6. Proses GTAW

WELDING ENGINEERING

Proses GTAW

WELDING TECHNOLOGY POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

DAFTAR ISI :  Pendahuluan GTAW  Prinsip Operasi GTAW  Peralatan GTAW  Elektroda & Shielding gas  Material & filler metal  Cacat las

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses SMAW

GTAW (GAS TUNGSTEN ARC WELDING )


Proses GTAW

Pendahuluan  GTAW merupakan salah satu proses las busur dengan menggunakan elektroda tungsten noncumsumable.  Proses ini menggunakan gas pelindung (shielding gas), tanpa menggunakan tekanan dan bisa menggunakan tambahan logam pengisi (filler metal) atau tanpa logam pengisi.  Proses ini menghasilkan kualitas pengelasan yang tinggi, sehingga banyak digunakan dalam industri aerospace, nuclear, marine, petrochemical dan industri semi konduktor. Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Pendahuluan  Banyak digunakan untuk pengelasan logam logam reaktif seperti Aluminum, Magnesium dan Titanium.  Pada awal permulaan perang dunia ke II GTAW digunakan untuk menggantikan metode riveting, dan gas pelindung yang digunakan pertama kali adalah gas Helium, kerena hanya itu gas mulia yang tersedia saat itu.  Proses ini umumnya menggunakan gas mulia (inert) sebagai gas pelindung sehingga disebut sebagai TIG (Tungsten Inert Gas). Akan tetapi karena gas pelindung campuran selain gas inert juga dapat digunakan untuk aplikasi tertentu maka sering juga disebut sebagai GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Prinsip Operasi Gas Tungsten Arc Welding menggunakan nonconsumable tungsten atau paduan tungsten sebagai elektroda. Gas pelindung dihembuskan melalui torch untuk menghasilkan inert atmosphere yang melindungi elektrode dan weld pool. Busur listrik dihasilkan dari arus listrik yang melewati elektrode


Proses GTAW


Proses GTAW

• Kelebihan

• Keterbatasan

• Menawarkan pemakaian yang luas, (bisa diaplikasikan untuk logam reaktif)

• Deposition rate atau kecepatan pengisian lambat dari pada proses las dengan consumable elektrode.

• Dapat di automatisasi

• Toleransi rendah terhadap adanya contaminant pada base metal atau filler metal.

• Banyak digunakan untuk root pass agar dihasilkan penetrasi yang sempurna.

• Dapat di aplikasikan pada semua posisi pengelasan. Dan aplikasi umumnya tidak terbatas. • Bebas percikan atau spatter, hadirnya cacat las lebih sedikit • Dapat digunakan dengan atau tanpa logam pengisi (filler metal) Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

• Lebih mahal • Kemungkinan adanya defleksi busur atau magnetic arc blow lebih besar. • Jika pengelasan dilakukan di ruang terbuka, hembusan udara akan mengganggu sistem perlindungan yang diberikan oleh gas pelindung.

Proses GTAW

Peralatan 1. TORCH  berfungsi menahan/mengunci elektroda yang mengalirkan arus agar tidak jatuh dan mengalirkan gas pelindung ke daerah weld pool Torch didesain untuk mengakomodasi beberapa ukuran dari elektrode dan ukuran nozel. Dipilih berdasarkan kapasitas maksimum arus pengelasan yang dapat digunakan tanpa oeverheating.

