MAKALAH TEORI PEMESINAN TEORI PENGELASAN

Transkripsi

1 MAKALAH TEORI PEMESINAN TEORI PENGELASAN Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Teori Pemesinan yang diampu oleh Danar Susilo W., S.T., Eng Disusun oleh : 1. Arif Sri Kuncoro (K ) 2. Irfanda Adi (K ) 3. Hadi Mustofa (K ) 4. Khaniffudin (K ) 5. Muhammad Salafudin B. (K ) 6. Sutarto (K ) 7. Wahyu Kurnialy (K ) PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 i

2 KATA PENGANTAR Alhamdulillahihrobbil alamin, puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah serta inayah-nya kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan makalah mata kuliah Teori Pemesinan dengan judul TEORI PENGELASAN ini tanpa suatu halangan yang berarti. Solawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada Nabi junjungan kita, Rasulullah SAW yang selalu kita nantikan syafaatnya di hari akhir kelak. Dalam penyusunan makalah ini, penulis banyak mendapat kesulit dan hambatan namun, hal tersebut tidak menjadi kendala yang berarti karena bantuan dari pihak-pihak yang terlibat dalam penyusunan makalah ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang terlibat dalam penyusunan makalah ini. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan makalah ini. Kritik dan saran yang membangun senantiasa penulis harapkan dari para pembaca, sehingga penulis dapat menyusun makalah dengan lebih baik lagi di masa yang akan datang. Penulis berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya. Surakarta, Oktober 2014 Penulis ii

3 HALAMAN PENGESAHAN Makalah ini disusun dan diajukan sebagai bukti pelaksanaan tugas kelompok mata kuliah Teori Pemesinan. Ditetapkan pada : Hari Tanggal :. :. Mengetahui, Dosen Pembimbing Mata Kuliah Teori Pemesinan Danar Susilo W., S.T., M.Eng NIP iii

4 HALAMAN PERSEMBAHAN Makalah Teori Pemesinan yang membahas mengenai teori-teori dalam praktek pengelasan ini dipersembahkan untuk : 1. Bapak Danar Susilo W., S.T., M.Eng., dosen pembimbing mata kuliah Teori Pemesinan. 2. Orang tua yang senantiasa memberikan dorongan terhadap penulis untuk tak jenuh dalam menuntut ilmu. 3. Teman-teman Pendidikan Teknik Mesin yang selalu memberikan masukan dan saran demi kesempurnaan makalah ini. iv

5 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i KATA PENGANTAR... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN PERSEMBAHAN... iv DAFTAR ISI... v BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Batasan Masalah... 2 C. Tujuan... 2 D. Manfaat... 3 BAB II LANDASAN TEORI A. Teknik Mengelas... 4 B. Las listrik dan gas... 4 C. Elektroda... 6 BAB III PEMBAHASAN A. Pengertian Pengelasan... 7 B. Jenis Jenis Pengelasan Dalam Teknik Pemesinan... 7 C. Teknik Pengelasan...30 D. Peralatan yang Mendukung dalam Teknik Pengelasan BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan B. Saran v

