulia elektroda terumpan.
Gas karbon dioksida sering digunakan sebagai gas pelindung untuk pengelasan logam baja karbon dan baja paduan rendah.
c. Pengelasan Busur Rendam.
Proses pengelasan busur rendam adalah proses pengelasan busur dimana logam cair dilindungi oleh fluks selama pengelasan. Gambar 17 memperlihatkan skema pengelasan busur rendam. Busur listrik yang digunakan untuk mencairkan logam tertutup oleh serbuk fluks yang diberikan disepanjang alur las dan proses pengelasan berlangsung didalam fluks tersebut.
Gambar 17. Skema pengelasan busur rendam.
Pada saat pengelasan panas yang ditimbulkan busur tidak hanya mencairkan logam namun juga akan mencairkan sebagian dari fluks dimana fluks cair ini akan terapung diatas logam cair sehingga membentuk lapisan pelindung membentuk terak yang mencegah percikan dan terjadinya oksidasi. Ketika logam dan terak sudah dingin, terak bisa dibuang, serbuk fluks yang tidak terpakai dapai digunakan kembali.
d. Pemotongan dengan Busur Plasma.
Pada pengelasan ini, gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu sangat tinggi sehingga gas menjadi terion dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut plasma. Peralatan didesain sedimikian sehingga gas mengalir ke busur melalui lubang halus sehingga suhu plasma naik dan konsentrasi energi panas pada logam pada area yang kecil akan menyebabkan logam cepat menjadi cair. Ketika gas meninggalkan nosel, gas berkembang dengan cepat dan membawa logam cair, sehingga proses pemotongan bisa berjalan dengan baik. Gambar 18. memperlihatkan skema pemotongan dengan busur plasma.
Pada pengelasan ini, gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu sangat tinggi sehingga gas menjadi terion dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut plasma. Peralatan didesain sedimikian sehingga gas mengalir ke busur melalui lubang halus sehingga suhu plasma naik dan konsentrasi energi panas pada logam pada area yang kecil akan menyebabkan logam cepat menjadi cair. Ketika gas meninggalkan nosel, gas berkembang dengan cepat dan membawa logam cair, sehingga proses pemotongan bisa berjalan dengan baik. Gambar 18. memperlihatkan skema pemotongan dengan busur plasma.
Gambar 17. Skema perbandingan dua proses memotong dengan busur wolfram gas; A. Pemotongan dengan busur gas helium (non constricted transfered arc). B. Pemotongan dengan plasma (transferred arc).
3.3.5. Pengelasan Lainnya
Selain metode pengelasan yang disebutkan diatas masih banyak lagi metode-metode pengelasan yang dilakukan di industri. Ada metode pengelasan listrik berkas elektron, las laser, las gesek, las termit, pengelasan dingin, las ultrasonik, las ledakan dan sebagainya. Metode-metode pengelasan tersebut tidak akan diuraikan disini, untuk itu jika ada pembaca yang berminat untuk mengetahui lebih lanjut silahkan melihat buku-buku referensi dan literatur yang membahas masalah tersebut.
Selain metode pengelasan yang disebutkan diatas masih banyak lagi metode-metode pengelasan yang dilakukan di industri. Ada metode pengelasan listrik berkas elektron, las laser, las gesek, las termit, pengelasan dingin, las ultrasonik, las ledakan dan sebagainya. Metode-metode pengelasan tersebut tidak akan diuraikan disini, untuk itu jika ada pembaca yang berminat untuk mengetahui lebih lanjut silahkan melihat buku-buku referensi dan literatur yang membahas masalah tersebut.
3.3.6 Cacat-cacat Lasan
Berbagai jenis cacat yang dijumpai pada lasan bisa dilihat pada gambar 18.
Berbagai jenis cacat yang dijumpai pada lasan bisa dilihat pada gambar 18.
Gambar 18. Cacat-cacat pada lasan.
Gambar 18. (Lanjutan).
Jenis-jenis cacat yang biasanya dijumpai antara lain:
1. Retak (Cracks).
2. Voids.
3. Inklusi
4. Kurangnya fusi atau penetrasi (lack of fusion or penetration).
5. Bentuk yang tak sempurna (imperfect shape).
1. Retak (Cracks).
2. Voids.
3. Inklusi
4. Kurangnya fusi atau penetrasi (lack of fusion or penetration).
5. Bentuk yang tak sempurna (imperfect shape).
Retak
Jenis cacat ini dapat terjadi baik pada logam las (weld metal), daerah pengaruh panas (HAZ) atau pada daerah logam dasar (parent metal).