Umumnya torch untuk pengelasan manual di desain dengan sudut antara elektrode dengan handle sebesar ± 120o torch juga tersedia untuk sudut yang bisa di atur Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Peralatan


Proses GTAW

Peralatan Macam-macam Torch  Gas Cooled Torch • Gas cooled torch sering juga disebut sebagai air cooled torch • Sistem pendinginan dilakukan oleh adanya aliran gas pelindung yang melewati torch • Terbatas pada arus maksimum sekitar 200 A

Water Cooled Torch • Sistem pendinginan dilakukan karena adanya aliran air secara kontinyu melewati passageways pada holder/handle. • Air pendingin masuk ke torch melewati inlet hose, dan bersirkulasi di dalam torch kemudian keluar melalui outlet hose. • Di rancang untuk kapasitar arus pengelasan yang lebih tinggi dari gas cooled torch, antara 300 A-500 A Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Peralatan Gas Cooled Torch


Proses GTAW

Peralatan Water Cooled Torch


Proses GTAW

Peralatan Range Arus Pengelasan berdasarkan Ukuran Torch


Proses GTAW

Peralatan Komponen-komponen Torch  Collets • Merupakan penjepit/penahan elektrode di dalam torch, sering juga disebut chucks. • Terbuat dari paduan tembaga

Nozzles • Gas pelindung diarahkan ke area weld pool oleh nozel • Terbuat dari bahan tahan panas (umumnya keramik) dengan berbagai macam bentuk, diameter dan panjang. • Ceramic nozzles (lebih murah) dan Fused quartz nozzles (transparan bisa melihat arc dengan jelas). • Pemilihan ukuran nozel harus disesuaikan dengan besarnya arus yang digunakan dan flow rate gas pelindung. • Ukuran nozel yang lebih besar harus dipilih jika menggunakan flow rate tinggi, untuk mengurangi turbulensi yang akan mengurangi keefektifan gas pelindung dalam melindungi weld zone.


Proses GTAW

Peralatan


Proses GTAW

Peralatan Macam-macam Ukuran Elektrode dan Nozzle


Proses GTAW

Peralatan Komponen-komponen Torch  Gas Lens • Merupakan alat yang berfungsi agar aliran gas pelindung berbentuk laminar. • Berisi porous barrier diffuser (penghalang berpori) • Memungkinkan elektrode keluar lebih panjang sehingga mempermudah welder untuk menjangkau lokasi pengelasan yang agak sulit seprti pojokan dari sambungan.

Electrode • Tungsten murni dan tungsten paduan dapat digunakan sebagai elektrode • Tungsten elektrode tidak terkonsumsi jika pengelasan dilakukan secara benar memiliki temperatur cair sekitar 3410oC • Penggunaan arus pengelasan yang tidak sesuai dengan diameter elektrode akan mengakibatkan ujung elektrode akan mencair. • DCEP mengharuskan penggunaan diameter elektrode yang lebih besar.


Proses GTAW

Peralatan Klasifikasi Electrode Dikelompokkan berdasarkan komposisi kimia elektrode dengan kodifikasi warna a) Electrode EWP (Pure Tungsten Electrode) • Kandungan tungsten minimum 99,5% • Kapasitas arus maksimum lebih rendah daripada paduan tungsten. • Menghasilkan busur yang stabil jika menggunakan arus AC. Penggunaan arus DC juga bisa akan tetapi inisiasi dan stabilitas busur kurang baik • Umumnya digunakan untuk pengelasan Aluminum dan paduan Magnesium.


Proses GTAW

Peralatan b) Electrode EWTh (Tungsten Electrode Paduan Oksida Thorium atau thoria ThO2) • Dapat digunakan dengan kapasitas arus pengelasan 20% lebih besar daripada tungsten murni. • Tersedia 2 macam yaitu EWTh-1 dan EWTh-2 yang mengandung thoria 1% dan 2%. • Penyalaan busur awal lebih mudah daripada tungsten murni dan tungsten electode paduan zirconia. • Cocok digunakan untuk arus DCEN, jarang digunakan pada arus AC karen sulit untuk menjaga bentuk ujung lektrode agar tetap bulat. • Thorium adalah material low-radioactive, sehingga perlu diwaspadai jika pemakaian sangat lama


Proses GTAW

Peralatan c) Electrode EWCe (Tungsten Electrode Paduan Cerium CeO2) • Elektrode jenis ini banyak dikembangkan untuk menggantikan elektrode tungsten paduan Thorium mengingat bahan tersebut adalah low radioactive. • Tersedia EWCe-2 dengan kandungan Ceria atau Cerium Oxide CeO2 2% • Dapat digunakan pada arus AC, DCEP dan DCEN.