6 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dunia teknik tidak dapat lepas dari teknik pengelasan. Teknik las menjadi hal yang sangat penting dalam konstruksi mesin. Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam kontruksi sangat luas, meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, bejana tekan, pipa saluran dan sebagainya. Di samping untuk pembuatan, proses las dapat juga digunakan untuk reparasi misalnya untuk mengisi lubang-lubang pada coran, membuat lapisan las pada perkakas, mempertebal bagianbagian yang sudah aus dan macam-macam reparasi lainnya. Perkembangan teknologi pengelasan logam memberikan kemudahan umat manusia dalam menjalankan kehidupannya. Saat ini kemajuan ilmu pengetahuan di bidang elektronik melalui penelitian yang melihat karakteristik atom, mempunyai kontribusi yang sangat besar terhadap penemuan material baru dan sekaligus bagaimanakah menyambungnya. Jauh sebelumnya, penyambungan logam dilakukan dengan memanasi dua buah logam dan menyatukannya secara bersama. Logam yang menyatu tersebut dikenal dengan istilah fusion. Las listrik merupakan salah satu yang menggunakan prinsip tersebut, (Ridwan, 2008). Pengelasan bukan tujuan utama dari kontruksi, tetapi hanya merupakan sarana untuk mencapai ekonomi pembuatan yang lebih baik. Oleh karena itu, rancangan las dan cara pengelasan harus betul-betul diperhatikan sesuai dengan sifat-sifat las dan kegunaannya dalam kontruksi. Prosedur pengelasan kelihatannya sangat sederhana, tetapi sebenarnya di dalamnya banyak masalah-masalah yang harus diatasi dimana pemecahannya memerlukan bermacam-macam pengetahuan. Karena itu di dalam pengelasan, pengetahuan harus turut serta mendampingi praktek, baik dalam proses pengelasan maupun peralatan yang mendukung pengelasan itu sendiri. Menurut Rendy Setio dkk dalam jurnalnya menyatakan bahwa agar mendapatkan hasil pengelasan yang baik maka elektroda yang digunakan harus disesuaikan dengan bahan yang akan dilas serta pemilihan parameter-parameter pengelasan yang tepat juga akan meningkatkan kualitas dari hasil pengelasan tersebut. vi

7 Berdasarkan uraian di atas mengenai perlunya pengetahuan yang lebih dalam bidang pengelasan, maka dalam makalah ini akan dijabarkan mengenai prinsip-prinsip pengelasan, baik dari segi yang mendasar dari teknik pengelasan itu sendiri maupun peralatan-peralatan yang mendukung dalam proses pengelasan tersebut. B. Batasan masalah Berdasarkan latar belakang di atas, penulis membatasi masalah 1. Apakah yang dimaksud dengan teknik pengelasan? 2. Apa saja jenis-jenis pengelasan dalam teknik pemesinan? 3. Bagaimana teknik pengelasan yang baik dan benar? 4. Peralatan apa saja yang mendukung dalam proses pengelasan? C. Tujuan 1. Mahasiswa dapat mendeskripsikan teknik pengelasan. 2. Mahasiswa dapat menjelaskan jenis-jenis pengelasan dalam teknik pemesisnan. 3. Mahasiswa dapat memaparkan dan menerapkan teknik pengelasan yang baik dan benar. 4. Mahasiswa dapat menjelaskan peralatan-peralatan yang mendukung dalam proses pengelasan. D. Manfaat 1. Mengetahui deskripsi teknik pengelasan. 2. Mengetahui jenis-jenis pengelasan dalam teknik pemesinan. 3. Mengetahui teknik pengelasan yang baik dan benar. 4. Mengetahui peralatan-peralatan yang mendukung proses pengelasan. BAB II LANDASAN TEORI vii

8 A. Teknik mengelas Las (Welding) adalah suatu cara untuk menyambung logam dengan cara pemanasan. Syarat keberhasilan penyambungan adalah jika benda padat tersebut dapat mencair oleh panas, antara logam yang disambung tersebut terdapat kesesuain sifat lasnya sehingga tidak melemahkan atau meninggalkan sambungan tersebut., (Sriwidharto, 1996:1) Mengelas adalah cara meyambung logam dengan menggunakan panas. Tenaga panas diperlukan untuk memanaskan bahan dasar logam yang akan disambung dan kawat las sebagai bahan pengisi. Pada las cair logam dan kawat las dipanaskan hingga keduanya mencair dan berpadu satu sama lain, (Didikh Suryana, 1978:1). Pengelasan adalah salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam dengan penambah dan menghasilkan sambungan yang kontinyu. Sedangkan Shield Metal Arc Welding (SMAW) atau yang biasa disebut las busur listrik adalah suatu proses penyambungan logam dengan menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas, (Didikh Suryana, 1978: 73). B. Las Listrik dan Gas 1. Las Listirk/ Resistansi Listrik Menurut Asyari Daryus dalam jurnalnya menyatakan bahwa pengelasan ini mulamula 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/m 2 dengan tenggang waktu sekitar 10 detik. Tekanan yang diberikan berkisar antara 30 sampai 55 MPa. Ada tiga faktor yang perlu diperhatikan sesuai dengan rumus : jumlah panas =A 2 Ω t, dimana A adalah arus pengelasan (dalam Ampere), Ω tahanan listrik antara elektroda viii

