BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Las MIG (Metal Inert Gas) Las MIG (Metal Inert Gas) merupakan las busur gas yang menggunakan kawat las sekaligus sebagai elektroda. Elektroda tersebut berupa gulungan kawat (rol) yang gerakannya diatur oleh motor listrik. Las ini menggunakan gas argon dan helium sebagai pelindung busur dan logam yang mencair saat proses pembekuan dari pengaruh atmosfir. 2.2 Sejarah Las MIG Las MIG (metal inert gas) merupakan sebuah pengembangan dari pengelasan GMAW (gas metal arc welding). Las GMAW mempunyai dua tipe gas pelindung yaitu inert gas dan actif gas yang kemudian sering dikenal dengan sebutan las MIG dan las MAG ( metal actif gas ). GMAW atau sering di sebut dengan las MIG mulai dikenalkan di dunia industri sekitar tahun 1940. Di awal tahun 1950 yang diprakarsai oleh Lyubavshkii and Novoshilov, melakukan pengembangan GMAW dengan menggunakan diameter elektroda yang lebih besar dan CO2 sebagai gas pelindung pembekuan hasil lasan dari pengaruh atmosfer yang dapat menyebabkan keropos. Pengembangan ini menghasilkan percikan elektroda yang tinggi dan panas pada benda kerja yang sedang. Di akhir tahun 1950 terjadi perkembangan dibidang teknologi power source dan perkembangan diameter elektroda yang digunakan semakin kecil 0.035"-0.062" (0.9 mm-1.6 mm). Proses las MIG sukses dikembangkan oleh Battele Memorial Institute pada tahun 1948 dengan sponsor Air Reduction Company. Las MIG pertama kali dipatenkan pada tahun 1949 di Amerika Serikat untuk pengelasan alumunium. Keunggulannya adalah penggunaan elektroda yang berdiameter lebih kecil dan sumber daya tegangan konstan (constant voltage power source) yang telah dipatenkan sebelumnya oleh H.E. Kennedy. Pada tahun 1953, Lyubavskii dan Novoshilov mengumumkan penggunaan proses las MIG menggunakan gas CO2 sebagai gas pelindung. Mereka juga menggunakan gas CO2 untuk mengelas 4
5 besi karbon. Gas CO2 dicampur dengan Gas Argon yang dikenal sebagai Metal Active Gas (MAG) yang kemudian berkembang menjadi proses las MAG. Perkembangannya dari tahun ke tahun mengalami peningkatan dengan kemajuan teknologi. Saat ini GMAW dapat diaplikasikan pada proses pengelasan dengan sistem otomasi (robot). Gambar 2.1 Pengelasan Dengan MIG (hermanuloh.com) 2.3 Pengertian Umum dan Prinsip Kerja Rotary Welding Machine Rotary Welding Machine adalah alat yang digunakan untuk memudahkan pengerjaan las pada logam silinder hollow dengan hasil las yang rapi dan kontinyu. Mula-mula hubungkan steker Rotary Welding Machine dan mesin las MIG (Metal Inert Gas) pada stop kontak. Posisikan emergency pada posisi normal, posisikan sistem pada posisi auto dan welding pada posisi ON. Cekam benda kerja dan posisikan torch gun pada target las. Tekan dua tombol run secara bersamaan. Tunggu proses pengelasan hingga selesai, kemudian ambil benda kerja dari cekam. Proses pengelasan selesai, periksa kembali hasil lasan. Hasil pengelasan yang bagus adalah sambungan tertutup rapat dan halus. Bila pengelasan belum bagus, maka atur ulang besar arus dan tegangan pada mesin las MIG. Bila terjadi trouble pada saat proses pengelasan, operator segera menekan tombol Emergency dan dapat mengatur cekam di posisi semula pada sistem manual dengan menekan tombol manual.