Proses GTAW

Peralatan

d) Electrode EWLa (Tungsten Electrode Paduan Lanthanum Oxide atau Lanthana La2O3) • Tersedia EWLa-1, EWLa-1,5, EWLa-2 dimana angka terakhir menunjukkan kandungan Lanthanum Oxide. • Karakteristik mirip dengan EWCe • Semakin besar kandungan Lanthanum Oxide semakin stabil dan mudah penyalaan busur awal dan semakin besar kapasitas arus pengelasan. • Tidak cocok untuk arus AC


Proses GTAW

Peralatan e) Electrode EWZr (Tungsten Electrode Paduan Zirconium Oxide ZrO2) • • • • •

Tersedia EWZr-1 Karakteristik berada di antara EWP dan EWTh. Cocok atau lebih stabil untuk arus AC. Kapasitas maksimum arus yang dapat digunakan mirip dengan EWTh. Cocok untuk untuk pengelasan yang mempersyaratkan tidak adanya kontaminasi tungsten pada logam las.


Proses GTAW

Peralatan f)

Electrode EWG (Tungsten Electrode Paduan selain yang telah disebutkan)

Umumnya dipadu dengan yttrium oxide atau magnesium oxide


Proses GTAW

Peralatan Kode Warna dan Macam-macam Paduan Elektrode Tungsten


Proses GTAW

Peralatan Kode Warna dan Macam-macam Paduan Elektrode Tungsten


Proses GTAW

Konfigurasi Ujung Tungsten Elektrode Balling (ujung elektroda di bentuk setengah bola atau hemispherical) • Ujung elektrode cocok di bentuk setengah bola Jika menggunakan jenis arus AC dengan elektrode

tungsten murni dan tungsten paduan zirconia. • Ukuran tidak melebihi 1,5 kali diameter elektrode.

• Tungsten

elektrode

paduan

thoria, ceria dan lanthana tidak disarankan untuk dibentuk ujung

bulat karena tidak cocok untuk arus AC, bentuk ujung yang runcing akan lebih baik dalam

stabilitas busur. Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Peralatan 2. WIRE FEEDERS  merupakan komponen yang di desain untuk mengumpankan filler metal pada automatic GTAW Terdapat 2 macam sistem pengumpanan kawat cold wire (room temperatur) dan hot wire (electrically preheated) system.


Proses GTAW

Peralatan  hot wire system tidak disarankan untuk pengelasan aluminum dan tembaga karena tahanan listrik yang rendah sehingga membutuhkan arus yang lebih besar untuk memanaskannya. Hot wire system umumnya diaplikasikan dengan menggunakan shielding gas campuran 75% Helium dan 25% Argon. Kecepatan deposisi lebih tinggi dari pada sistem cold wire karena bisa menggunakan kecepatan pengumpanan kawat yang lebih cepat.


Proses GTAW

Peralatan 3. POWER SOURCES  Sumber daya bertipe constant current baik AC maupun DC umumnya digunakan untuk proses GTAW.  dengan menggunakan arus DC elektrode dapat dihubungkan pada salah satu terminal positif atau negatif.  pada umumnya DC elektrode negatif lebih baik dan umum digunakan untuk pengelasan GTAW di bandingkan dengan DCEP.


Proses GTAW

Karakteristik Jenis Arus pada Pengelasan GTAW


Proses GTAW

Pulsed DC Welding (Pulsed Current)  Pulsed GTAW (GTAW-P) merupakan modifikasi dari jenis arus DC (DCEN) dimana arus dibuat tidak menerus (continous) yaitu dibuat terputus putus (pulsed).  Bertujuan agar heat input lebih rendah, cocok untuk material yang sensitif terhadap heat input.  Hasil penetrasi dan fusi las lebih baik dari pada menggunakan continous current.