9 (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. 2. Las Gas/Asetilen 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. Pengelasan dengan oksi asetilin adalah proses pengelasan secara manual dengan pemanasan permukaan logam yang akan dilas atau disambung sampai mencair oleh nyala gasasetilin melalui pembakaran C2H2 dengan gas O2 dengan atau tanpa logam pengisi. Proses penyambungan dapat dilakukan dengan tekanan (ditekan), sangat tinggi sehingga dapatmencairkan logam. Pengelasan dengan gas dilakukan dengan membakar bahan bakar gas yang dicampur dengan oksigen (O2) sehingga menimbulkan nyala api dengan suhu tinggi (3000 o ) yang mampu mencairkan logam induk dan logam pengisinya. Jenis bahan bakar gas yang digunakan asetilen, propan atau hidrogen, sehingga cara pengelasan ini dinamakan las oksi-asetilen atau dikenal dengan nama las karbit. C. Elektroda Elektroda adalah logam pengisi yang berperan di dalam proses pengelasan. Elektroda juga ikut menentukan kekuatan dari hasil pengelasan, karena itu jenis elektroda harus dipilih sesuai dengan jenis material logam induk karena elektroda ini akan mencair dan menyatu dengan logam induk. (Rendy Setio P dkk) BAB III PEMBAHASAN A. Pengertian Pengelasan ix

10 Pengelasan adalah 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. Pengelasan (welding) dapat pula berarti salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logarn tambahan dan menghasilkan sambungan yang kontinu. Dalam pengelasan ada beberapa jenis sambungan logam diantaranya bisa dilihat pada gambar dibawah ini. B. Jenis-jenis Pengelasan dalam Teknik Pemesinan Penyolderan Dan Pematrian Solder dan patri juga 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 o C diantara kedua keping tersebut. Paduan logam penyambung/pengisi yang banyak digunakan adalah paduan timbal dan timah yang mempunyai titik cair antara o C. Komposisi 50% Pb dan 50% Sn paling banyak digunakan untuk timah solder dimana paduan ini mempunyai titik cair pada 220 o C. Pematrian Pada pematrian logam pengisi mempunyai titik cair diatas 430 o C akan tetapi masih dibawah titik cair logam induk. Logam dan paduan patri yang banyak digunakan adalah : 1. Tembaga : titik cair 1083 o C. 2. Paduan tembaga : kuningan dan perunggu yang mempunyai titik cair antara 870 o C o C. 3. Paduan perak : yang mempunyai titik cair antara 630 o C o C. 4. Paduan Aluminium : yang mempunyai titik cair antara 570 o C o C. x

11 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 xi

12 Dalam proses ini digunakan campuran gas oksigen dengan gas asetilen. Suhu nyalanya bisa mencapai 3500 o C. 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 Ca(OH)2 + C2H2 Kalsium air Kapur tohor gas karbida asetilen Bentuk tabung oksigen dan asetilen diperlihatkan pada gambar berikut : b. Pengelasan Oksihidrogen Nyala pengelasan oksihidrogen mencapai 2000 o C, lebih rendah dari oksigen-asetilen. Pengelasan ini digunakan pada pengelasan lembaran tipis dan paduan dengan titik cair yang rendah. xii

13 c. Pengelasan Udara-Asetilen Nyala dalam pengelasan ini mirip dengan pembakar Bunsen. Untuk nyala dibutuhkan udara yang dihisap sesuai dengan kebutuhan. Suhu pengelasan lebih rendah dari yang lainnya maka kegunaannya sangat terbatas yaitu hanya untuk patri timah dan patri suhu rendah. d. Pengelasan Gas Bertekanan Sambungan yang akan dilas dipanaskan dengan nyala gas menggunakan oksiasetilen hingga 1200 o C kemudian ditekankan. Ada dua cara penyambungan yaitu sambungan tertutup dan sambungan terbuka. Pada sambungan tertutup, kedua permukaan yang akan disambung ditekan satu sama lainnya selama proses pemanasan. Nyala menggunakan nyala ganda dengan pendinginan air. Selama proses pemanasan, nyala tersebut diayun untuk mencegah panas berlebihan pada sambungan yang dilas. Ketila suhu yang tepat sudah diperoleh, benda diberi tekanan. Untuk baja karbon tekanan permulaan kurang dari 10 MPa dan tekanan upset antara 28 MPa. 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 di bawah ini memperlihatkan skema mesin pemotong nyala oksiasetilen. xiii

