A. Pengertian Pengelasan
Pengelasan adalah proses penyambungan logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan atau dapat juga didefenisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antara atom.
1. Penyolderan atau Pematrian
Solder dan patri merupakan proses penyambungan logam dimana digunakan logam penyambug lainnya dalam keadaan cair yang kemudian membeku.
a. Penyolderan
Penyolderan adalah proses penyambungan dua keping logam dengan logam yang berbeda dituangkan dalam keadaan cair dengan suhu tidak melebihi 430 'C dianatara dua keping tersebut. Paduan logam penyambung/pengisi yang banyak diguanakan adalah paduan timbal dan timah yang mempunyai titik cair antara 180 - 370 'C. Komposisi 50% Pb dan 50% Sn dengan timah yang paling banyak digunakan untuk timah solder dimana paduan mempunyai titik cair pada 220 'C.
b. Pematrian
Pada pematrian logam pengisi mempunyai titik cair diatas 430 'C akan tetapi masih dibawah titik cair logam induk. Logam dan paduan patri yang banyak digunakan adalah :
- Tembaga : titik cair 1083 'C
- Paduan tembaga : kuningan dan perunggu mempunyai titik cair anatara 870 - 1100 'C.
- Paduan perak ; yang mempunyai titik cair anatara 630 - 845 'C.
- Paduan alumunium : yang mempunyai titik cair anatara 570 - 640 'C.
2. Sambungan Las
Sambungan las mempunyai beberapa jenis sambungan diantaranya bisa dilihat pada gambar :
3. Proses Pengelasan
Proses pengelasan dibagi dalam dua kategori utama, yaitu pengelasan lebur dan pengelasan padat. Pengelasan lebur menggunakan panas untuk meleburkan permukaan yang disambung, bebarapa operasi menggunakan logam pengisi dan yang lain tanpa logam pengisi. Pengelasan padat proses penyambungan menggunakan panas atau tekanan, tetapi tidak terjadi peleburan pada logam dasar dan tanpa penambahan logam pengsisi. Pengelasan lebur dikelompokkan sebagai berikut :
- Pengelasan busur (Arc Welding, AW)
- Pengelasan resistansi listrik (Resistance Welding, RW)
- Pengelasan Gas (Oxyfuel gas welding, OFW)
- Proses pengelasan lebur yang lain.
A. Pengelasan Busur
Pengelasan busur adalah pengelasan lebur dimana penyatuan logam dicapai dengan menggunakan panas dari busur listrik, secara umum ditunjukkan oleh gambar :
Busur listrik timbul karena adanya pelepasan muatan listrik melewati celah dalam rangkaian, dan panas dihasilkan akan menyebabkan gas pada celah tersebut mengalami ionisasi (disebut plasma). Untuk menghasilkan busur pada pengelasan busur, elektroda disentuhkan dengan benda kerja dan secara cepat dipisahkan dalam jarak yang pendek. Energi listrik dari busur dapat menghasilkan panas dengan suhu 10.000 'F (5500 'C) atau lebih.
Untuk pengelasan manual, waktu busur biasanya 20%. Waktu bertambah sekitar 50% untuk pengelasan mesin, automatik, dan robotik. Sebelum mejelaskan pengelasan busur secara individual, terlebih dahulu akan dibahas elemen-elemen dasar yang menyertai proses ini, seperti :
- Elektroda
- Pelindung busur (Arc shielding)
- Sumber daya dalam pengelasan busur.
1. Elektroda
Elektroda diklasifikasikan atas :
1.1 Elektroda terumpan ( Consumabe Electrodes)
Elektroda terumpan adalah elektroda yang berbentuk batang atau kawat yang diumpankan sebagai logam pengisi dalam pengelasan busur. Panjang batang pada umumnya sekitar 9 sampai 18 inchi (225 sampai 450 mm) dengan diameter 1/4 inchi (6,5 mm) atau kurang. Kelemahan dari elektroda berbentuk batang, selama pengoperasiannya harus diganti secara periodik, sehingga memperkecil waktu busur dalam pengelasan. Elektroda bentuk kawat memiliki kelebihan yaitu pengumpanan dapat dilakukan secara kontinue karena kawat memiliki ukuran jauh lebih panjang dibandingkan elektroda dengan bentuk batang.
