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;
By. Indar Luh Sepdyanuri
www.nd4s4ch.wordpress.com
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
Jln. Kalisahak no 28 Komplek Balapan,
Yogyakarta 55222
-
Gambar 12.3 Beberapa bentuk las-an jalur
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).
By. Indar Luh Sepdyanuri
www.nd4s4ch.wordpress.com
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
Jln. Kalisahak no 28 Komplek Balapan,
Yogyakarta 55222
Daerah lebur; terdiri dari campuran antara logam pengisi
dengan logam dasar yang telah melebur secara keseluruhan. Daerah ini memiliki derajat
homogenitas yang paling 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