Makalah Tentang Pengelasan
Pengelasan
merupakan suatu proses penyambungan logam menjadi satu akibat
panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan atau dapat juga
didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik
menarik antara atom.
Proses pengelasan
1. Pengelasan
patri
2. Pengelasan
tempa
3. Pengelasan
gas
4. Pengelasan
Tahanan
5. Pengelasan
Induksi
6. Pengelasan
Busur
7. Berkas
Elektron
8. Pengelasan
Laser
9. Pengelasan
Gesekan
10. Pengelesan
Termit
11. Pengelasan
Alir
12. Pengelasan
Dingin
13. Pengelasan
Letup
Proses Penyolderan Dan Pematrian
Solder dan patri merupakan proses penyambungan logam
dimana digunakan
logam penyambung lainnya dalam keadaan cair yang kemudian
membeku.
Penyolderan
Penyolderan adalah proses penyambungan dua keping
logam dengan logam
yang berbeda yang dituangkan dalam keadaan cair dengan suhu
tidak melebihi 430 oC.diantara kedua keping tersebut. Paduan logam
penyambung/pengisi yang banyak digunakan adalah paduan
timbal dan timah yang mempunyai titik cair antara 180 - 370 oC. Komposisi 50% Pb dan 50% Sn paling banyak
digunakan untuk timah solder
dimana paduan ini mempunyai titik cair pada 220 oC.
Pematrian
Pada pematrian logam pengisi mempunyai titik cair
diatas 430 oC akan tetapi masih dibawah titik cair logam induk.
Logam dan paduan patri yang banyak digunakan adalah :
1. Tembaga : titik cair 1083 oC.
2. Paduan tembaga : kuningan dan perunggu yang
mempunyai titik cair antara 870 oC - 1100 oC.
3. Paduan perak : yang mempunyai titik cair antara 630
oC - 845 oC.
4. Paduan Aluminium : yang mempunyai titik cair antara
570 oC - 640 oC
Pada Proses penyambungan patri hal yang perlu di perhatikan adalah kebersihan, permukaan harus
bebas dari kotoran-kotoran, minyak, atau oksida-oksida dan bagian sambungan
harus tepat ukuran maupun bentuknya dengan celah untuk bahan pengisi. Proses
pematrian dikelompokkan berdasarkan cara pemanasan. Ada empat cara yang
dilakukan dalam memanaskan logam pada penyambungan :
1. Pencelupan benda yang akan
disambung dalam logam pengisi atau fluks cair.
2. Mematri dengan menggunakan
dapur. Disini benda dijepit dengan jig dan dimasukkan ke dalam dapur yang
diatur suhunya sesuai titik cair logam patri.
3. Mematri dengan nyala. Panas
nyala diambil dari nyala oksi asetilen atau oksihidrogen dan logam pengisi
dalam bentuk kawat dicairkan pada celah sambungan.
4. Mematri dengan patri listrik.
Panas berasal dari tahanan, induksi atau busur listrik.
Keuntungan
proses patri adalah kemungkinan penyambungan logam yang sulit di las,
penyambungan logam yang berlainan dan penyambungan bahan yang tipis. Selain itu
proses patri cepat dan menghasilkan sambungan yang rapi yang tidak memerlukan
pengerjaan penyelesaian lagi.
Sambungan Las
Sambungan
las mempunyai beberapa jenis sambungan diantaranya bisa dilihat pada gambar
dibawah ini.
![]() |
Gambar Jenis sambugan Las |
PROSES PENGELASAN
Pengelasan
Tempa
Proses
pengelasan tempa adalah pengelasan yang dilakukan dengan cara memanaskan logam
yang kemudian ditempa (tekan) sehingga terjadi penyambungan. Pemanasan
dilakukan di dalam dapur kokas atau pada dapur minyak ataupun gas. Sebelum
disambung, kedua ujung dibentuk terlebih dahulu, sedemikian sehingga bila
disambungkan keduanya akan bersambung ditengah-tengah terlebih dahulu. Penempaan
kemudian dilakukan mulai dari tengah menuju sisi, dengan demikian oksida-oksida
atau kotoran-kotoran lainnya tertekan ke luar. Proses ini disebut scarfing.
