DASAR TEORI PENGELASAN

DASAR TEORI PENGELASAN

Pengelasan (welding) adalah salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam penambah dan menghasilkan sambungan yang kontinyu. Pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Norman) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yangdilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, las merupakan sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Disamping untuk pembuatan, proses las dapat juga dipergunakan untuk reparasi misalnya untuk mengisi lubang-lubang pada coran. Membuat lapisan las pada perkakas mempertebal bagian-bagian yang sudah aus, dan macam –macam reparasi lainnya. Pengelasan bukan tujuan utama dari kontruksi, tetapi hanya merupakan sarana untuk mencapai ekonomi pembuatan yang lebih baik. Karena itu rancangan las dan cara pengelasan harus betul-betul memperhatikan dan memperlihatkan kesesuaian antara sifat-sifat las dengan kegunaan kontruksi serta kegunaanya.
BACA  JUGA: CONTOH PROPOSAL TUGAS AKHIR

1. Jenis-jenis Sambungan Las

Sambungan las diklasifikasikan menurut konstruksi lasnya seperti butt joint, T-joint, corner joint, split joint, lap joint, edge joint dan flange joint.

a)      Sambungan buntu (Butt joint). Butt joint terdiri dari dua bagian logam yang disusun sejajar. Pada pengelasan baja, sambungan dengan penetrasi penuh di celah sambungan disebut juga butt joint walaupun posisi dua logam tidak sejajar pada bidang yang sama.

b)      Sambungan T (T-joint dan cruciform joint). Sambungan Tatau T-joint terdiri dari dua bagian yang disambung membentuk huruf T. Penambahan sambungan lain pada T-joint sehingga membentuk palang disebut cruciform joint. Sambungan ini dapat menggunakan pengelasan fillet weld, grove weld, plug weld, seam weld.

c)      Sambungan sudut (Corner joint) terdiri dari dua bagian yang sambungannya membentuk huruf L dan pengelasan dilakukan pada pinggir sudutnya. Sambungan ini digunakan untuk membuat konstruksi kotak. Sambungan ini dapat menggunakan tipe pengelasan fillet weld, groove weld, plug weld, seam weld.

d)     Sambungan tumpang (lap joint) terdiri dari dua bagian ditumpuk pada bidang sejajar, kemudian dilas pada kedua ujung masing-masing. Lap joint dimana tiap sisi bagian yang disambung terletak pada bidang yang sama disebut joggled lap joint. Sambungan tumpang ini dapat menggunakan tipe pengelasan fillet weld, groove weld, plug weld, seam weld. Sambungan sisi terdiri dari lebih dari dua bagian yang dilas, bagian pinggir sambungan dilas dengan ketebalan yang tipis. Sambungan ini dapat menggunakan tipe las groove weld, flare groove weld, seam weld, edge weld.

2. Posisi Pengelasan

Posisi di bawah tangan yaitu suatu cara pengelasan yang dilakukan pada permukaan rata/datar dan dilakukan dibawah tangan. Kemiringan elektroda las sekitar 10º – 20º terhada garis vertikal dan 70º – 80º terhadap benda kerja.

1.      Posisi Tegak (Vertikal) adalah apabila dilakukan arah pengelasannya keatas atau kebawah. Pengelasan ini termasuk pengelasan yang paling sulit karena bahan cair yang mengalir atau menumpuk diarah bawah dapat diperkecil dengan kemiringan elektroda sekitar 10º – 15º terhada garis vertikal dan 70º – 85º terhadap benda kerja.

2.      Posisi Datar (Horisontal) mengelas dengan horisontal biasa disebut juga mengelas merata dimana kedudukan benda kerja dibuat tegak dan arah elektroda mengikuti horisontal. Sewaktu mengelas elektroda dibuat miring sekitar 5º – 10º terhada garis vertikal dan 70º – 80º kearah benda kerja.

3.      Posisi di Atas Kepala (Over Head) Posisi pengelasan ini sangat sukar dan berbahaya karena bahan cair banyak berjatuhan dapat mengenai juru las, oleh karena itu diperlukan perlengkapan yang serba lengkap antara lain: Baju las, sarung tangan, sepatu kulit dan sebagainya. Mengelas dengan posisi ini benda kerja terletak pada bagian atas juru las dan kedudukan elektroda sekitar 5º – 20º terhada garis vertikal dan 75º – 85º terhadap benda kerja.

