BAB 8 Materi las acetylene Pendahuluan Definisi

BAB 8
Materi las acetylene
Pendahuluan
Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Normen) adalah ikatan
metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan
lumer atau cair. Dengan kata lain, las adalah sambungan setempat dari beberapa batang
logam dengan menggunakan energi panas. Dalam proses penyambungan ini adakalanya
disertai dengan tekanan dan material tambahan (filler material)
Teknik pengelasan secara sederhana telah diketemukan dalam rentang waktu antara
4000 sampai 3000 SM. Setelah energi listrik dipergunakan dengan mudah, teknologi
pengelasan maju dengan pesatnya sehingga menjadi sesuatu teknik penyambungan yang
mutakhir. Hingga saat ini telah dipergunakan lebih dari 40 jenis pengelasan.
Pada tahap-tahap permulaan dari pengembangan teknologi las, biasanya pengelasan
hanya digunakan pada sambungan-sambungan dari reparasi yang kurang penting. Tapi
setelah melalui pengalaman dan praktek yang banyak dan waktu yang lama, maka
sekarang penggunaan proses-proses pengelasan dan penggunaan konstruksi-konsturksi
las merupakan hal yang umum di semua negara di dunia.
Terwujudnya standar-standar teknik pengelasan akan membantu memperluas ruang
lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar ukuran bangunan konstruksi yang
dapat dilas. Dengan kemajuan yang dicapai sampai saat ini, teknologi las memegang
peranan penting dalam masyarakat industri modern.
Klasifikasi pengelasan
Ditinjau dari sumber panasnya. Pengelasan dapat dibedakan tiga:
A. Mekanik
B. Listrik
C. Kimia
Sedangkan menurut cara pengelasan, dibedakan menjadi dua bagian besar:
A. Pengelasan tekanan (Pressure Welding)
B. Pengelasan Cair
C. Fusion Welding
Fusion welding adalah proses penyambungan logam dengan cara mencairkan logam
yang tersambung.Jenis-jenis Fusion Welding:
A. Oxyacetylene Welding
B. Electric Arc Welding
C. Shield Gas Arc Welding- TIG- MIG- MAG- Submerged Welding
D. Resistance Welding- Spot Welding- Seam Welding- Upset Welding- E. Flash
Welding- Electro Slag Welding- Electro Gas Welding
F. Electron Beam Welding
G. Laser Beam Welding
H. Plasma Welding
Carbon Arc Welding adalah proses untuk menyatukan logam dengan menggunakan
panas dari busur listrik, tidak memerlukan tekanan dan batang pengisi (filler metal)
dipakai jika perlu. Carbon Arc Welding banyak digunakan dalam pembuatan aluminium
dan besi.
Sumber arusnya bisa DC maupun AC dengan menggunakan DC/AC. Proses Carbon Arc
Welding bisa dipakai secara manual ataupun otomatis. Pendinginannya tergantung
besarnya arus. Bila penggunaan arus di atas 200 Ampere digunakan Water Cooled. Dan
sebaliknya bila di bawah 200 Ampere digunakan Air Cooled.
Coated Electrode Welding
Cara pengelasan dimana elektrodanya dibungkus dengan fluks merupakan
pengembangan lebih lanjut dari pengelasan dengan elektroda logam tanpa pelindung
(Bare Metal Electrode). Dengan elektroda logam tanpa pelindung, busur sulit dikontrol
dan mengalami pendinginan terlalu cepat sehingga 02 dan N2 dari atmosfer diubah
menjadi Oksida dan Nitrida, akibatnya sambungan menjadi rapuh dan lemah.
Prinsip Las Elektroda Terbungkus adalah busur listrik yang terjadi antara elektroda
dan logam induk mengakibatkan logam induk dan ujung elektroda mencair dan kemudian
membeku bersama-sama. Lapisan (Pembungkus) Elektroda terbakar bersama dengan
meleburnya elektroda menghasilkan gas pelindung sekeliling busur. dengan oksigen (O2).
hasil pembakaran ini akan menghasilkan suhu yang tinggi dan umumnya digunakan untuk
cutting, brazing, metalling, and hard surfacing.
Acetylene dihasilkan dari percampuran CAC2 (Kalsium Karbida) dengan air. CAC2
dihasilkan dari proses peleburan antara batu karang (Carbon) dengan kapur (CAO) dalam
dapur api yang memancarkan bunga api listrik.
Fungsi Fluks:
1. Melindungi logam cair dari lingkungan udara
2. Menghasilkan gas pelindung
3. Menstabilkan busur
4. Sumber unsur paduan (V, Zr, Cs, Mn).
5. Submerged Arc Welding
Dalam pengelasan busur rendam otomatis, busur dan material yang diumpankan untuk
pengelasan tidak diperlukan seorang operator yang ahli. Pengelasan otomatis ini pertama
kali diusulkan oleh Bernardos dan N. Slavianoff. Dan Las Busur Rendam dipraktekkan
pertama kali oleh D. Dulchesky.