Jenis
logam yang banyak digunakan dalam pengelasan tempa adalah baja karbon rendah
dan besi tempa karena memiliki daerah suhu pengelasan yang besar.
Pengelasan Dengan Gas
Pengelasan dengan gas adalah proses pengelasan dimana digunakan
campuran gas sebagai sumber panas. Nyala gas yang banyak digunakan adalah gas
alam, asetilen dan hidrogen yang dicampur dengan oksigen.
a. Nyala
Oksiasetilen
Dalam proses ini digunakan campuran gas oksigen dengan gas
asetilen. Suhu nyalanya bisa mencapai 3500 oC. Pengelasan bisa dilakukan
dengan atau tanpa logam pengisi. Oksigen berasal dari proses hidrolisa atau pencairan
udara. Oksigen disimpan dalam silinder baja pada tekanan 14 MPa. Gas asetilen
(C2H2) dihasilkan oleh reaksi kalsium karbida dengan air dengan reaksi sebagai
berikut:
C2H2 + 2 H2O Menjadi Ca(OH)2 + C2H2
Kalsium air Kapur tohor gas
karbida asetilen
![]() |
Gambar proses nyala las oksiasetilen dan sambungan gasnya |
Di bawah ini Gambar nyala gas
oksiasetilen bisa didapat 3 jenis nyala yaitu nyala netral, reduksi dan
oksidasi. Nyala netral
Gambar cara pengelasan tumpu dengan gas bertekanan.
e. Pemotongan Nyala
Oksiasetilen
Pemotongan
dengan nyala juga merupakan suatu proses produksi. Nyala untuk pemotongan
berbeda dengan nyala untuk pengelasan dimana disekitar lobang utama yang
dialiri oksigen terdapat lubang kecil untuk pemanasan mula. Fungsi nyala
pemanas mula adalah untuk pemanasan baja sebelum dipotong. Karena bahan yang
akan dipotong menjadi panas sehingga baja akan menjadi terbakar dan mencair
ketika dialiri oksigen. Gambar dibawah memperlihatkan skema mesin pemotong
nyala oksiasetilen.
![]() |
Gambar
mesin pemotong dengan nyala
oksiasetilen.
|
Las Resistansi Listrik
Pengelasan
ini mula-mula dikembangkan oleh Elihu Thompson diakhir abad 19. Pada proses ini
digunakan arus listrik yang cukup besar yang dialirkan ke logam yang disambung
sehingga menimbulkan panas kemudian sambungan ditekan dan menyatu. Arus listrik
yang digunakan akan dirobah tegangannya menjadi 4 sampai 12 volt dengan
menggunakan transformator dengan kemampuan arus sesuai kebutuhan. Bila arsu
mengalir didalam logam, maka akan timbul panas ditempat dimana resistansi
listriknya besar yaitu pada batas permukaan kedua lembaran lkogam yang akan
dilas. Besar arus daerah sambungan berkisar antara 50 sampai 60 MVA/m2 dengan
tenggang waktu sekitar 10 detik. Tekanan yang diberikan berkisar antara 30
sampai 55 MPa. Berikut Teknik Las Listrik
Ada
tiga faktor yang perlu diperhatikan sesuai dengan rumus : jumlah panas = A2Ω t,
dimana A adalah arus pengelasan (dalam Ampere), Ω tahanan listrik
antara elektroda (ohm) dan t waktu. Untuk memperoleh hasil lasan yang
baik ketiga faktor tersebut perlu diperhatikan dengan cermat dimana besarannya
tergantung dari tebal, jenis bahan serta ukuran serta jenis elektroda yang
digunakan.