3. Macam-macam Pengelasan

3.1. Pengelasan MIG/MAG

MIG (Metal Inert Gas) dan MAG (Metal Active Gas) adalah pengelasan dengan gas nyala yang dihasilkan berasal dari busur nyala listrik, yang dipakai sebagai pencair metal yang dilas dan metal penambah. Sebagai pelindung oksidasi dipakai gas pelindung yang berupa gas kekal (inert) atau CO2. MIG digunakan untuk mengelas besi atau baja, sedangkan gas pelindungnya adalah mengunakan karbon dioxida CO2. Seperti halnya pada las listrik TIG, pada las listrik MIG juga panas ditimbulkan oleh busur listrik antara dua elektron dan bahan dasar. Elektroda merupakan gulungan kawat yang berbentuk rol yang geraknya diatur oleh pasangan roda gigi yang digerakkan oleh motor listrik. Gerakan dapat diatur sesuai dengan keperluan. Tangkai las dilengkapi dengan nosel logam untuk menghubungkan gas pelindung yang dialirkan dari botol gas melalui slang gas. Gas yang dipakai adalah CO2 untuk pengelasan baja lunak dan baja.

II.5.2   Pengelasan GTAW/TIG

GTAW (Gas Tunsten Arc Welding) atau TIG (Tung sten Inert Gas) welding yakni pengelasan dengan memakai busur nyala yang dihasikan oleh elektroda tetap terbuat dari tungsten. Sedang sebagai bahan penambah terbuat dari bahan yang sama atau sejenis dengan bahan yang dilas dan terpisah dari pistol las (welding gun). Untuk mencegah oksidasi dipakai gas pelindung yang keluar dari pistol las. Biasanya gas pelindung tersebut berupa gas kekal 99% Argon . Jenis las ini baik untuk penyambungan bahan metal dan bahan – bahan campuran yang tipis, tetapi karena masuknya panas (head input) yang menentukan daya cair metal , relatif kecil, maka jenis pengelasan ini tidak dapat dipakai untuk plat-plat tebal. Jenis as ini sangat baik untuk pengelasan pertama ( jalan las pertama ) atau root bead/stringer bead. Hanya jika operasinya salah, di dalam akan kemasukan tungsten (heavy metal)

3.2. Pengelasan  SMAW

Pengelasan SMAW (Shield Metal Arc Welding) yang juga  disebut Las Busur Listrik adalah proses pengelasan yang menggunakan panas untuk mencairkan material dasar atau logam induk dan elektroda yang berselaput (bahan pengisi). Panas tersebut dihasilkan oleh lompatan ion listrik yang terjadi antara katoda dan anoda (ujung elektroda dan permukaan plat yang akan dilas). Tipe-tipe lain dari pengelasan dengan busur arus listrik adalah SAW (submerged arc welding), gas metal arc welding GMAW-MIG, gas tungsten arc welding  dan plasmaarc. Proses pengelasan SMAW ini terjadi gas penyelimut ketika elektroda terselaput itu mencair, sehingga dalam proses ini tidak diperlukan tekanan atau pressure gas inert untuk mengusir oksigen atau udara yang dapat menyebabkan korosi atau gelembung-gelembung didalam hasil las-lasan. Proses pengelasan terjadi karena arus listrik yang mengalir diantara elektroda dan bahan las membentuk panas sehingga dapat mencapai 3000⁰C, sehingga membuat elektroda dan bahan yang akan dilas mencair. Sumber tegangan yang digunakan pada pengelasan SMAW ini ada dua macam yaitu AC (Arus bolak balik) dan DC (Arus searah), jenis yaitu constant current (arus tetap) dan constant voltage (tegangan tetap dimana arus DC dibedakan atas straight polarity (polaritas langsung) dan reversepolarity (polaritas terbalik). Sedang mesin lasnya terbagi atas dua), dimana pada setiap pengelasan busur arus listrik jika terjadi busur yang membesar akan menurunkan arus dan menaikkan tegangan serta pada busur yang memendek akan meningkatkan arus dan menurunkan tegangan.

