Pengelasan adalah proses menggabungkan dua benda menjadi satu secara kuat menggunakan alat las yang berupa arus listrik dengan perantara elektroda yang melebur dalam benda kerja. Berikut dijelaskan beberapa jenis pengelasan dengan menggunakan pengelasan busur :
A. Pengelasan Busur
1. Pengelasan Busur Hidrogen Atomik
Proses pengelasan ini adalah dimana dua elektroda tungsten dialirkan busur arus bolak-balik dan hidrogen dialirkanke busur tersebut. Ketika hidrogen mengenai busur, molekulnya pecah menjadi atom yang kemudian bergabung kembali menjadi molekul hidrogen di luar busur. Reaksi ini diiringi oleh pelepasan panas yang bisa mencapai suhu 6100 'C. Logam lasan dapat ditambahkan dalam bentuk batang/kawat las. Skema dari pengelasan jenis ini diperlihatkan pada gambar di bawah ini :
Gambar 1.1 Las busur hidrogen atomik
2. Las Busur Gas Dengan Pelindung Gas Mulia
Proses pengelasan ini sambungan dibentuk oleh panas yang ditimbulkan oleh busur yang dibangkitkan antara 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 (Tungten Inert Gas) atau disebut juga pengelasan menggunakan elektroda wolfram dengan logam pengisi, dan las MIG (Metal Inert Gas) atau diesbut juga pengelasan menggunakan elektroda terumpan. Kedua jenis pengelasan ini bisa dilakukan secara manual ataupu otomatik serta tidak memerlukan fluks maupun lapisan kawat las untuk melindungi sambungan.
Las busur yang menggunakan elektroda wolfram (Elektroda tak terumpan) dikenal pula dengan sebutan las busur wolfram gas. Pada proses ini las dilindungi oleh selubung gas mulia yang dialirkan melalui pemegang elektroda yang didingankan dengan menggunakan air. Pengelasan ini bisa menggunakan arus bolak-balik maupun arus searah, dimana pemilihan tergantung pada jenis logam yang di las. Arus searah polaritas langsung digunakan untuk pengelasan baja, besi dan cor, paduan antara tembaga dan baja tahan karat, sedangkan polaritas terbalik jarang digunakan.
Gambar 2.1 Pengelasan busur dengan pelindung busur gas mulia
Untuk arus bolak-balik banyak digunakan untuk pengelasan alumunium, 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 eletroda terumpan dimana antara benda kerja dan elektroda terumpan dilindungi oleh gas-gas pelindung. Efisiensi jenis ini jauh lebih tinggi dan kecepatan pengelasan jauh lebih baik. Pengelasan ini umumnya dilakukan secara otomatik. Gas karbon dioksidasi sering digunakan sebagai gas pelindung untuk pengelasan logam baja karbon dan baja paduan rendah.
3. Pengelasan Busur Rendam
Proses pengelasan busur rendam adalah proses pengelasan busur dimana logam cair dilindungi oleh fluks selama pengelasan. Busur listrik yang digunakan untuk mencairkan logam tertutup oleh serbuk fluks yang diberikan sepanjang alur las dan proses pengelasan berlangsung didalam fluks tersebut.
Gambar 3.1 Pengelasan busur rendam
Pada alat pengelasan panas yang ditimbulkan busur tidak hanya mencairkan logam namun juga akan mencairkan sebagian dari fluks cair ini akan terapung di atas logam cair sehingga memebentuk lapisan pelindung membentuk terak yang mencegah percikan dan terjadi oksidasi. Ketika logam dan terak sudah dingin, terak bisa dibuang, serbuk fluks yang tidak terpakai dapat dipakai kembali.
4. Pemotongan Dengan Busur Plasma
4. Pemotongan Dengan Busur Plasma
Pada pengelasan ini, gas dipanaskan oleh busur wolfram hingga suhu sangat tinggi sehingga gas menjadi ter-ion dan menjadi penghantar listrik. Gas dalam kondisi ini disebut plasma. Peralatan didesain sedemikian rupa 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.
Gambar 4.1 Skema proses memotong dengan busur plasma
B. Las Resistansi Listrik
Pengelasan ini mula-mula dikembangkan oleh Elihu Thompson diakhir abad 19. Pada proses ini digunakan arus listrik yang cukup besar yang disambung sehingga menimbulkan panas kemudian sambungan ditekan dan menyatu. Arus listrik yang digunakan akan di ubah tegangan nya menjadi 4 sampai 12 volt dengan menggunakan transformator dengan kemampuan arus sesuai kebutuhan.