Las busur rendam adalah pengelasan dimana logam cair tertutup dengan fluks yang
diatur melalui suatu penampung fluks dan logam pengisi yang berupa kawat pejal
diumpankan secara terus menerus. Dalam pengelasan ini busur listriknya terendam dalam
fluks.
Karena dalam pengelasan ini, busur listriknya tidak kelihatan, maka sangat sukar
untuk mengatur jatuhnya ujung busur. Di samping itu karena mempergunakan kawat
elektroda yang besar maka sangat sukar untuk memegang alat pembakar dengan tangan
tepat pada tempatnya. Karena kedua hal tersebut maka pengelasan selalu dilaksanakan
secara otomatis penuh.
Mesin las ini dapat menggunakan sumber listrik AC yang lamban dan DC dengan
tegangan tetap bila menggunakan listrik AC
Perlu adanya pengaturan kecepatan pengumpanan kawat las yang dapat diubah-ubah
untuk mendapatkan panjang busur yang diperlukan. Bila menggunakan sumber listrik DC
dengan tegangan tetap, kecepatan pengumpanan dapat dibuat tetap dan biasanya
menggunakan polaritas balik (DCRP). Mesin las dengan listrik DC kadang-kadang
digunakan untuk mengelas pelat tipis dengan kecepatan tinggi atau untuk pengelasan
dengan elektroda lebih dari satu.
Keuntungan Las Busur Rendam:
1. Kualitas Las Baik
2. Penetrasi cukup
3. Bahan las hemat
4. Tidak perlu operator tampil
5. Dapat memakai arus yang tinggi
6. Kerugian Las Busur Rendam:
7. Sulit menentukan hasil seluruh pengelasan
8. Posisi pengelasan hanya horisontal
9. Penggunaan sangat terbatas
10. Tungsten Inert Gas
Pengelasan ini pertama kali ditemukan di USA (1940), berawal dari pengelasan paduan
untuk bodi pesawat terbang. Prinsip: panas dari busur terjadi diantara elektrode
Tungsten dan logam induk akan meleburkan logam pengisi ke logam induk di mana
busurnya dilindungi oleh gas mulia (Ar atau He).
Las ini memakai elekroda Tungsten yang mempunyai titik lebur yang sangat tinggi
(3260 C) dan gas pelindungnya Argon/Helium. Sebenarnya masih ada gas lainnya, seperti
Xenon. Tetapi karena sulit didapat maka jarang digunakan. Dalam penggunaannya
Tungsten tidak ikut mencair karena Tungsten tahan panas melebihi dari logam pengisi.
Karena elektrodanya tidak ikut mencair maka disebut juga elektroda tidak terumpan.
Oxyacetylene Welding
Suatu pengelasan dengan menggunakan nyala api yang diperoleh dari pembakaran gas
acetylene (C2H2) dengan oksigen (O2). Hasil pembakaran ini akan menghasilkan suhu
yang tinggi, dan umumnya digunakan untuk cutting, brazing, metalling, dan hard
surfacing.
Acetylene dihasilkan dari percampuran CaC2 (Kalsium Karbida) dengan air. CaC2
dihasilkan dari proses peleburan antara batu karang (Carbon) dengan kapur (CaO) dalam
dapur api yang memancarkan bunga api listrik.
CaO + 3C Þ CaC2 + CO
CaC2 + H2O Þ C2H2 + Ca(OH)2
Setelah CaC2 dileburkan, Karbida didinginkan, dihancurkan dan dimasukkan dalam
keadaan kering ke dalam wadah yang hampa udara. Dimana wadah yang hampa udara ini
merupakan salah satu bagian dari generator Acetylene.
Dalam generator tersebut, Karbida yang telah dihancurkan diletakkan dalam wadah
yang hampa udara yang terletak di atas tangki besar yang berisi air. Kemudian sedikit
demi sedikit Karbida ini dijatuhkan ke dalam air. Carbon yang terkandung dalam CaC2
melepaskan diri dan kemudian bergabung dengan Hidrogen membentuk C2H2 yang
berupa gelembung-gelembung gas, pada akhirnya akan menguap menjadi gas dan
meninggalkan endapan Ca(H)2.
Acetylene tidak berwarna, tidak berbau dan lebih ringan daripada udara. Tapi yang
ada di pasaran sudah dicampur degnan belerang dan Phofor sehingga berbau. Gas
Acetylene tidak stabil di atas tekanan 30 psig (1435 F). Di atas batas-batas tersebut
bisa menimbulkan ledakan. Karena ketidakstabilan dari Acetylene ini, maka tidak boleh
digunakan di atas tekanan 15 psig atau dikenai kejutan listrik, panas yang berlebihan dan
perlakuan yang keras.