4. Elektroda Las

Bagian yang sangat penting dari las busur adalah elektroda las. Jenis elektroda yang digunakan akan sangat menentukan hasil pengelasan, sehingga penting untuk mengetahui jenis dan sifat-sifat masing-masing elektroda sebagai dasar pemilihan elektroda yang tepat. Berdasarkan selaput pelindungnya elektroda dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu elektroda polos dan elektroda berselaput.Elektroda berselaput terdiri dari bagian inti dan zat pelindung atau fluks. Pelapisan fluks pada bagian inti dapat dilakukan dengan distrusi, semprot atau celub. Selaput yang ada pada elektroda berfungsi untuk melindungi cairan las, busur las dan sebagian benda kerjadari udara luar. Udara luar mengandung oksigen, yang dapat mengakibatkan bahan las mengalami oksidasi, sehingga dapat mempengaruhi sifat mekanis dari logam yang dilas. Oleh karena itu, elektroda yang berselaput digunakan untuk pengelasan benda-benda yang butuh kekuatan mekanis. Bila ditinjau dari logam yang di las, kawat elektroda dibedakan menjadi lima bagian besar yaitu, baja lunak, baja karbon tinggi, baja paduan, besi tuang dan logam non ferro.  Karena filter metal harus mempuyai kesamaan sifat dengan logam induk, maka sekaligus ini berarti bahwa tidak ada elektroda yang dapat dipakai untuk semua jenis dari pengelasan. Dilihat dari fungsinya, maka untuk pemilihan jenis elektrodayang digunakan, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, jenis logam yang akan di las, tebal bahan, kekuatan mekanis, posisi pengelasan dan bentuk kampuh. Dari kriteria di atas dapat dilihat kode elektroda yang sesuai dengan keperluan yang dinginkan.Kode elektroda yang berupa huruf dan angka mempunyai arti khusus yang berguna untuk pemilihan elektroda. Kode elektroda sudah distandarisasi kode elektroda yaitu AWS (American Welding Societ) dan ASTM (American Society For Testing Material). Simbul atau kode yang diberikan yaitu satu huruf E yang diikuti oleh empat atau lima angka dibelakangnya, contoh E7016, sedangkan simbul standarisasi JIS (Japan Industrial Standart), kode yang diberikan yaitu satu huruf D yang diikuti oleh empat atau lima angka dibelakangnya, contoh D5016. Fluks dari elektroda ini mengandung serbuk besi untuk memperbaiki effisiensi las dan bentuk riginya. Elektroda ini menghasilkan logam las yang hampir sama sifat mekanisnya dengan D4316. Meskipun demikian pembersihan teraknya lebih bagus dan permukaan riginya lebih haus. Penggunaan elektroda ini terbatas untuk pengelasan posisi datar dan sudut (Horizontal Fillet ). Elektroda terbungkus pada umumnya digunakan dalam pelaksanaan pengelasan tangan.Dinegara-negara industri, elektroda las terbungkus sudah banyak yang di standarkan berdasarkan penggunaannya.Misalnya standar di Jepang didasarkan pada standar JIS, di Amerika serikat didasarkan pada standar AWS.Standarisasi elektroda, baik dalam JIS maupun AWS didasarkan pada jenis fluks, posisi pengelasan dan arus las.Dua angka pertama baik di JIS maupun AWS menunjukkan kekuatan terendah dari logam las, hanya saja dalam JIS satuannya adalah (kg/mm²) sedangkan dalam AWS satuannya adalah (psi). Dua angka terakhir menunjukkan jenis fluks dan posisi pengelasan. Menurut system standarisasi Amerika yaitu AWS (American Welding Society) dinyatakan dengan tanda EXXXX, yang artinya sebagai berikut :

ØE,   Menyatakan elektroda las busur listrik.

ØXX, (Dua angka) sesudah E menyatakan kekuatan tarik deposit las dalam ribuan lb/in² (psi).

ØX, (Angka ketiga) menyatakan posisi pengelasan, yaitu :

-         Angka 1 untuk pengelasan segala posisi.

-         Angka 2 untuk pengelasan posisi datar dan dibawa tangan.

-         Angka 3 untuk pengelasan posisi dibawah tangan.