Proses
pengelasan resistansi listrik meliputi : las titik, las proyeksi, las kampuh,
las tumpul, las nyala dan las perkusi.
a. Las Titik
Las
titik adalah pengelasan memakai metode resistansi listrik dimana pelat lembaran
dijepit dengan dua elektroda. Ketika arus dialirkan maka terjadi sambungan las
pada posisi jepitan. Skema las titik bisa dilihat pada gambar dibawah ini
Siklus
pengelasan titik dimulai ketika elektroda menekan pelat dimana arus belum
dialirkan. Waktu proses ini disebut waktu tekan. Setelah itu arus
dialirkan ke elektroda sehingga timbul panas pada pelat di posisi elektroda
sehingga terbentuk sambungan las. Waktu proses ini disebut waktu las.
Setelah
itu arus dihentikan namun tekanan tetap ada dan proses ini disebut waktu
tenggang. Kemudian logam dibiarkan mendingin sampai sambungan menjadi kuat
dan tekanan di hilangkan dan pelat siap dipindahkan untuk selanjutnya proses
pengelasan dimulai lagi untuk titik yang baru.
Peralatan
mesin las titik ada tiga jenis yaitu : 1) mesin las titik tunggal stasioner, 2)
mesin las titik tunggal yang dapat dipindahlan dan 3) mesin las titik ganda.
Mesin las stasioner dapat dibagi lagi atas jenis : lengan ayun dan jenis
tekanan langsung. Jenis lengan ayun merupakan jenis yang sederhana dan
mempunyai kapasitas kecil. Mesin las titik dengan ukuran besar bisa dilihat
pada gambar dibawah ini.
b. Pengelasan Proyeksi
Pengelasan ini mirip dengan
pengelasan titik hanya bagian yang dilas dibuat proyeksi/tonjolan terlebih
dahulu. Ukuran tonjolan mempunyai diameter yang sama dengan tebal pelat yang
dilas dengan tinggi tonjolan lebih kurang 60% dari tebal pelat. Hasil
pengelasan biasanya mempunyai kualitas yang lebih baik dari pengelasan titik. Gambar dibawah memperlihatkan skema pengelasan proyeksi.
![]() |
Pengelasan proyeksi |
c. Las Kampuh (seam
weld)
Las kampuh merupakan proses las
untuk menghasilkan lasan yang kontinyu pada pelat logam yang ditumpuk.
Sambungan terjadi oleh panas yang ditimbulkan oleh tahanan listrik. Arus
mengalir melalui elektroda ke pelat sama seperti pengelasan titik. Metode ini
sebenarnya merupakan pengelasan titik yang kontinyu. Tiga jenis las kampuh yang
sering dilakukan pada industri bisa dilihat pada gambar yaitu las kampuh tumpang, las kampuh tindih
dan las kampuh yang mulus. Klik Disini untuk lebih jelas.
![]() |
Gambar
Jenis-jenis las kampuh resistansi listrik.
|
d. Las Tumpul (Butt
Weld)
Pengelasan las tumpul bisa dilihat pada
gambar Dua batang logam saling tekan dan
arus mengalir melalui sambungan batang logam tersebut dan menimbulkan panas.
Panas yang terjadi tidak sampai mencairkan logam namun menimbulkan sambungan
las dimana sambungannya akan menghasilkan tonjolan. Tonjolan bisa dihilangkan
dengan pemesinan. Kedua logam yang disambung sebaiknya mempunyai tahanan yang
sama agar terjadi pemanasan yang rata pada sambungan.
![]() |
Gambar Sketsa
pengelasan tumpul
|
Las Busur
Pengelasan
busur merupakan pengelasan dengan memanfaatkan busur listrik yang terjadi antara
elektroda dengan benda kerja. Elektroda dipanaskan sampai cair dan diendapkan
pada logam yang akan disambung sehingga terbentuk sambungan las. Mula-mula
elektroda kontak/bersinggungan dengan logam yang dilas sehingga terjadi aliran
arus listrik, kemudian elektroda diangkat sedikit sehingga timbullah busur.
Panas pada busur bisa mencapai 5.500 oC.