6 2.4 Mesin-Mesin yang Digunakan Pada Pembuatan Alat Dalam pembuatan Rotary Welding Machine diperlukan alat bantu untuk mempermudah proses pengerjaan. Alat bantu ini juga digunakan untuk memangkas waktu produksi. 2.4.1 Mesin Bubut Proses bubut merupakan suatu proses pembentukan benda kerja dengan mesin bubut. Mesin bubut adalah mesin perkakas dengan gerak utama berputarnya benda kerja pada spindel. Gerak berputar inilah yang menyebabkan terjadi penyayatan oleh alat potong (tool) terhadap benda kerja. Dengan demikian, prinsip kerja dari mesin bubut adalah gerak potong yang dilakukan oleh benda kerja yang berputar pada kedudukan spindle dengan penyayatan oleh pahat yang bergerak translasi dan dihantarkan pada benda kerja. Pada mesin perkakas bubut ini terdapat beberapa macam gerakan, antara lain: 1. Gerakan berputar yaitu bentuk gerakan dari benda kerja pada kedudukan spindel. 2. Gerakan memanjang yaitu bentuk gerakan apabila arah pemotongan sejajar dengan sumbu kerja. Gerakan ini disebut juga dengan gerakan pemakanan. 3. Gerakan melintang yaitu bentuk gerakan apabila arah pemotongan tegak lurus terhadap sumbu kerja. Gerakan ini disebut dengan gerakan melintang atau pemotongan permukaan. Seperti yang ditampilkan pada gambar 2.2 Gambar 2.2 Gerakan Pemakanan Mesin Bubut (Fretz, 1978)
7 a. Jenis-Jenis Pengerjaan Yang Dapat Dilakukan Dengan Mesin Bubut Bentuk-bentuk pekerjaan yang dapat dilakukan dalam proses membubut dapat dilihat pada gambar 2.3 di bawah ini: Gambar 2.3 Bentuk Pengerjaan Pada Mesin Bubut (Fretz, 1978) Keterangan gambar: 1. Pembubutan Muka (Facing) yaitu proses pembubutan yang dilakukan pada muka penampangnya atau gerak transversal terhadap sumbu benda kerja, sehingga diperoleh permukaan yang halus dan rata. 2. Pembubutan tirus (Taper) yaitu proses pembubutan benda kerja berbentuk konus. Dalam pelaksanaan pembubutan tirus dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu memutar eretan atas (perletakan majemuk), pergeseran kepala lepas (tail stock), dan menggunakan perlengkapan tirus (tapper attachment). 3. Pembubutan chamfer yaitu pembubutan yang dilakukan pada sisi sisa sayatan pahat atau tepi benda kerja agar tidak tajam. Pembubutan ini dilakukan dengan menggeser tool post arah melintang dan memanjang. 4. Pembubutan cut off yaitu pembubutan yang dilakukan untuk memotong benda kerja. Pembubutan ini dapat dilakukan dengan menggeser tool post ke arah melintang dengan memakai pahat potong.
8 5. Pembubutan ulir (Threading) yaitu pembubutan yang dilakukan untuk membuat ulir pada benda kerja. Pembubutan ini dilakukan dengan menggunakan pahat ulir. 6. Pembubutan borring yaitu proses pembubutan yang bertujuan untuk memperbesar lubang dengan menggunakan pahat bubut dalam. 7. Pembubutan drilling yaitu pembubutan dengan menggunakan mata bor yang dicekam oleh drill chuck pada tailstock. Sehingga akan dihasilkan lubang pada benda kerja. Pembubutan drilling ini merupakan proses untuk membuat lubang. Tabel 2.1 Kecepatan Potong dan Kecepatan Pemakanan Bor Center. 8. Pembubutan knurling yaitu pembubutan yang dilakukan pada benda kerja untuk membuat profil pada permukaan benda kerja. Pembubutan ini menggunakan pahat khusus yaitu kartel.
9 b. Parameter-parameter Pada Permesinan Bubut Gambar 2.4 Parameter Pahat Bubut (Fretz, 1978) Keterangan: Do = Diameter awal (mm) = Diameter setelah pemakanan (mm) L d t = Panjang benda kerja (mm) = Diameter pemakanan mm) = Tebal pemakanan (mm) 1. Kecepatan Potong (Cutting Speed) Kecepatan potong biasanya dinyatakan dalam istilah m/menit, yaitu kecepatan dimana pahat menyayat benda kerja untuk mendapatkan hasil yang paling baik pada kecepatan yang sesuai. Kecepatan potong dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu; kekerasan dari bahan yang akan dipotong dan jenis alat potong yang digunakan. Kecepatan potong harus disesuaikan dengan kecepatan putaran spindel mesin bubut. Dalam hal ini digunakan persamaan sebagai berikut (Fretz, 1978): V... (2.1)
10 Dimana V adalah kecepatan potong dalam m/min, Do adalah diameter awal benda kerja dalam mm dan N adalah kecepatan putar dalam rpm. 2. Asutan (feed) Asutan (feed) adalah pergerakan titik sayat alat potong per satuan putaran benda kerja. Dalam pembubutan, feed dinyatakan dalam mm/putaran. Asutan biasanya diberi simbol (Sr). 3. Jumlah langkah pemakanan Pembubutan memanjang (Fretz, 1978): I =... (2.2) Pembubutan permukaan (Fretz, 1978): I =... (2.3) Dimana I adalah jumlah langkah pemakanan, Do adalah diameter awal dalam mm, df adalah diameter akhir dalam mm, L adalah panjang awal dalam mm, adalah panjang akhir dalam mm, dan t adalah kedalaman pemakanan dalam mm. 4. Waktu Pembubutan Pembubutan memanjang (Fretz, 1978): Tm =... (2.4) Pembubutan permukaan (Fretz, 1978): Tm =... (2.5) Dimana Tm adalah waktu permesinan dalam menit, L adalah panjang pembubutan dalam mm, r adalah jari-jari benda kerja dalam mm, i adalah jumlah langkah pemakanan, Sr adalah feed motion dalam mm/rev, n adalah kecepatan putaran dalam rpm. 2.4.2 Mesin Bor Mesin bor merupakan suatu jenis mesin dengan gerak utama berputarnya alat potong pada kedudukan spindel dengan arah pemakanan alat potong hanya pada sumbu spindel mesin tersebut (pengerjaan pelubangan). Sedangkan