14 Las Resistansi Listrik Berdasarkan arus yang dikeluarkan pada ujung elektrode, mesin las dibedakan menjadi beberapa macam: 1. Mesin Las Arus Bolak-Balik (Mesin AC) Arus listrik bolak-balik yang dihasilkan oleh pengbangkit listrik PL atau generator AC, dapat digunakan sebagai sumber tenaga dalam proses pengelasan. 2. Mesin las Arus Searah Mesin (DC) Arus listrik yang digunakan untuk memperoleh nyala bususr listrik adalah arus searah. Arus searah ini berasal dari mesin las yang berupa dynamo motor listrik searah, dynamo dapat digerakkan oleh motor listrik, motor bensin, motor diesel, atau alat penggerak mula yang lain. Mesin arus searah yang menggunakan motor listrik sebagai penggerak, mulanya memerlukan rectifier yang bergungsi untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Pengelasan resistansi listrik 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 xiv

15 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/m 2 dengan tenggang waktu sekitar 10 detik. Tekanan yang diberikan berkisar antara 30 sampai 55 MPa. Ada tiga faktor yang perlu diperhatikan sesuai dengan rumus : jumlah panas = A 2 Ω 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. 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. Diagram alat las titik 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. xv

16 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. 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. Pengelasan Proyeksi c. Las kampuh 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 berikut. yaitu las kampuh tumpang, las kampuh tindih dan las kampuh yang mulus. xvi

17 Jenis-jenis las kampuh resistansi listrik d. Las Tumpul (Butt Weld) Pengelasan las tumpul bisa dilihat pada gambar berikut. 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 xvii

18 menghasilkan tonjolan. Tonjolan bisa dihilangkan dengan pemesinan. Kedua logam yang disambung sebaiknya mempunyai tahanan yang sama agar terjadi pemanasan yang rata pada sambungan. Sketsa pengelasan tumpul Las Busur Pengelasan busur adalah 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 o C. 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 xviii

19 yang dilas. Untuk las biasa mutu pengelasan 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 dibawah ini: 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. xix

20 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 o C. Logam lasan dapat ditambahkan dama bentuk batang/kawat las. Skema dari pengelasan jenis ini diperlihatkan pada berikut: xx

21 Las busur hidrogen atomic 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 15. Pada proses ini las dilindungi oleh selubung gas mulia yang dialirkan melalui pemegang elektroda yang didinginkan dengan air xxi

22 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 berikut 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. xxii

23 Diagram las busur gas mulia elektroda terumpan Gas karbon dioksida sering digunakan sebagai gas pelindung untuk pengelasan logam baja karbon dan baja paduan rendah. c. Pengelasan Busur Rendam. Proses pengelasan busur rendam adalah proses pengelasan busur dimana logam cair dilindungi oleh fluks selama pengelasan. Gambar 17 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. xxiii

24 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 xxiv

25 Skema perbandingan dua proses memotong dengan busur wolfram gas; A. Pemotongan dengan busur gas helium (non constricted transfered arc). B. Pemotongan dengan plasma (transferred arc). Pengelasan Lainnya 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. Cacat-cacat Lasan Berbagai jenis cacat yang dijumpai pada lasan bisa dilihat pada gambar berikut. xxv

26 xxvi

27 xxvii

28 Cacat-cacat pada lasan 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). Bagian-bagian dari sambungan las. Cacat retak dibagi atas: a. Retak panas b. Retak dingin. Bentuk retakan dapat dibagi menjadi: a. Retakan memanjang (longitudinal crack). xxviii

29 b. Retakan melintang (transverse crack). Retak panas umumnya terjadi pada suhu tinggi ketika proses pembekuan berlangsung. Retak dingin umumnya terjadi dibawah suhu C setelah proses pembekuan. Bagian-bagian dari sambungan las. 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 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. Inklusi 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). xxix

