dasar-dasar pengelasan

INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
Jln. Kalisahak no 28 Komplek Balapan,
Yogyakarta 55222
DASAR-DASAR PENGELASAN
Pengelasan adalah proses penyambungan material dengan menggunakan energi
panas sehingga menjadi satu dengan atau tanpa tekanan.
Pengelasan dapat dilakukan dengan :
- pemanasan tanpa tekanan,
- pemanasan dengan tekanan, dan
- tekanan tanpa memberikan panas dari luar (panas diperoleh dari dalam material itu
sendiri).
Disamping itu pengelasan dapat dilakukan :
- tanpa logam pengisi, dan
- dengan logam pengisi.
Pengelasan pada umumnya dilakukan dalam penyambungan logam, tetapi juga sering
digunakan untuk menyambung pelastik. Dalam pembahasan ini akan difokuskan pada
penyambungan logam.
Pengelasan merupakan proses yang penting baik ditinjau secara komersial maupun
teknologi, karena :
- Pengelasan merupakan penyambungan yang permanen;
- Sambungan las dapat lebih kuat daripada logam induknya, bila digunakan logam
pengisi yang memiliki kekuatan lebih besar dari pada logam induknya;
- Pengelasan merupakan cara yang paling ekonomis dilihat dari segi penggunaan
material dan biaya fabrikasi. Metode perakitan mekanik yang lain memerlukan
pekerjaan tambahan (misalnya, penggurdian lubang) dan pengencang sambungan
(misalnya, rivet dan baut);
- Pengelasan dapat dilakukan dalam pabrik atau dilapangan.
Walupun demikian pengelasan juga memiliki keterbatasan dan kekurangan :
- Kebanyakan operasi pengelasan dilakukan secara manual dengan upah tenaga
kerja yang mahal;
- Kebanyakan proses pengelasan berbahaya karena menggunakan energi yang
besar;
- Pengelasan merupakan sambungan permanen sehingga rakitannya tidak dapat
dilepas. Jadi metode pengelasan tidak cocok digunakan untuk produk yang
memerlukan pelepasan rakitan (misalnya untuk perbaikan atau perawatan);
- Sambungan las dapat menimbulkan bahaya akibat adanya cacat yang sulit
dideteksi. Cacat ini dapat mengurangi kekuatan sambungannya.
By. Indar Luh Sepdyanuri
www.nd4s4ch.wordpress.com
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
Jln. Kalisahak no 28 Komplek Balapan,
Yogyakarta 55222
Jenis Proses Pengelasan
Pengelasan dapat dibagi menjadi dua kelompok utama, yaitu :
- pengelasan lebur (fusion welding),
- pengelasan padat (solid-state welding).
Pengelasan lebur
Proses pengelasan lebur menggunakan panas untuk mencairkan logam induk,
beberapa operasi menggunakan logam pengisi dan yang lain tanpa logam pengisi.
Pengelasan lebur dapat dikelompokkan sebagai berikut :
- Pengelasan busur (arc welding, AW); dalam proses pengelasan ini penyambungan
dilakukan dengan memanaskan logam pengisi dan bagian sambungan dari logam
induk sampai mencair dengan memakai sumber panas busur listrik, seperti
ditunjukkan dalam gambar 12.1. Beberapa operasi pengelasan ini juga
menggunakan tekanan selama proses;
Gambar 12.1 Pengelasan lebur
-
-
-
Pengelasan resistansi listrik (resistance welding, RW); dalam proses pengelasan ini
permukaan lembaran logam yang disambung ditekan satu sama lain dan arus yang
cukup besar dialirkan melalui sambungan tersebut. Pada saat arus mengalir dalam
logam, panas tertinggi timbul di daerah yang memiliki resistansi listrik terbesar, yaitu
pada permukaan kontak kedua logam (fayng surfaces);
Pengelasan gas (oxyfuel gas welding, OFW); dalam pengelasan ini sumber panas
diperoleh dari hasil pembakaran gas dengan oksigen sehingga menimbulkan nyala
api dengan suhu yang dapat mencairkan logam induk dan logam pengisi. Gas yang
lazim digunakan adalah gas alam, asetilen, dan hidrogen. Dari ketiga gas ini yang
paling sering dipakai adalah gas asetilen, sehingga las gas diartikan sebagai las
oksi-asetilen.
Proses pengelasan lebur yang lain; terdapat beberapa jenis pengelasan lebur yang
lain, untuk menghasilkan peleburan logam yang disambung, seperti misalnya :
- pengelasan berkas elektron (electron beam welding), dan
- pengelasan berkas laser (laser beam welding).
By. Indar Luh Sepdyanuri
www.nd4s4ch.wordpress.com
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
Jln. Kalisahak no 28 Komplek Balapan,
Yogyakarta 55222
Pengelasan padat
Dalam pengelasan padat proses penyambungan logam dihasilkan dengan :
- tekanan tanpa memberikan panas dari luar, atau
- tekanan dan memberikan panas dari luar.
Bila digunakan panas, maka temperatur dalam proses di bawah titik lebur logam yang
dilas, sehingga logam tersebut tidak mengalami peleburan dan tetap dalam keadaan
padat. Dalam pengelasan ini tidak digunakan logam pengisi. Pengelasan padat dapat
dikelompokkan sebagai berikut :
- Pengelasan difusi (diffusion welding, DFW); dua pemukaan logam yang akan
disambung disatukan, kemudian dipanaskan dengan temperatur mendekati titik
lebur logam sehingga permukaan yang akan disambung menjadi plastis dan
dengan memberi tekanan tertentu maka terbentuk sambungan logam;
- Pengelasan gesek (friction welding, FW); penyambungan terjadi akibat panas yang
ditimbulkan oleh gesekan antara dua bagian logam yang disambung. Ke dua bagian
logam yang akan disambung disatukan dibawah pengaruh tekanan aksial,
kemudian salah satu diputar sehingga pada permukaan kontak akan timbul panas
(mendekati titik cair logam), maka setelah putaran dihentikan akan terbentuk
sambungan logam.
- Pengelasan ultrasonik (ultrasonic welding, UW); dilakukan dengan menggunakan
tekanan tertentu antara dua bagian logam yang akan disambung, kemudian diberi
getaran osilasi dengan frekuensi ultrasonik dalam arah yang sejajar dengan
permukaan kontak. Gaya getar tersebut akan melepas lapisan tipis permukaan
kontak sehingga dihasilkan ikatan atomik antara ke dua permukaan tersebut.
Penggunaan Pengelasan
Proses pengelasan secara komersial banyak digunakan dalam operasi sebagai berikut
:
- konstruksi (misalnya, bangunan dan jembatan),
- pemipaan, tabung bertekanan, boiler, dan tangki penyimpanan,
- bangunan kapal,
- pesawat terbang dan pesawat luar angkasa,
- automotif dan rel kereta.
Catatan : operasi pengelasan memerlukan tenaga kerja yang terlatih dengan
ketrampilan yang tinggi.
Sambungan Las
Sambungan las adalah pertemuan dua tepi atau permukaan benda yang disambung
dengan proses pengelasan.
By. Indar Luh Sepdyanuri
www.nd4s4ch.wordpress.com
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
Jln. Kalisahak no 28 Komplek Balapan,
Yogyakarta 55222
Jenis sambungan
Terdapat lima jenis sambungan yang biasa digunakan untuk menyatukan dua bagian
benda logam, seperti dapat dilihat dalam gambar 12.2.
Gambar 12.2 Lima jenis sambungan yang biasa digunakan dalam proses pengelasan
Sambungan tumpu (butt joint); kedua bagian benda yang akan disambung
diletakkan pada bidang datar yang sama dan disambung pada kedua ujungnya;
Sambungan sudut (corner joint); kedua bagian benda yang akan disambung
membentuk sudut siku-siku dan disambung pada ujung sudut tersebut;
Sambungan tumpang (lap joint); bagian benda yang akan disambung saling
menumpang (overlapping) satu sama lainnya;
Sambungan T (tee joint); satu bagian diletakkan tegak lurus pada bagian yang lain
dan membentuk huruf T yang terbalik;
Sambungan tekuk (edge joint); sisi-sisi yang ditekuk dari ke dua bagian yang akan
disambung sejajar, dan sambungan dibuat pada kedua ujung bagian tekukan yang
sejajar tersebut.
Jenis las-an
Setiap jenis sambungan yang disebutkan di atas dapat dibuat dengan pengelasan.
Proses penyambungan yang lain dapat juga digunakan, tetapi pengelasan merupakan
metode penyambungan yang paling universal. Berdasarkan geometrinya, las-an dapat
dikelompokkan sebagai berikut :
- Las-an jalur (fillet weld); digunakan untuk mengisi tepi pelat pada sambungan sudut,
sambungan tumpang, dan sambungan T dalam gambar 12.3. Logam pengisi
digunakan untuk menyambung sisi melintang bagian yang membentuk segitiga
siku-siku;
Gambar 12.3 Beberapa bentuk las-an jalur
By. Indar Luh Sepdyanuri
www.nd4s4ch.wordpress.com
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
Jln. Kalisahak no 28 Komplek Balapan,
Yogyakarta 55222
-
Las-an alur (groove welds); ujung bagian yang akan
disambung dibuat alur dalam bentuk persegi, serong (bevel), V, U, dan J pada sisi
tunggal atau ganda, seperti dapat dilihat dalam gambar 12.4. Logam pengisi
digunakan untuk mengisi sambungan, yang biasanya dilakukan dengan pengelasan
busur dan pengelasan gas;
Gambar 12.4 Beberapa bentuk las-an alur
-
Las-an sumbat dan las-an slot (plug and slot welds); digunakan untuk menyambung
pelat datar seperti dapat dilihat dalam gambar 12.5, dengan membuat satu lubang
atau lebih atau slot pada bagian pelat yang diletakkan paling atas, dan kemudian
mengisi lubang tersebut dengan logam pengisi sehingga kedua bagian pelat
melumer menjadi satu;
Gambar 12.5 (a) Las-an sumbat dan (b) las-an slot
-
Las-an titik dan las-an kampuh (spot and seam welds); digunakan untuk
sambungan tumpang seperti dapat dilihat dalam gambar 12.6. Las-an titik adalah
manik las yang kecil antara permukaan lembaran atau pelat. Las-an titik diperoleh
dari hasil pengelasan resistansi listrik. Las-an kampuh hampir sama dengan las-an
titik, tetapi las-an kampuh lebih kontinu dibandingkan dengan las-an titik.
By. Indar Luh Sepdyanuri
www.nd4s4ch.wordpress.com
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
Jln. Kalisahak no 28 Komplek Balapan,
Yogyakarta 55222
Gambar 12.6 (a) Las-an titik dan (b) las-an kampuh
-
Las-an lekuk dan las-an rata (flange and surfacing welds); ditunjukkan dalam
gambar 12.7. Las-an lekuk dibuat pada ujung dua atau lebih bagian yang akan
disambung, biasanya merupakan lembaran logam atau pelat tipis, paling sedikit
satu bagian ditekuk (gambar 12.7a). Las-an datar tidak digunakan untuk
menyambung bagian benda, tetapi merupakan lapisan penyakang (ganjal) logam
pada permukaan bagian dasar.
Gambar 12.7 (a) Las-an lekuk dan (b) las-an rata
Ciri-ciri Penyambungan Pengelasan Lebur
Pada umumnya sambungan las diawali dengan meleburnya di daerah sekitar
pengelasan. Seperti ditunjukkan dalam gambar 12.8.a, sambungan las yang di
dalamnya telah ditambahkan logam pengisi terdiri dari beberapa daerah (zone) :
(1) daerah lebur (fusion zone),
(2) daerah antarmuka las (weld interface zone),
(3) daerah pengaruh panas (heat effective zone, HAZ),
(4) daerah logam dasar tanpa pengaruh panas (uneffective base metal zone).
Daerah lebur; terdiri dari campuran antara logam pengisi dengan logam dasar yang
telah melebur secara keseluruhan. Daerah ini memiliki derajat homogenitas yang paling
By. Indar Luh Sepdyanuri
www.nd4s4ch.wordpress.com
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
Jln. Kalisahak no 28 Komplek Balapan,
Yogyakarta 55222
tinggi diantara daerah-daerah lainnya. Struktur yang
dihasilkan pada daerah ini berbentuk butir kolumnar yang kasar seperti ditunjukkan
dalam gambar 12.8.b.
Gambar 12.8 Penampang melintang penyambungan pengelasan lebur
Daerah antarmuka las; merupakan daerah sempit berbentuk pita (band) yang
memisahkan antara daerah lebur dengan Haz . Daerah ini terdiri dari logam dasar yang
melebur secara keseluruhan atau sebagian, yang segera menjadi padat kembali
sebelum terjadi proses pencampuran.
Haz; logam pada daerah ini mendapat pengaruh panas dengan suhu di bawah titik
lebur, tetapi cukup tinggi untuk merubah mikrostruktur logam padat. Komposisi kimia
pada haz sama dengan logam dasar, tetapi akibat panas yang dialami telah merubah
mikrostrukturnya, sehingga sifat mekaniknya mengalami perubahan pula dan pada
umumnya merupakan pengaruh yang negatif karena pada daerah ini sering terjadi
kerusakan.
Daerah logam dasar tanpa pengaruh panas; daerah ini tidak menagalami perubahan
metalurgi, tetapi karena dikelilingi oleh Haz maka daerah ini memiliki tegangan sisa
yang besar akibat adanya penyusutan dalam daerah lebur, sehingga mengurangi
kekuatannya. Untuk menghilangkan tegangan sisa tersebut biasa dilakukan perlakuan
panas (heat treatment) yaitu memanaskan kembali daerah las-an tersebut hingga
temperatur tertentu, kemudian temperatur dipertahankan dalam beberapa waktu
tertentu, selanjutnya didinginkan secara perlahan.
By. Indar Luh Sepdyanuri
www.nd4s4ch.wordpress.com