Bila arus mengalir di dalam logam, maka akan timbul panas ditempat dimana resistansi listriknya besar yaitu pada batas permukaan kedua lembaran logam yang akan di las. Besar arus daerah sambungan berkisar antara 50 sampai 60 MVA/m2 dengan tenggang waktu sekitar 10 detik. Tekanan yang diberikan berkisar antara 30 sampai 55MPa.
Ada tiga faktor yang perlu diperhatikan sesuai dengan rumus : Jumlah panas = A2 ohm t, diaman A adalah arus pengelasan (Dalam ampere), ohm adalah tahanan listrik anatara elektroda (ohm) dan t waktu. Untuk memperoleh lasan yang baik ketiga faktor tersebut perlu diperhatikan dengan cermat dimana besarnya tergantung dari tebal, jenis bahan dan ukuran serta elektroda yang digunakan. Proses pengelasan resistansi listrik meliputi :
1. Las Titiik
Las titik adalah pengelasan memakai metode resistansi listrik dimana pelat lembaran dijepit dengan dua elekrtoda. 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 di alirkan ke elektroda sehingga timbul panas pada pelat. Posisi elektroda sehingga terbentuk sambungan las. Waktu proses 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 dihilangkan dan pelat siap dipindahkan untuk selanjutnya proses pengelasan dimulai lagi untuk titik yang baru.
Peralatan mesin las titik ada tiga jenis yaitu :
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 di las dengan tinggi tonjolan lebih kurang 60% dari tebal pelat. Hasil pengelasan biasanya mempunyai kualitas yang lebih baik dari pengelasan titik.
3. 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 yaitu :
Gambar 1.1 Diagram 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 dihilangkan dan pelat siap dipindahkan untuk selanjutnya proses pengelasan dimulai lagi untuk titik yang baru.
Peralatan mesin las titik ada tiga jenis yaitu :
- Mesin las titik tunggal stasioner
- Mesin las titik tunggal yang dapat dipindahkan
- Mesin las titik ganda
Mesin las stasioner dapat dibagi lagi atas jenis :
- Mesin las stasioner lengan ayun
- Mesin las stasioner tekanan langsung
Jenis mesin las stasioner lengan ayun merupakan jenis yang sederhana dan mempunyai kapasitas kecil.
2. 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 di las dengan tinggi tonjolan lebih kurang 60% dari tebal pelat. Hasil pengelasan biasanya mempunyai kualitas yang lebih baik dari pengelasan titik.
Gambar 2.1 Pengelasan proyeksi
3. 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 yaitu :
- Las kampuh tumpang
- Las kampuh tindih
- Las kampuh mulus
Gamabar 3.1 Las kampuh (seam weld)
4. Las Tumpul (Butt Weld)
Dua batang logam saling tekan dan arus mengalir melalui sambungan batang logam tesebut dan menimbulkan panas. Panas yang terjadi tidak sampai mencairkan logam namun menimbulkan sambungan las dimana sambungannya akan menghasilkan tonjolan. Tonjolan bisa dihilangkan dengan permesinan. Kedua logam yang disambung sebaiknya mempunyai tahanan yang sama agar terjadi pemanasan yang rata pada sambungan.
Dua batang logam saling tekan dan arus mengalir melalui sambungan batang logam tesebut dan menimbulkan panas. Panas yang terjadi tidak sampai mencairkan logam namun menimbulkan sambungan las dimana sambungannya akan menghasilkan tonjolan. Tonjolan bisa dihilangkan dengan permesinan. Kedua logam yang disambung sebaiknya mempunyai tahanan yang sama agar terjadi pemanasan yang rata pada sambungan.
Gambar 4.1 Las tumpul (Butt Weld)
C. 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.
1. Nyala Oksiasetilen
Dalam proses ini digunakan campuran gas oksigen dengan asetilen. Suhu nyalanya bisa mencapai 3500 'C. Pengelasan bisa dilakukan dengan atau tanpa logam pengisi. Oksigen berasal dari proses hidrolisa 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.
Gambar 1.1 Skema nyala las oksiasetilen dan sambungan gasnya
Agar aman dipakai gas asetilen dalam tabung tekanannya tidak boleh melebihi 100 kPa dan disimpan tercampur dengan asteon. Tabung asetilen diisi dengan gas asetilen. Tabung asetilen mampu menahan tekanan sampai 1,7 MPa. Skema nyala las dan sambungan gasnya bisa dilihat pada gambar di bawah :