30 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. C. Teknik Pengelasan Beberapa hal yang perlu diketahui dalam teknik-teknik pengelasan, yaitu sebagai berikut : 1) Menentukan Besar Arus dan Tegangan Listrik Besar arus dan tegangan listrik yang digunakan dalam pengelasan, yaitu sebagai berikut : a. Diameter elektode, b. Tebal bahan c. Jenis elektrode d. Posisi pengelasan dan e. Polaritas 2) Menyalakan dan Mematikan Elektode Menyalakan elektrode dapat dilakukan dengan cua cara, yaitu sentakan dan goresan. Cara sentakan sebagai berikut : a. Pegang elektrode tegak lurus terhadap pelat kerja b. Ketukkan beberapa kali permukaan pelat kerja xxx

31 c. Tarik elektode segera setelah timbul busur listrik, untuk mencegah agar elektrode tidak lengket ke pelat kerja. Cara goresan sebagai berikut : a. Pegang elektrode sehingga membentuk sudut terhadap pelat kerja sebesar ± 60 0 atau b. Gerakan elektrode ke arah pinggir pelat kerja sehingga menyinggungnya. c. Tarik elektrode sejarak garis tengah elektrode, segera setelah timbul busur nyala listrik untuk mencegah agar elektrode tidak lengket ke pelat kerja. Cara mematikan nyala busur harus hati-hat karena mematikan busur berarti mengakhiri proses pengelasan yang berada pada ujung rigi las. Ada dua cara yang sering digunakan untuk mematikan nyala busur, seperti pada berikut ini. a. Dengan cara mengangkat sedikit, kemudian diturunkan sambil dilepas dengan menganyunkan ke kiri atas. b. Dengan cara mengangkat elektrode, kemudian diturunkan dan diayunkan ke arah luar. 3) Gerakan Elektode Ada tiga macam gerakan ayunan elektrode, seperti pada gambar berikut ini : a. Bentuk Silang Lengkung b. Bentuk Angka Delapan c. Bentuk Lingkaran c. Posisi pengelasan Posisi pengelasan pada pengelasan las listrik, antara lain sebagai berikut : 1. Posisi pengelasan di bawah tangan Pengelasan di bawah tangan adalah proses pengelasan yang dilakukan di bawah tangan dan benda kerja terletak di atas bidang datar. Sudut ujung pembakar(brander) terletak diantara 45 dan kawat las dimiringkan dengan sudut antara dengan benda kerja. Kedudukan ujung pembakar ke sudut sambungan dengan jarak 2 3 mm agar terjadi panas maksimal pada sambungan. Pada sambungan sudut luar, nyala diarahkan ke tengah sambungan dan gerakannya adalah lurus. 2. Posisi pengelasan mendatar ( horizontal ) xxxi

32 Pada posisi ini benda kerja berdiri tegak sedangkan pengelasan dilakukan dengan arah mendatar sehingga cairan las cenderung mengalir ke bawah, untuk itu ayunan brander sebaiknya sekecil mungkin. Kedudukan brander terhadap benda kerja menyudut 70 dan miring kira-kira 10 di bawah garis mendatar, sedangkan kawat pengisi dimiringkan pada sudut 10 di atas garis mendatar. 3. Posisi pengelasan tegak ( vertical ) Pada pengelasan dengan posisi tegak, arah pengelasan berlangsung ke atas atauke bawah. Kawat pengisi ditempatkan antara nyala api dan tempat sambunganyang bersudut dan sudut brander sebesar Posisi pengelasan di atas kepala ( Overhead ) Pengelasan dengan posisi ini adalah yang paling sulit dibandingkan dengan posisilainnya dimana benda kerja berada di atas kepala dan pengelasan dilakukan daribawahnya. Pada pengelasan posisi ini sudut brander dimiringkan 10 dari garisvertikal sedangkan kawat pengisi berada di belakangnya bersudut D. Peralatan dalam proses pengelasan Dalam hal ini penulis mengambil contoh peralatan pada Las Oksi - Asetilin 1. Silinder atau Tabung Gas Tabung gas berfungsi untuk menampung gas atau gas cair dalam kondisi bertekanan. Umumnya tabung gas dibuat dari Baja, tetapi sekarang ini sudah banyak tabung-tabung gas yang terbuat dari paduan Alumunium. Ukuran tabung ini dibuat berbeda karena disesuaikan dengan kapasitas daya tampung gas dan juga jenis gas yang ditampung. Untuk membedakan tabung gas apakah didalamnya berisi gas Oksigen atau Asetilen dapat dilihat dari tinggi tabung Oksigen yaitu 1,4 m dan tabung Asetiline 1 m serta terdapat kode warna yang ada pada tabung itu. 2. Katup Tabung Katup tabung berfungsi pengatur keluarnya gas dari dalam tabung maka digunakan katup. Katup ini ditempatkan tepat dibagian atas dari tabung. Pada tabung gas Oksigen, xxxii