Untuk mengatasi hal ini, kalau gas ini akan disimpan dalam botol baja dengan tekanan
di atas 2 atm maka harus dilarutkan lebih dahulu dalam Aceton cair. Aceton ini
digunakan untuk menyerap gas Acetylene dan membuatnya menjadi stabil. Caranya
dengan melapisi dinding botol penyimpanan dengan Asbes yang porous dan diakhiri
dengan penambahan Aceton cair. Aceton ini digunakan untuk menyerap gas Acetylene
dan membuatnya menjadi stabil. Caranya dengan melapisi dinding botol penyimpanan
dengan Asbes yang porous dan diakhiri dengan penambahan Aceton cair.
Pemakaian gas dari silinder tidak boleh lebih dari 1/7kapasitas total silinder.
Jenis nyala api dapat dibagi tiga jenis:
Netral (C2H2 : O2 = 1:1)
Karburasi (C2h2 > O2)
Oksidasi (C2H2 < O2)
Temperatur nyala api bisa mencapai 3000 C.
Electric Arc Welding
Prinsip :
Penggunaan busur listrik untuk pemanasan. Panas oleh busur listril terjadi karena
adanya loncatan elektron dari elektrode melalui udara ke benda kerja
Elektron tersebut bertumbukan dengan udara/gas serta memisahkannya menjadi
elektron dan ion positif. Daerah di mana terjadi loncatan elektron disebut busur (Arc)
Menurut Bernados (1885) bahwa busur yang terjadi di antara katoda Karbon dan
anoda logam dapat meleburkan logam sehingga bisa dipakai untuk penyambungan 2 buah
logam.
Las Busur Listrik dapat dibagi menjadi:
1. Las Elektroda Karbon
2. Las Elektroda Terbungkus
3. Las Busur Rendam
4. Las Busur CO2
5. Las TIG
6. Las MIG
7. Las Busur dengan elektroda berisi fluks
Panas dari busur disebabkan oleh elektron yang bergerak dari katoda menumbuk
anoda. Konversi energinya:
W=ExIxT
Di mana:
W = Energi Panas
E = Tegangan, Volt
I = Arus, Ampere
T = Waktu, Detik
Pada saat pengelasan, benda kerja menjadi panas sehingga mudah terjadi reaksi
dengan Oksigen (Udara). Untuk mencegahnya digunakan pelindung berbentuk fluks atau
gas pelindung. Posisi pengelasan terdiri dari : Flat (F), Vertikal (V), Horisontal (H) dan
Overhead.
Carbon Arc Welding
Carbon Arc Welding mungkin adalah proses las listrik yang dikembangkan pertama
kali menurut catatan, eksperimen las listrik pertama kali dilakukan pada tahun 1881,
ketika Auguste de Meritens (Perancis) menggunakan busur karbon sebagai sumber
pengelasan dengan aki sebagai sumber listriknya. Dalam eksperimennya, dia
menghubungkan benda kerja dengan kutb positif. Walaupun kurang efisien, proses ini
berhasil menyatukan timah dengan timah.
Carbon Arc Welding adalah proses untuk menyatukan logam dengan menggunakan
panas dari busur listrik, tidak memerlukan tekanan dan batang pengisi (filler metal)
dipakau jika perlu. Carbon Arc Welding banyak digunakan dalam pembuatan aluminium
dan besi.
Sumber arusnya bisa DC maupun Ac. Dengan menggunakan DC/AC, proses Carbon Arc
Welding bisa dipakai secara manual ataupun otomatis. Pendinginannya tergantung
besarnya arus, bila penggunaan arus di atas 200 Ampere digunakan Water Cooled. Dan
sebaliknya bila di bawah 200 Ampere digunakan Air cooled.
Coated Electrode Welding
Cara Pengelasan dimana elektrodanya dibungkus dengan fluks merupakan
pengembangan lebih lanjut dari pengelasan dengan eletroda logam tanpa pelindung (Bare
Metal Electrode). Dengan elektroda logam tanpa pelindung, busur sulit dikontrol dan
mengalami pendinginan terlalu cepat sehingga O2 dan N2 dari atmosfir diubah menjadi
oksida dan nitrida, akibatnya sambungan menjadi rapuh dan lemah.
Prinsip Las Elektroda Terbungkus adalah busur listrik yang terjadi antara elektroda
dan logam induk mengakibatkan logam induk dan ujung elektroda mencair dan kemudian
membeku bersama-sama. Lapisan (Pembungkus) elektroda terbakar bersama dengan
meleburnya elektroda.