1.2 Elektroda tak terumpan (Nonconsumable elektrodes)
Elektroda tak terumpan dibuat dari bahan tungsten atau kadang-kadang dari bahan grafit, yang dapat tahan terhadap peleburan oleh busur. Walaupun elektroda ini tidak dapat diumpankan, tetapi secara berahap akan menipis selama proses pengelasan, mirip seperti keauasan bertahap pada perkakas pemotong dalam operasi permesinan.
1.3 Klasifikasi Elektroda
Elektroda baa lunak dan baja paduan rendah untuk las busur listrik menurut klasifikasi AWS (American Welding Society) dinyatakan dengan tanda E XXXX yang artinya adalah sebagai berikut : E Menyatakan elektroda busur listrik, XX (Dua angka) sesudah E menyatakan kekuatan tarik deposit las dalam ribuan Ib/in2, X (Angka ketiga) menyatakan posisi pengelasan. Anka 1 untuk pengelasan segala posisi. Anka 2 untuk pengelasan posisi datr dibawah tangan, X (Angka keempat) menyatakan selaput dan jenis arus yang cook dipakai untuk pengelasan.
Contoh : E 6013, artinya :
- Kekuatan tarik minimum deposit las adalah 60.000 Ib/in2 atau 42 kg/mm2.
- Dapat dipakai untuk pengelasan segala posisi.
- Jenis selaput elektroda Rutil-Kalium dan pengelasan dengan arus AC atau DC+ atau DC-.
2. Pelindung Busur
Pada suhu dalam pengelasan busur, logam yang disambungkan sangat mudah bereaksi dengan oksigen, nitrogen, dan hidrogen dalam udara bebas. Reaksi ini dapat memperburuk sifat mekanis sambungan lasan. Untuk melindungi pengelasan dari pengaruh yang tidak diinginkan tersebut, digunakan gas pelindung atau fluks untuk elektroda, busur, dan genangan lasan cair, sehingga tidak berhubungan secara lansung dengan udara luar sampai logam lasan tersebut menjadi padat.
- Gas Pelindung
Digunakan gas mulia seperti argon dan helium. Dalam pengelasan logam ferrous yang dilakukan dengan pengelasan busur, dapat digunakan oksigen dan karbon dioksida, biasanya dikombinasikan dengan Ar (Argon) atau He (Helium), untuk melindungi lasan dari udara luar atau untuk mengendalikan bentuk lasan.
- Flux
Digunakan untuk mencegah terbentuknya oksida dan pengotoran lainnya. Selama proses pengelasan, fluks melebur dan menjadi terak cair, menutup operasi dan melindungi logam lasan lebur. Terak akan mengeras setelah pendinginan dan harus dilepaskan dengan cara dipecahkan. Fluks biasanya diformulasikan untuk melakukan beberapa fungsi, seperti :
- Memberikan perlindungan pengelasan terhadap pengaruh udara luar
- Untuk menstabilkan busur
- Untuk mengurangi terjadinya percikan.
Metode pemakaian fluks berbeda untuk setiap proses. Teknik pemberian fluks tersebut dilakukan dengan beberapa cara :
- Menuangkan butiran fluks pada operasi pengelsan
- Menggunakan elektroda batang yang dibungkus dengan fluks dan fluks tersebut akan melebur selama pengelasan utnuk menutup operasi.
- Menggunakan fluks yang ditempatkan dalam inti elektroda tabular dan fluks dilepaskan pada saat elektroda diumpankan.
3. Sumber Daya Pengelasan Busur
Sumber daya dalam pengelasan busur dapat berupa : Arus searah (Dirrect current, DC), atau arus bolak-balik (Alternating current, AC). Dalam semua proses pengelasan, daya yang digunakan untuk menjalankan pengoperasian dihasilkan dari arus listrik yang melewatkan busur dan tegangan. Daya ini dikonversikan menjadi panas, tetapi tidak semua panas ditransfer ke permukaan benda kerja, karena adanya kebocoran daya dalam penghantar, adanya radiasi, percikan nyala api dan sebagaianya sehingga mengurangi jumlah panas yang dimanfaatkan.