11 Pengeboran adalah operasi menghasilkan lubang berbentuk lingkaran pada benda kerja dengan menggunakan pemotong berputar yang disebut bor dan memiliki fungsi untuk membuat lubang, membuat lubang bertingkat, membesarkan lubang, chamfer. Gerakan pada pengeboran ada dua macam, yaitu: 1. Gerakan putaran, disebut gerak pemotongan dan menentukan kecepatan potongan bor. Kecepatan ini diukur dalam m/min. 2. Pemakanan ialah gerakan arah garis sumbu mata bor terhadap benda kerja dan menentukan ketebalan dari chip (beram). Pemakanan ini diukur dalam mm. 1. Jenis Mesin Bor a. Mesin bor bangku dengan kaki Gambar 2.5 Mesin Bor Duduk Mesin bor duduk adalah mesin bor yang diletakkan diatas meja, dan mesin bor duduk dapat diatur kecepatan potongnya dengan cara menyetting posisi belt pada pulley yang berada pada sistem transmisimesin bor duduk. Prinsip kerja mesin bor duduk adalah putaran motor listrik diteruskan ke poros mesin hingga poros berputar menggunakan transmisi pulley dan belt. Selanjutnya poros berputar yang sekaligus pemegang mata bor dapat digerakkan naik turun dengan bantuan roda gigi lurus dan gigi rack yang dapat mengatur tekanan pemakanan saat pengeboran.
12 b. Mesin Bor Tangan Gambar 2.6 Mesin Bor Tangan Sesuai dengan namanya mesin bor tangan adalah mesin bor yang pengoperasiannya dengan menggunakan tangan. Penggunaan dari mesin bor ini terutama pada benda yang telah terpasang dan sulit dijangkau pengerjaannya oleh mesin bor jenis lainnya. Cekam Bor digunakan untuk memegang pisau bor, biasanya mempunyai 2 atau 3 rahang. Ukurannya dapat ditunjukkan oleh diameter terbesar yang dapat digunakan. Pemasangan pisau bor harus dilakukan dengan benar yaitu mata bor harus dimasukkan sedalam mungkin kedalam cekam agar tidak meleset (slip) selama pengerjaan. Kemampuan sayat mata bor dipengaruhi oleh jenis bahan dan ukuran diameter serta jenis bahan yang dibor. Kemampuan ini dapat kita peroleh secara efisien dengan cara mengatur kecepatan putaran pada mesin berdasarkan hasil perhitungan jumlah putaran dalam satu menit atau revolution per minute (rpm). Kecepatan putaran mata bor dapat dihitung dengan rumus (Fretz,1978): N =........ (2.6) Dimana: N = Kecepatan putaran mesin (rpm) Cs = Cutting speed / kecepatan potong (m/menit) Π = 3,14 D = Diameter mata bor (mm) 1.000 = Konversi dari satuan meter pada Cs ke millimeter
13 2. Kecepatan Potong Pengeboran Kecepatan potong ditentukan dalam m/menit, secara defenitif dapat diartikan bahwa kecepatan potong adalah panjangnya bram yang terpotong per satuan waktu. Berikut ini adalah tabel kecepatan potong dan kecepatan pemakanan untuk bahan mata bor yang digunakan HSS dan material yang dikerjakan adalah baja lunak. Tabel 2.2 Tabel Pengeboran (Teknik Pemesinan, 2011)
14 Dari tabel di atas dapat digunakan untuk menghitung waktu yang diperlukan dalam proses pengeboran dengan rumus berikut (Scharkus dan Jutz, 1996): Tm =... (2.7) Total waktu perngerjaan = ( Tm. i )...(2.8) Dimana Itotal adalah panjang pengeboran atau tebal bahan dalam mm, Sr adalah kecepatan pemakanan dalam mm/rev, d adalah diameter mata bor dalam mm, n adalah kecepatan putaran dalam rpm, Tm adalah waktu permesinan dalam menit, TS adalah waktu setting dalam menit, TU adalah waktu pengukuran dalam menit dan i adalah jumlah proses pengerjaan. 3. Pengerjaan Pengeboran Macam-macam proses manufaktur yang dapat dilakukan pada mesin bor: 1. Drilling Proses yang digunakan untuk membuat suatu lubang pada benda kerja yang solid. 2. Step drill Proses yang digunakan untuk pembuatan lubang dengan diameter bertingkat. 3. Reaming Reaming adalah cara akurat pengepasan dan finishing lubang yang sudah ada sebelumnya. 4. Boring Proses memperluas sebuah lubang yang sudah ada dengan satu titik pahat. Boring lebih disukai karena kita dapat memperbaiki ukuran lubang, atau keselarasan dan dapat menghasilkan lubang yang halus. 5. Counter bor Operasi ini menggunakan pilot untuk membimbing tindakan pemotongan. Digunakan untuk proses pebesaran ujung lubang yang telah dibuat dengan kedalaman tertentu, untuk mengakomodasi kepala baut.