Las
busur bisa menggunakan arus searah maupun arus bolak-balik. Mesin arus searah
dapat mencapai kemampuan arus 1000 amper pada tegangan terbuka antara 40 sampai
95 Volt. Pada waktu pengelasan tegangan menjadi 18 sampai 40 Volt. Ada 2 jenis
polaritas yang digunakan yaitu polaritas langsung dan polaritas terbalik. Pada
polaritas langsung elektroda berhubungan dengan terminal negatif sedangkan pada
polaritas terbalik elektroda berhubungan dengan terminal positif.
Jenis
bahan elektroda yang banyak digunakan adalah elektroda jenis logam walaupun ada
juga jenis elektroda dari bahan karbon namun sudah jarang digunakan. Elektroda
berfungsi sebagai logam pengisi pada logam yang dilas sehingga jenis bahan
elektroda harus disesuaikan dengan jenis logam yang dilas. Untuk las biasa mutu
lasan antara arus searah dengan arus bolak-balik tidak jauh berbeda, namun
polaritas sangat berpengaruh terhadap mutu lasan.
Kecepatan
pengelasan dan keserbagunaan mesin las arus bolak-balik dan arus searah hampir
sama, namun untuk pengelasan logam/pelat tebal, las arus bolak-balok lebih
cepat.
Skema
las busur bisa dilihat pada gambar dibawah ini.
![]() |
Gambar
Skema nyala busur.
|
Elektroda
yang digunakan pada pengelasan jenis ini ada 3 macam yaitu : elektroda
polos, elektroda fluks dan elektroda berlapis tebal. Elektroda polos
adalah elektroda tanpa diberi lapisan dan penggunaan elektroda jenis ini
terbatas antara lain untuk besi tempa dan baja lunak. Elektroda fluks adalah
elektroda yang mempunyai lapisan tipis fluks, dimana fluks ini berguna
melarutkan dan mencegah terbentuknya oksida-oksida pada saat pengelasan. Kawat
las berlapis tebal paling banyak digunakan terutama pada proses pengelasan
komersil.
Lapisan pada elektroda
berlapis tebal mempunyai fungsi :
1.
Membentuk lingkungan pelindung.
2.
Membentuk terak dengan sifat-sifat tertentu untuk melindungi logam cair.
3.
Memungkinkan pengelasan pada posisi diatas kepala dan tegak lurus.
4.
Menstabilisasi busur.
5. Menambah
unsur logam paduan pada logam induk.
6.
Memurnikan logam secara metalurgi.
7.
Mengurangi cipratan logam pengisi.
8.
Meningkatkan efisiensi pengendapan.
9.
Menghilangkan oksida dan ketidakmurnia.
10.
Mempengaruhi kedalaman penetrasi busur.
11.
Mempengaruhi bentuk manik.
12.
Memperlambat kecepatan pendinginan sambungan las.
13.
Menambah logam las yang berasal dari serbuk logam dalam lapisan pelindung.
Fungsi-fungsi yang disebutkan
diatas berlaku umum yang artinya belum tentu sebuah elektroda akan mempunyai
kesemua sifat tersebut. Komposisi
lapisan elektroda yang digunakan bisa berasal dari bahan organik ataupun bahan
anorganik ataupun campurannya.Unsur-unsur utama yang umum digunakan adalah :
1. Unsur
pembentuk terak : SiO2 , MnO2 , FeO dan Al2O3 .
2. Unsur
yang meningkatkan sifat busur : Na2O, CaO, MgO dan TiO2 .
3. Unsur
deoksidasi : grafit, aluminium dan serbuk kayu.
4. Bahan
pengikat : natrium silikat, kalium silikat dan asbes.
5. Unsur
paduan yang meningkatkan kekuatan sambungan las : vanadium, sirkonium, sesium,
kobal, molibden, aluminium, nikel, mangan dan tungsten.
Berikut ini dijelaskan beberapa
jenis pengelasan dengan menggunakan pengelasan busur :
a. Pengelasan
Busur Hidrogen Atomik.