a. Perpindahan Panas
Efisisensi transformasi panas (Heat transfer efficiency) f1 berbeda untuk setiap proses pengelasan busur. Pengelasan dengan menggunakan eletroda terumpan memiliki efisiensi yang lebih besar dibandingkan dengan eletroda tak terumpan, karena sebagian panas yang dihasilkan digunakan untuk melebur elektroda dan benda kerja. Sedang pengelasan busur tungsten gas menggunakan elektroda tak terumpan memiliki efisiensi paling rendah. Efisiensi peleburan (Melting efficiency) f2 selanutnya mengurangi panas yang ada untuk pengelasan. Keseimbangan yang dihasilkan untuk pengelasan dalam pengelasan busur didefenisikan dengan persamaan :
Dimana : E = Tegangan (volt)
I = Arus (ampere)
HRW = Laju pembentukan panas pada lasan (rate of heat generation at the weld) watt atau J/s atau Btu/s : 1Btu : 1055 J
Um = Energi peleburan logam (melting energy for metal), Btu/in3
Aw = Luas permuakaan lasan (nm2 atau in2)
v = Kecepatan gerakan pengelasan (mm/sec atau in/min)
Laju volume pengelasan logam (volume rate of metal welded, MVR) Dinyatakan dengan rumus sebagai :
b. Pengkutuban Elektroda
Pada pengkutuban langsung, kabel elektroda dipasang pada terminal negatifa dan kabel masa pada terminal positif. Pengkutuban langsung sering disebut sebagai sirkuit las listrik dengan elektroda negatif (DC-)
Sumber daya dalam pengelasan busur dapat berupa : Arus searah (Dirrect current, DC), atau arus bolak-balik (Alternating current, AC). Dalam semua proses pengelasan, daya yang digunakan untuk menjalankan pengoperasian dihasilkan dari arus listrik yang melewatkan busur dan tegangan. Daya ini dikonversikan menjadi panas, tetapi tidak semua panas ditransfer ke permukaan benda kerja, karena adanya kebocoran daya dalam penghantar, adanya radiasi, percikan nyala api dan sebagaianya sehingga mengurangi jumlah panas yang dimanfaatkan.
a. Perpindahan Panas
Efisisensi transformasi panas (Heat transfer efficiency) f1 berbeda untuk setiap proses pengelasan busur. Pengelasan dengan menggunakan eletroda terumpan memiliki efisiensi yang lebih besar dibandingkan dengan eletroda tak terumpan, karena sebagian panas yang dihasilkan digunakan untuk melebur elektroda dan benda kerja. Sedang pengelasan busur tungsten gas menggunakan elektroda tak terumpan memiliki efisiensi paling rendah. Efisiensi peleburan (Melting efficiency) f2 selanutnya mengurangi panas yang ada untuk pengelasan. Keseimbangan yang dihasilkan untuk pengelasan dalam pengelasan busur didefenisikan dengan persamaan :
HRW = F1 F2 I E = Um Aw v
I = Arus (ampere)
HRW = Laju pembentukan panas pada lasan (rate of heat generation at the weld) watt atau J/s atau Btu/s : 1Btu : 1055 J
Um = Energi peleburan logam (melting energy for metal), Btu/in3
Aw = Luas permuakaan lasan (nm2 atau in2)
v = Kecepatan gerakan pengelasan (mm/sec atau in/min)
Laju volume pengelasan logam (volume rate of metal welded, MVR) Dinyatakan dengan rumus sebagai :
MVR = HRw / Um
b. Pengkutuban Elektroda
Pada pengkutuban langsung, kabel elektroda dipasang pada terminal negatifa dan kabel masa pada terminal positif. Pengkutuban langsung sering disebut sebagai sirkuit las listrik dengan elektroda negatif (DC-)
- Pengkutuban Terbalik
Untuk pengkutuban terbalik, kabel elektroda dipasang pada terminal positif dan kabel massa dipasang pada terminal negatif. Pengkutuban terbalik sering disebut sirkuit las listrik dengan elektroda positif (DC+).
- Pengkutuban Langsung
Pemilihan jenis arus maupun pengkutuban pada pengelasan bergantung kepada : jenis bahan dasar yang akan di las dan jenis elektroda yang digunakan. Pengaruh pengkutuban pada hasil lasa adalah pada penembusan lasnya. Pengkutuban langsung akan menghsilkan penembusan yang dangkal sedangkan pada pengkutuban terbalik akan terjadi sebaliknya. Pada arus bolak-balik penembusan yang dihasilkan antara keduanya.
Baca juga : Keselamatan Kerja Pada Pengelasan
Terimakasih telah membaca : Pengertian Pengelasan, Fungsi dan Operasinya
Baca juga : Keselamatan Kerja Pada Pengelasan
Terimakasih telah membaca : Pengertian Pengelasan, Fungsi dan Operasinya