33 katup biasanya dibuat dari material Kuningan, sedangkan untuk tabung gas Asetilen, katup ini terbuat dari material Baja. 3. Regulator Regulator ini juga berfungsi untuk mempertahankan besarnya tekanan kerja selama proses pengelasan atau pemotongan. Bahkan jika tekanan dalam tabung menurun, tekanan kerja harus dipertahankan tetap oleh regulator. Pada regulator terdapat bagianbagian seperti saluran masuk, katup pengaturan tekan kerja, katup pengaman, alat pengukuran tekanan tabung, alat pengukuran tekanan kerja dan katup pengatur keluar gas menuju selang. 4. Selang Karet Gas Oksi-Asetilin Selang Karet Gas Oksi-Asetilin Berfungsi untuk mengalirkan gas yang keluar dari tabung menuju brander pembakaran. Untuk memenuhi persyaratan keamanan, selang harus mampu menahan tekan kerja dan tidak mudah bocor. Dalam pemakaiannya, selang dibedakan berdasarkan jenis gas yang dialirkan. Untuk memudahkan bagimana membedakan selang Oksigen dan selang Asetilen mak cukup memperhatikan kode warna pada selang. 5. Brander atau Torch ( Pembakar ) Gas yang dialirkan melalui selang selanjutnya diteruskan oleh Brander atau Torch, tercampur didalamnya dan akhirnya pada ujuang nosel terbentuk nyala api. Brander atau Toch memiliki dua fungsi yaitu : Sebagai pencampur gas oksigen dan gas asetilin. Sebagai pembentuk nyala api diujung nosel. 6. Pematik atau Korek Api Las Alat yang berfungsi untuk menyalakan api pada ujung pembakaran waktu memulai mengelas. 7. Kaca Mata Las xxxiii

34 Kaca mata las berfungsi : a. Melindungi mata terhadap radiasi sinar ultraviolet dan inframerah, b. Melindungi mata terhadap sinar yang tajam dan menyilaukan, agar dapat melihat benda kerja dengan baik, c. Melindungi mata terhadap bahaya percikan bunga api. 8. Kawat atau Bahan Tambah Kawat atau Bahan Tambah digunakan sebagai bahan pengisi benda kerja yang bercelah dan menambah kekuatan dalam pengelasan. xxxiv

35 BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan 1. Pengelasan (welding) diartikan sebagai salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logarn tambahan dan menghasilkan sambungan yang kontinu. 2. Jenis-jenis pengelasan dapat dibedakan menjadi pengelasan tempa, pengelasan dengan gas dan pengelasan dengan resistansi listrik/las listrik. 3. Cara-cara pengelasan yaitu menentukan besar arus dan tegangan listrik, menyalakan dan mematikan elektoda, mengatur gerakan elektoda. 4. Peralatan peralatan yang digunakan dalam teknik pengelasan terutama untuk las asitelin yaitu: Silinder atau Tabung Gas, Katup Tabung, Regulator, Selang Karet Gas Oksi-Asetilin, Brander atau Torch ( Pembakar ), Pematik atau Korek Api Las, Kaca Mata Las, Kawat atau Bahan Tambah. B. Saran Bagi para pembaca setelah membaca makalah ini semoga dapat berguna, karena suatu saat nanti kita akan mempraktekannya, sehingga kita harus mempelajari selik-beluk dari pengelasan. Ketika kita mengaplikasikannya akan meminimalisir kesalahan dalam pengelasan. xxxv

36 xxxvi