Proses
pengelasan ini adalah dimana dua elektroda tunsten dialirkan busur arus
bolak-balik dan hidrogen dialirkan ke busur tersebut. Ketika hidrogen mengenai
busur, molekulnnya pecah menjadi atom yang kemudian bergabung kembali menjadi
molekul hidrogen diluar busur. Reaksi ini diiringi oleh pelepasan panas yang
bisa mencapai suhu 6100 oC. Logam lasan dapat ditambahkan dama
bentuk batang/kawat las. Skema dari pengelasan jenis ini diperlihatkan pada
gambar
![]() |
Gambar
Las busur hidrogen atomik.
|
b. Las Busur Gas dengan Pelindung
Gas Mulia.
Proses
pengelasan ini sambungan dibentuk oleh panas yang ditimbulkan oleh busur yang
dibangkitkan diantara elektroda dan benda kerja dimana busur dilindungi oleh
gas mulia seperti argon, helium atau bahkan gas CO2 atau campuran gas lainnya.
Ada dua
jenis pengelasan dengan cara ini yaitu : las TIG (tungsten inert gas) atau
disebut juga pengelasan menggunakan elektroda wolfram dengan logam pengisi, dan
las MIG (metal inert gas) atau disebut juga pengelasan menggunakan elektroda
terumpan. Kedua jenis pengelasan ini bisa dilakukan secara manual ataupun
otomatik serta tidak memerlukan fluks
ataupun lapisan kawat las untuk melindungi sambungan.
Las busur
yang menggunakan elektroda wolfram (elektroda tak terumpan) dikenal pula dengan
sebutan las busur wolfram gas. Skema dari pengelasan jenis ini bisa dilihat
pada gambar Pada proses ini las dilindungi oleh selubung gas mulia yang
dialirkan melalui pemegang elektroda yang didinginkan dengan air.
Pengelasan
Lainnya
![]() |
Gambar
Diagram proses las busur wolfram gas mulia.
|
Pengelasan
ini bisa menggunakan arus bolak-baliok ataupun arus searah, dimana pemilihan
tergantung pada jenis logam yang dilas. Arus searah polaritas langsung
digunakan untuk pengelasan baja, besi cor, paduan tembaga dan baja tahan karat,
sedangkan polaritas terbalik jarang digunakan. Untuk arus bolak-balik banyak
digunakan untuk pengelasan aluminium, magnesium, besi cor dan beberapa jenis
logam lainnya. Proses ini banyak dilakukan untuk pengelasan pelat tipis karena
biayanya akan mahal jika digunakan untuk pengelasan pelat tebal.
Pengelasan las gas mulia
elektroda terumpan bisa dilihat pada gambar dibawah dimana antara benda kerja dan elektroda
terumpan dilindungi dengangas pelindung. Efisiensi pengelasan jenis ini lebih
tinggi dan kecepatan pengelasan jauh lebih baik. Pengelasan ini umumnya
dilakukan secara otomatik.
c.
Pengelasan Busur Rendam.
Proses
pengelasan busur rendam adalah proses pengelasan busur dimana logam cair dilindungi oleh fluks selama pengelasan. Gambar dibawah memperlihatkan skema
pengelasan busur rendam. Busur listrik yang digunakan untuk mencairkan logam
tertutup oleh serbuk fluks yang diberikan disepanjang alur las dan proses
pengelasan berlangsung didalam fluks tersebut.
![]() |
Gambar Skema pengelasan busur rendam.
|
Pada saat
pengelasan panas yang ditimbulkan busur tidak hanya mencairkan logam namun juga
akan mencairkan sebagian dari fluks dimana fluks cair ini akan terapung diatas
logam cair sehingga membentuk lapisan pelindung membentuk terak yang mencegah
percikan dan terjadinya oksidasi. Ketika logam dan terak sudah dingin, terak
bisa dibuang, serbuk fluks yang tidak terpakai dapai digunakan kembali.
d.
Pemotongan dengan Busur Plasma.