15 6. Countersink (bor benam) Khusus pembesaran miring berbentuk kerucut pada akhir lubang untuk mengkomodasi skrup versink. Kerucut sudut 60, 82, 90, 100, 120. 7. Tapping Tapping adalah proses dimana membentuk ulir dalam. Hal ini dilakukan baik oleh tangan atau oleh mesin. 2.4.3 Mesin Las 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 berkelanjutan. Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam konstruksi sangat luas, meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, bejana tekan, pipa saluran dan sebagainya. Disamping untuk pembuatan, proses las dapat juga digunakan untuk proses reparasi. Misalnya untuk mengisi lubang lubang pada pengecoran, membuat lapisan pada perkakas mempertebal bagian-bagian yang sudah aus, dan macam-macam reparasi lainnya. Kelebihan sambungan las adalah konstruksi ringan, dapat menahan kekuatan yang tinggi, mudah pelaksanaannya, serta cukup ekonomis. Namun kelemahan yang paling utama adalah terjadinya perubahan struktur mikro bahan yang dilas, sehingga terjadi perubahan sifat fisik maupun mekanis dari bahan yang dilas. Cara yang paling utama digunakan untuk memanasi logam yang dilas adalah arus listrik. Arus listrik dibangkitkan oleh generator dan dialirkan melalui kabel ke sebuah alat yang menjepit elektroda diujungnya, yaitu suatu logam batangan yang dapat menghantarkan listrik dengan baik. Ketika arus listrik dialirkan, elektroda disentuhkan kebenda kerja dan kemudian ditarik kebelakang sedikit, arus listrik tetap mengalir melalui celah sempit antara ujung elektroda dengan benda kerja. Arus yang mengalir ini dinamakan busur (arc) yang dapat mencairkan logam.prinsip kerja las listrik dapat dilihat pada gambar 2.7 ini.
16 Gambar 2.7 Prinsip Kerja Las Listrik (Smith, 1992) 1. Jenis-jenis sambungan las Jenis jenis sambungan las antara lain seperti pada gambar 2.8 dibawah ini: Gambar 2.9 Jenis Sambungan Las (Khurmi dan Gupta, 2002). 2. Memilih besar arus listrik Proses perakitan antar bagian rangka dilakukan menggunakan mesin las AC dengan elektroda kode AWS E6013.
17 AWS : American Welding Society E : Menunjukan elektroda las 60 : Kekuatan tarik bahan elektroda sebesar 60000 lb/inch 2 1 : Baik untuk pengelasan segala posisi 3 : Jenis flux memakai titanium, menggunakan arus AC dan DC Besar arus las ini disesuaikan dengan tebal bahan yang akan disambung, diameter elektroda yang digunakan serta kondisi dari mesin las yang digunakan. Semua proses perakitan rangka dilakukan dengan posisi benda di bawah tangan (down hand). Tabel 2.3 Besar Arus Dalam Ampere dan Diameter Elektroda 2.5 Penetapan harga jual Rotary Welding Machine Biaya harga pokok produksi adalah seluruh biaya yang digunakan untuk proses produksi. HPP = BBB+ BTK + BOP..( 2.9) Dimana: HPP = Biaya Pokok Produksi BBB = Biaya Bahan Baku BTK = Biaya Tenaga Kerja BOP = Biaya operasional Produksi
18 Jadi untuk menentukan harga jual Rotary Welding Machine adalah dengan menggunakan rumus dibawah ini Harga jual Laba = HPP + Laba.. (2.10) = ( % x HPP / Biaya Total).....(2.11)