Ø X, (Angka keempat) menyatakan jenis arus yang digunakan, kekuatan busur las, dalamnya penestrasi (tembusan), Prosentase serbuk logam yang terkandung dalam salutan (Fluks) ditunjukkan pada Tabel II.1

Tabel II. 1. Angka ke empat pada elektroda (Wiryosumarto, 2000)

Angka terakir	Jenis salutan	Daya busur/penestrasi	Arus las	Serbuk besi (1%)
0	Natrium-Cellulose tinggi	Dalam	DC+	0 – 10
1	Kalium-Cellulose tinggi	Dalam	AC;DC+	0
2	Natrium-Titania tinggi	Sedang	AC;DC-	0-10
3	Kalium-Titania tinggi	Dangkal	AC;DC+;DC-	0-10
4	Titania-serbuk besi	Dangkal	AC;DC+;DC-	25-40
5	Natrium-Hydrogen rendah	Sedang	DC+	25-40
6	Kalium-Hydrogen rendah	Sedang	AC;DC+	0
7	Serbuk besi-Oksida besi	Sedang	AC;DC+;DC-	25-40
8	Serbuk besi-Hydrogen rendah	Sedang	AC;DC+	25-40

Elektroda dengan kode E7016, untuk setiap huruf dan setiap angka mempunyai arti masing-masing, yaitu:

E   : Elektroda untuk las busur listrik

70 : menyatakan nilai tegangan tarik minimum hasil pengelasan

1  : menyatakan posisi pengelasan

6  :Menunjukkan jenis selaput serbuk besi hidrogen rendah

Berdasarkan jenis elektroda dan diameter kawat inti elektroda dapat ditentukan arus dalam ampere dari mesin las seperti pada Tabel II.2

Tabel II. 2.  Spesifikasi Elektroda Terbungkus dari Baja Lunak (Wiryosumarto,2000)

Klasifikasi JIS	Jenis Fluks	Posisi Pengelasan	Jenis listrik	Sifat mekanik logam las
				Kekuatan tarik (Kg/mm2)	Kekuatan luluh (Kg/mm2)	Perpan- jangan (%)	Kekuatan tumbuk (Kg/mm2)
D4301	Imeit	F.V.OH.H	AC atau DC	≥ 43	≥ 35	≥ 22	≥ 48 (oC)
D4303	Titania Kapur	F.V.OH.H	AC atau DC	≥ 43	≥ 35	≥ 22	≥ 28 (oC)
D4311	Selulosa tinggi	F.V.OH.H	AC atau DC	≥ 43	≥ 35	≥ 22	≥ 28 (oC)
D4313	Oksida Titan	F.V.OH.H	AC atau DC	≥ 43	≥ 35	≥ 17	≥ 28 (oC)
D4316	Hidrogen rendah	F.V.OH.H	AC atau DC	≥ 43	≥ 35	≥ 25	≥ 28 (oC)
D4324	Hidrogen Rendah	F..H.S	AC atau DC	≥ 43	≥ 35	≥ 17	≥ 48 (oC)
D430126	Serbuk besi Titania	F..H.S	AC atau DC	≥ 43	≥ 35	≥ 25	≥ 48 (oC)
D430127	Serbuk besi hidrogen rendah	F..H.S	AC atau DC	≥ 43	≥ 35	≥ 25	≥28 (oC)
D4340	Khusus	Semua posisi	AC atau DC	≥ 43	≥ 35	≥ 22	≥ 28 (oC)

Berdasarkan jenis elektroda arusdan diameter  elektroda dapat ditentukan dari mesin las seperti pada Tabel II.3

Tabel II. 3. Spesifikasi Arus Menurut Tipe Elektroda dan Diameter  dari Elektroda (Soetardjo, 1997)

Mm	inch	E6010	E6014	E7018	E7024	E7027	E7928
2.5	3/32	-	80-125	70-145	-	-
3.5	1/8	80-120	110-160	115-165	140-190	125-185	140-190
4	3/32	120-160	150-210	150-220	180-250	160-240	180-250
5	3/16	150-200	200-275	200-275	230-305	210-300	230-250
5.5	7/32	-	260-340	360-430	275-375	250-350	275-365
6.3	1/4	-	330-415	315-400	335-430	300-420	335-430
8	5/16	-	90-500	375