Fungsi Fluks:
1. Melindungi logam cair dari lingkungan udara.
2. Menghasilkan gas pelindung
3. Menstabilkan busur
4. Sumber unsur paduan (V, Zr, Cs, Mn).
5. Submerged Arc Welding
Dalam pengelasam busur rendam otomatis, busur dan material yang diumpamakan
untuk pengelasan tidak diperlukan seorang operator yang ahli. Pengelasan otomatis ini
pertama kali diusulkan oleh Bernardos dan N. Slavianoff dan las busur rendam
dipraktekkan pertama kali oleh D. Dulchevsky.
Las busur rendam adalah pengelasan dimana logam cair tertutup dengan fluks yang
diatur melalui suatu penampung fluks dan logam pengisi yang berupa kawat pejal
diumpankan secara terus menerus. Dalam pengelasan ini busur listriknya terendam dalam
fluks. Karena dalam pengelasan ini, busur listriknya tidak kelihatan, maka sangat sukar
untuk mengatur jatuhnya ujung busur. Di samping itu karena mempergunakan kawat
elektroda yang besar maka sangat sukar untuk memegang alat pembakar dengan tangan
tepat pada tempatnya. Karena kedua hal tersebut maka pengelasan selalu dilaksanakan
secara otomatis penuh. Mesin las ini dapat menggunakan sumber listrik AC yang lamban
dan DC dengan tegangan tetap bila menggunakan listrik AC.
Perlu adanya pengaturan kecepatan pengumpanan kawat las yang dapat diubah-ubah
untuk mendapatkan panjang busur yang diperlukan. Bila menggunakan sumber listrik DC
dengan tegangan tetap, kecepatan pengumpanan dapat dibuat tetap dan biasanya
menggunakan polaritas balik (DCRP). Mesin las dengan listrik DC kadang-kadang
digunakan untuk mengelas pelat tipis dengan kecepatan tinggi atau untuk pengelasan
dengan eletroda lebih dari satu.
Keuntungan Las Busur Rendam:
1. Kualitas Las baik
2. Penetrasi cukup
3. Bahan las hemat
4. Tidak perlu operator trampil
5. Dapat memakai arus yang tinggi
6. Kerugian Las Busur Rendam:
7. Sulit menentukan hasil seluruh pengelasan
8. Posisi pengelasan hanya horisontal
9. Penggunaan sangat terbatas
Tungsten Inert Gas
Pengelasan ini pertama kali ditemukan di USA (1940), berawal dari pengelasan paduan
untuk bodi pesawat terbang.
Prinsip : Panas dari busur terjadi diantara elektrode tungsten dan logam induk akan
meleburkan logam pengisi ke logam induk di mana busurnya dilindungi oleh gas mulia (Ar
atau He)
Las ini memakai elektroda tungsten yang mempunyai titik lebur yang sangat tinggi
(3260 C) dan gas pelindungnya Argon/Helium. Sebenarnya masih ada gas lainnya, seperti
xenon. Tetapi karena sulit didapat maka jarang digunakan.
Dalam penggunaannya tungsten tidak ikut mencair karena tungsten tahan panas
melebihi dari logam pengisi. Karena elektrodanya tidak ikut mencair maka disebut
elektroda tidak terumpan.
Keuntungan : Digunakan untuk Alloy Steel, Stainless Steel maupun paduan Non
Ferrous: Ni, Cu, Al (Air Craft). Disamping itu mutu las bermutu tinggi, hasil las padat,
bebas dari porositas dan dapat untuk mengelas berbagai posisi dan ketebalan.
Dibandinkan dengan Carbon Arc Welding, tungsten memiliki beberapa keunggulan.
Pada umumnya Tungsten Arc Welding hampir sama dengan Carbon Arc Welding.
Persamaannya:
1. Sumber arusnya sama (Power Supply/Welding Circuit)
2. Memakai Elektroda kawat
3. Dikhususkan Hanya untuk las
Perbedaannya:
1. Carbon Arc Welding memakai fluks (Coating), TIG memakai gas pelindung.
2. Elektroda pada Carbon Arc Welding ikut mencair sebagai logam pengisi, TIG
elektrodanya tidak ikut mencair.
3. Carbon Arc Welding tidak perlu filler metal, TIG diperlukan filler metal.
SOAL – SOAL
1. Apa definisi dari pengelasan?
2. Sebutkan klasifikasi pengelasan ditinjau dari sumber panasnya dan cara
pengelasannya!
3. Apa yang dimaksud fusion welding dan sebutkan jenis-jenisnya?
4. Apakah prinsip dari Las Elektroda Terbungkus?
5. Sebutkan fungsi-fungsi fluks!
6. Sebutkan keuntungan Las Busur Redam!
7. Apa yang dimaksud dengan Oxyacetylene Welding
8. Sebutkan jenis-jenis nyala api !