Pada
pengelasan ini, gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu sangat tinggi
sehingga gas menjadi terion dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi
ini disebut plasma. Peralatan didesain sedimikian sehingga gas mengalir
ke busur melalui lubang halus sehingga suhu plasma naik dan konsentrasi energi
panas pada logam pada area yang kecil akan menyebabkan logam cepat menjadi
cair. Ketika gas meninggalkan nosel, gas berkembang dengan cepat dan membawa
logam cair, sehingga proses pemotongan bisa berjalan dengan baik. Gambar dibawah
memperlihatkan skema pemotongan dengan busur plasma.
![]() |
proses
memotong dengan busur wolfram gas; A. Pemotongan dengan busur gas helium (non
constricted transfered arc). B. Pemotongan dengan plasma (transferred arc).
|
Selain
metode pengelasan yang disebutkan diatas masih banyak lagi metode-metode
pengelasan yang dilakukan di industri. Ada metode pengelasan listrik berkas
elektron, las laser, las gesek, las termit, pengelasan dingin, las ultrasonik,
las ledakan dan sebagainya. Metode-metode pengelasan tersebut tidak akan
diuraikan disini, untuk itu jika ada pembaca yang berminat untuk mengetahui
lebih lanjut silahkan melihat buku-buku referensi dan literatur yang membahas
masalah tersebut.
Jenis-jenis
cacat yang biasanya dijumpai antara lain:
1. Retak (Cracks).
2. Voids.
3. Inklusi
4. Kurangnya fusi atau penetrasi (lack of fusion or
penetration).
5. Bentuk yang tak sempurna (imperfect shape).
Retak
Jenis
cacat ini dapat terjadi baik pada logam las (weld metal), daerah pengaruh panas
(HAZ) atau pada daerah logam dasar (parent metal).
Cacat retak dibagi
atas:
a. Retak
panas
b. Retak dingin.
Bentuk retakan dapat
dibagi menjadi:
a. Retakan
memanjang (longitudinal crack).
b. Retakan melintang (transverse
crack).
Retak panas umumnya
terjadi pada suhu tinggi ketika proses pembekuan berlangsung. Retak dingin
umumnya terjadi dibawah suhu 2000 C setelah proses pembekuan.
Voids (porositas)
Porositas
merupakan cacat las berupa lubang-lubang halus atau pori-pori yang biasanya
terbentuk di dalam logam las akibat terperangkapnya gas yang terjadi ketika
proses pengelasan. Disamping itu, porositas dapat pula terbentuk akibat
kekurangan logam cair karena penyusutan ketika logam membeku. Porositas seperti
itu disebut: shrinkage porosity.
Jenis
porositas dapat dibedakan menurut pori-pori yang terjadi yaitu:
• Porositas terdistribusi merata.
• Porositas terlokalisasi.
• Porositas linier.
Inklus
Cacat
ini disebabkan oleh pengotor (inklusi) baik berupa produk karena reaksi gas
atau berupa unsur-unsur dari luar, seperti: terak, oksida, logam wolfram atau
lainnya. Cacat ini biasanya terjadi pada daerah bagian logam las (weld metal).
Kurangnya Fusi atau Penetrasi :
Kurangnys Fusi
Cacat ini merupakan
cacat akibat terjadinya ”discontinuity” yaitu ada bagian yang tidak menyatu
antara logam induk dengan logam pengisi. Disamping itu cacat jenis ini dapat
pula terjadi pada pengelasan berlapis (multipass welding) yaitu terjadi antara
lapisan las yang satu dan lapisan las yang lainnya.
Kurangnya Penetrasi
Cacat jenis ini terjadi
bila logam las tidak menembus mencapai sampai ke dasar dari sambungan.
Bentuk Yang Tidak
Sempurna
Jenis cacat ini
memberikan geometri sambungan las yang tidak baik (tidak sempurna) seperti: undercut,
underfill, overlap, excessive reinforcement dan lain-lain. Morfologi
geometri dari cacat ini biasanya bervariasi.
DAFTAR PUSTAKA
proses manufaktur
No comments