Jenis cacat ini dapat terjadi baik pada logam las (weld metal), daerah pengaruh panas (HAZ) atau pada daerah logam dasar (parent metal).
Gambar 19. Bagian-bagian dari sambungan las.
Cacat retak dibagi atas:
a. Retak panas
b. Retak dingin.
a. Retak panas
b. Retak dingin.
Bentuk retakan dapat dibagi menjadi:
a. Retakan memanjang (longitudinal crack).
b. Retakan melintang (transverse crack).
Retak panas umumnya terjadi pada suhu tinggi ketika proses pembekuan berlangsung. Retak dingin umumnya terjadi dibawah suhu 200C setelah proses pembekuan.
Voids (porositas)
Porositas merupakan cacat las berupa lubang-lubang halus atau pori-pori yang biasanya terbentuk di dalam logam las akibat terperangkapnya gas yang terjadi ketika proses pengelasan. Disamping itu, porositas dapat pula terbentuk akibat kekurangan logam cair karena penyusutan ketika logam membeku. Porositas seperti itu disebut: shrinkage porosity.
Jenis porositas dapat dibedakan menurut pori-pori yang terjadi yaitu:
• Porositas terdistribusi merata.
• Porositas terlokalisasi.
• Porositas linier.
Porositas merupakan cacat las berupa lubang-lubang halus atau pori-pori yang biasanya terbentuk di dalam logam las akibat terperangkapnya gas yang terjadi ketika proses pengelasan. Disamping itu, porositas dapat pula terbentuk akibat kekurangan logam cair karena penyusutan ketika logam membeku. Porositas seperti itu disebut: shrinkage porosity.
Jenis porositas dapat dibedakan menurut pori-pori yang terjadi yaitu:
• Porositas terdistribusi merata.
• Porositas terlokalisasi.
• Porositas linier.
Inklusi
Cacat ini disebabkan oleh pengotor (inklusi) baik berupa produk karena reaksi gas atau berupa unsur-unsur dari luar, seperti: terak, oksida, logam wolfram atau lainnya. Cacat ini biasanya terjadi pada daerah bagian logam las (weld metal).
Cacat ini disebabkan oleh pengotor (inklusi) baik berupa produk karena reaksi gas atau berupa unsur-unsur dari luar, seperti: terak, oksida, logam wolfram atau lainnya. Cacat ini biasanya terjadi pada daerah bagian logam las (weld metal).
Kurangnya Fusi atau Penetrasi
Kurangnys Fusi
Cacat ini merupakan cacat akibat terjadinya ”discontinuity” yaitu ada bagian yang tidak menyatu antara logam induk dengan logam pengisi. Disamping itu cacat jenis ini dapat pula terjadi pada pengelasan berlapis (multipass welding) yaitu terjadi antara lapisan las yang satu dan lapisan las yang lainnya.
Kurangnya Penetrasi
Cacat jenis ini terjadi bila logam las tidak menembus mencapai sampai ke dasar dari sambungan.
Kurangnys Fusi
Cacat ini merupakan cacat akibat terjadinya ”discontinuity” yaitu ada bagian yang tidak menyatu antara logam induk dengan logam pengisi. Disamping itu cacat jenis ini dapat pula terjadi pada pengelasan berlapis (multipass welding) yaitu terjadi antara lapisan las yang satu dan lapisan las yang lainnya.
Kurangnya Penetrasi
Cacat jenis ini terjadi bila logam las tidak menembus mencapai sampai ke dasar dari sambungan.
Bentuk Yang Tidak Sempurna
Jenis cacat ini memberikan geometri sambungan las yang tidak baik (tidak sempurna) seperti: undercut, underfill, overlap, excessive reinforcement dan lain-lain. Morfologi geometri dari cacat ini biasanya bervariasi.
Jenis cacat ini memberikan geometri sambungan las yang tidak baik (tidak sempurna) seperti: undercut, underfill, overlap, excessive reinforcement dan lain-lain. Morfologi geometri dari cacat ini biasanya bervariasi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar