BAB II PENGELASAN SECARA UMUM 2.1 Dasar Teori 2.1.1

TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
II - 1
BAB II
PENGELASAN SECARA UMUM
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Pengelasan
Ditinjau dari aspek metalurgi proses pengelasan dapat dikelompokkan
menjadi dua, pertama las cair (fussion welding) yaitu pengelasan yang melibatkan
proses pencairan terhadap logam yang dilas, kedua las padat (solid welding) yaitu
proses pengelasan yang dilaksanakan dalam keadaan padat. Pembahasan ini sesuai
dengan definisi pengelasan bahwa proses penyambungan logam dengan ikatan
metalurgi dilaksanakan pada waktu logam dalam keadaan cair, sehingga
memungkinkan terjadinya ikatan metalurgi pada logam yang dilas, yaitu interaksi
atom-atom pada saat logam mencair membentuk ikatan kovalen, ikatan ion dan
ikatan atom lainnya. Pemanasan logam sampai mencair diikuti dengan perubahan
struktur mikro logam akan merubah sifat fisik dan mekanik logam las tersebut, terjadi
siklus panas yaitu proses pemanasan dan pendinginan pada daerah lasan yang
berpengaruh terhadap perubahan struktur mikro serta akibatnya terhadap kekuatan
sambungan las.
Proses pengelasan merupakan proses yang bergerak dan keseimbangan
panasnya tidak pernah mencapai keadaan tetap, namun distribusi panas sesaat dapat
ditentukan, untuk logam-logam yang mempunyai konduktivitas panas yang tinggi
seperti AI dan Za distribusi panasnya mempunyai bentuk lebih bulat karena
kecepatan mendistribusikan panas tinggi, untuk material yang berdaya hantar panas
rendah seperti logam fero distribusi panasnya lebih menyerupai bentuk lonjong.
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
II - 2
Distribusi panas tadi dapat diukur hubungan antara temperature tertinggi yang
pernah dialami logam lasan dengan jarak distribusi panasnya, untuk memberikan
dasar perhitungan sejauh mana panas berpengaruh terhadap struktur mikro logam
induk.
2.1.2 Klasifikasi Cara Pengelasan
Sampai pada waktu ini banyak sekali cara – cara pengklasifikasian yang
digunakan dalam bidang las, ini disebabkan karena tidak adanya kesepakatan dalam
hal tersebut, dalam hal ini penulis menggunakan pengklasifikasian berdasarkan pada
cara kerja berdasarkan pengklasifikasian ini maka pengelasan dapat dibagi menjadi
tiga yaitu :
1. pengelasan cair yaitu cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan sampai
mencair dengan sumber panas baik dari busur listrik atau semburan api gas
yang terbakar.
2. pengelasan tekan yaitu cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan dan
kemudian ditekan hingga menjadi satu.
3. pematrian adalah cara pengelasan dimana sambungan diikat dengan
menggunakan paduan logam yang mempunyai titik lebur rendah dan logam
induk tidak ikut mencair.
Berikut ini adalah tabel klasifikasi pengelasan :
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
II - 3
Las MIG
Las busur gas
Las busur CO2
Las busur gas
Dan fluks
Las busur co2 dengan
elektroda berisi fluks
Elektroda
Terumpan
las elektroda terbungkus
las busur
fluks
las busur dengan elektroda
berisi fluks
las busur rendam
las busur
logam tanpa
pelindung
Las
Busur
Elektroda tak terumpan
las LTG atau las wolfram gas
Las gas
Pengela
san cair
Las listik tegak
Las listrik gas
Las termit
Las sinar elektron
Cara
pengelasan
Las busur plasma
las titik
Pengela
san
tekan
las resistasi listrik
las tumpang
las tekan gas
las busur tekan
las tempa
las busur tekan
las gesek
las ledakan
las induksi
las ultrasonik
pema
train
pembrasingan
penyolderan
Diagram 2.1.1 Klasifikasi Cara Pengelasan
Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
2.1.3
II - 4
Las Busur Listrik Elektroda Terbungkus
SMAW (shielded metal arc welding) atau las busur nyala listrik terlindung
adalah pengelasan dengan busur nyala listrik sebagai sumber panas pencair logam,
jenis las ini yang paling lazim dipakai dimana-mana untuk hampir semua keperluan
pengelasan, untuk keselematan kerja, maka tegangan yang dipakai hanya 23-45 volt
saja, sedang untuk pencairan pengelasan dipakai arus listrik hingga 500 amper, secara
umum berkisar antara 80-200 amper, untuk mencegah oksidasi (reaksi dengan zat
asam 0²). Bahan penambah las (electrode) dilindungi dengan zat selapis pelindung
(fluk atau slag) yang sewaktu-waktu pengelasan ikut mencair. Tetapi berhubung berat
jenis lebih ringan dari bahan metal yang dicairkan, maka cairan fluk tersebut
mengapung diatas cairan metal tersebut, sekaligus mengisolasi metal tersebut untuk
beroksidasi dengan udara luar dan sewaktu mendingan atau membeku, fluk tersebut
juga ikut membeku dan tetap melindungi metal dari reaksi oksidasi. Oksidasi perlu
dicegah karena oksida metal merupakan senyawa yang tidak mempunyai kekuatan
mekanis.
Gambar. 2.1.2 Las electrode terbungkus
Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
II - 5
Kelebihan Las SMAW antara lain :
-
Tidak memerlukan biaya yang terlalu tinggi disbanding las busur listrik lain
nya
-
Dapat dilakukan di dalam atau di luar gedung
-
Digunakan untuk menyambung komponen – komponen dari struktur yang
rumit sesuai dengan posisi dan tempat – tempat yang sulit.
Disamping kelebihan – kelebihan diatas, SMAW juga memiliki keterbatasan yang
paling mencolok diantaranya adalah rendahnya laju pengendapan logam las – lasan
(metal deposition rate) dan efisiensi pengendapan. Hal ini disebabkan karena panjang
electrode yang digunakan terbatas, (kurang dari 18 inchi). Sehingga proses
pengelasan harus dihentikan setiap electrode habis.
Keterbatasan lain yang perlu diperhatikan juga ialah kemungkinan masuknya
uap air udara kedalam fluk. Hal ini menyebabkan timbulnya cacat las seperti
porositas dan hydrogen embritlement. Untuk menghilangkan kadar uap air dalam
fluk, dapat dilakukan pemanasan (drying) terhadap electrode sebelum digunakan
dengan jalan memanaskan beberapa menit temperature tertentu.
Gambar. 2.1.3 Mesin Las Listrik AC
Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
II - 6
2.1.4 Electroda
Electroda yang terbungkus merupakan sumber logam yang terdiri dari sumber
electroda dan pembungkus electroda (fluks). Sumber dari electroda merupakan logam
pengisi yang meleleh didalam lengkung listrik bersama – sama dengan logam dasar
dan kemudian membeku bersama.
Pembungkusan
electroda
mengurai
didalam
lengkung
listrik
dan
menghasilkan perisai gas dan juga suatu lapisan padat, yang kedua – duanya
melindungi las yang sedang terbentuk terhadap pengaruh yang merusak dari udara
sekelilingnya.
Berdasarkan pembalutnya electroda dibedakan menurut :
1. Electroda tanpa pembungkus atau polos.
2. Electroda terbungkus fluks yang tipis
3. Electroda terbungkus fluks yang tebal
Dinegara – negara industri, electroda las terbungkus sudah banyak yang
disederhanakan berdasarkan penggunaannya. Electroda las terbungkus untuk baja
kekuatan sedang telah distandarkan berdasarkan industri Jepang (JIS), ASTM dan
AWS. Beberapa electroda untuk baja lunak yang distandarkan menurut JIS dapat
dilihat dalam table 2.1 dan 2.2.
Standarisasi electroda baik dalam JIS maupun dalam ASTM didasarkan ada
jenis fluks, posisi pengelasan dan arus las. Walaupun dalam pemberian symbol agak
berbeda antara kedua system standar tersebut, tetapi pada dasarnya sama. Sebagai
contoh, misal hurup D dalam JIS (table 2.1) dalam hurup E dalam ASTM (table 2.2),
keduanya berarti bahwa electroda yang dimaksud adalah electroda terbungkus. Dua
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
II - 7
angka pertama baik dalam JIS maupun dalam ASTM menunjukan kekuatan terendah
dari logam las, hanya saja dalam JIS satuan adalah (kg/mm²) sedangkan ASTM
satuannya adalah (Psi). Dua angka terakhir dalam kedua system standar tersebut
menunjukan jenis fluks dan posisi pengelasan.
2.1.5 Metalurgi Las
Pengelasan adalah proses penyambungan antara dua bagian logam atau lebih
dengan menggunakan energi panas, karena mengalami proses pemanasan maka
dalam sudut pandang metalurgi, logam di sekitar daerah lasan akan mengalami siklus
thermal pemanasan dan pendinginan cepat yang menyebabkan terjadinya perubahan
metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan – tegangan thermal, perubahan
metalurgi ini erat hubungannya dengan ketangguhan, cacat las, retak las dan lainnya
yang pada umumnya akan mempengaruhi terhadap keamanan dari bahan serta
konstruksi yang dilas.
2.1.6 Siklus Thermal Daerah Lasan
Daerah lasan terdiri dari 3 bagian, yaitu :
1. Logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu proses pengelasan
mencair dan akhirnya membeku. Struktur mikro yang terbentuk digambarkan
dalam diagram yang menghubungkan waktu, suhu dan transformasi (
continous cooling transformation ), seperti ditunjukkan pada gambar berikut
ini :
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
II - 8
Gambar 2.1.4 Diagram CCT dan hubungan antara Waktu Pengelasan
Kekerasan dan struktur
Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
II - 9
2. Daerah pengaruh panas atau daerah HAZ ( Heat Affected Zone )
adalah
logam dasar yang bersebelahan dengan logam las yang pada waktu proses
pengelasan mengalami siklus thermal pemanasan dan pendinginan cepat.
3. Logam induk yang tak terpengaruhi adalah bagian logam dasar yang struktur
dan sifatnya tidak mengalami perubahan pada waktu proses pengelasan.
Disamping pembagian ketiga bagian utama tersebut masih ada daerah khusus
yang membatasi antara logam las dan daerah pengaruh panas, yang disebut batas las.
Proses pemanasan dan pendinginan di daerah lasan disebut sebagai siklus thermal las.
Pada perubahan metalurgi yang paling penting dalam pengelasan adalah
perubahan struktur mikro yang akan berpengaruh terhadap sifat – sifat mekanis, pada
umumnya perubahan struktur mikro yang terjadi sangat dipengaruhi oleh komposisi
kimia logam induk dan proses pengerjaan sebelumnya.
Secara garis besar hubungan antara struktur mikro, sifat mekanis dan mutu
sambungan las ditunjukan dalam gambar berikut ini ;
Struktur Mikro
Sifat Mekanis
•
•
•
•
Mutu Sambungan
Komposisi Kimia
Kondisi Logam / Benda
Kerja
Teknik / Proses
Pengelasan
Proses Perlakuan Panas
Gambar 2.1.5 Faktor yang mempengaruhi struktur mikro, sifat mekanik dan
mutu sambungan las
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
II - 10
2.1.7 Pengelasan Baja Karbon
Baja karbon secara teknik dapat dilas dengan semua cara pengelasan yang ada
di dalam praktek dan hasilnya akan baik bila persiapannya sempurna dan
persyaratannya dipenuhi. Pada prinsipnya baja karbon adalah baja yang mudah dilas.
2.1.7.1.Pengelasan Baja Karbon Rendah
Baja dengan kandungannya karbon rendah merupakan jenis baja yang mudah
dilas, tetapi dengan syarat kuat arus pada saat pengelasan harus rendah, kandungan
karbon yang rendah dan juga kadar mangan yang rendah cenderung menghasilkan
keropos dalam pengelasan namun keadaan ini dapat dihindari dengan mengendalikan
kecepatan pengelasan yang tinggi masih dapat dilakukan.
Baja karbon rendah mempunyai mampu las yang baik, dengan persiapan
sempurna dan pemenuhan syarat untuk pengelasan yang tepat maka kemungkinan
terjadinya cacat las dapat dihindari
2.1.7.2.Pengelasan Baja Karbon Sedang dan Karbon Tinggi
Baja karbon sedang dan karbon tinggi mengandung banyak karbon dan
unsure lain yang dapat memperkeras baja. Karena itu daerah pengaruh panas atau
HAZ pada baja ini mudah menjadi keras dibandingkan dengan baja karbon rendah.
Sifatnya yang mudah menjadi keras ditambah dengan adanya hidrgen difusi
menyebabkan baja ini sangat peka terhadap retak las. Terjadinya cacat las dapat di
hindari dengan pemanasan mula atau preheating dengan suhu yang sangat tergantung
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR
PROSES PRODUKSI
dari
pada
kadar
II - 11
karbon
atau
harga
ekivalen
karbon.
Berikut ini adalah tabel pemanasan mula yang dianjurkan :
Tabel 2.1.1. suhu preheating pada pengelasan baja karbon sedang dan tinggi
Kadar Karbon (%)
Suhu Pemanasan mula ( 0 C )
0,20 ( Maks)
90 ( Maks )
0,20 – 0,30
90 – 150
0,30 – 0,40
150 – 260
0,45 – 0,80
260 - 420
TEKNIK MESIN FTI – UMB