Proses GTAW

Pulsed DC Welding (Pulsed Current)


Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung)  Gas pelindung berfungsi untuk melindungi elektrode dan logam las cair dari kontaminasi atmosfer.  Dalam beberapa kasus, gas purging (infus gas) juga diperlukan untuk

melindungi bagian sisi lainnya dari oksidasi.  Gas purge ini berfungsi untuk meghasilkan kontur akar las yang uniform, meminimalisisr undercut, dan pada beberapa kasus gas purge atau gas backup dapat mengurangi crack dan porositi pada las.  Argon dan Helium adalah gas inert/mulia yang banyak digunakan sebagai gas pelindung. Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung) GAS ARGON  Argon adalah gas mulia monoatomic dengan berat molekul 40.  Argon yang digunakan untuk gas pelindung harus memiliki tingkat kemurnian minimum 99,99% untuk logam logam non reaktif, sedangkan untuk logam yang reaktif kemurnian harus mencapai

99,997%  Argon lebih banyak digunakan dibandingkan dengan Helium


Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung) KELEBIHAN GAS ARGON  Memberikan aksi pembersihan cleaning action saat pengelasan pada aluminum dan magnesium  Biaya lebih murah dan lebih mudah didapatkan  Perlindugan maksimum walau laju aliran gas pelindung rendah

 Penyalaan busur lebih mudah  Penetrasi tidak terlalu dalam sehingga dapat diaplikasikan

pada plat tipis (menghindari burn through) Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung) GAS HELIUM  Adalah gas inert yang sangat ringan, dengan berat molekul 4.  Helium dengan tingkat kemurnian mencapai 99,99% jarang, sehingga konsekuensi jika menggunakan gas ini adalah besar kemungkinan adanya

kontaminant.  Helium dapat mentransfer panas lebih tinggi daripada argon sehingga cocok digunakan pada logam dengan konduktivitas panas yang tinggi.  Campuran antara argon dan helium bisa digunakan jika mengharapkan hasil yang memiliki karakteristik diantara keduanya. Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung)  Efektif tidaknya gas pelindung sangat dipengaruhi oleh density gas.  Argon 10 x lebih berat daripada helium sehingga perlindungan efektif akan lebih mudah didapat apabila menggunakan gas argon. Jika menggunakan helium maka harus meningkatkan laju aliran gas yang lebih tinggi antara 2x-3x lebih tinggi dari argon karena helium lebih ringan.


Proses GTAW

Pemilihan Gas Pelindung


Proses GTAW

Recomended Gas Flow Rate  Laju aliran gas pelindung tergantung ukuran nozzle dan kondisi lingkungan (kecepatan angin).  Laju aliran yang dianjurkan untuk gas Argon antara 7-16 liter per menit (L/min) atau 15-35 cubic per feet hour (cfh)  Untuk gas Helium antara 14-24 liter per menit (L/min) atau 30-50 cfh

 Laju aliran yang terlalu besar dapat menyebabkan turbulensi Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Backup Purge Gas (Infus Gas)  Sisi belakang dari plat yang dilas tidak terjangkau oleh gas

pelindung saat pengelasan root pass, sehingga perlu dilindungi dengan mengalirkan gas purge atau di infus agar

terhindar dari kontaminasi atmosfer.  Gas yang digunakan sama dengan gas pelindung, bisa

menggunakan argon dan helium atau nitrogen juga bisa digunakan dalampegelasan stainless steel, tembaga dan

tembaga paduan. Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Backup Purge Gas (Infus Gas)  Gas flow rate yang disarankan unruk backup purge antara 0,5-42 L/min (1-90 cfh).


Proses GTAW

Technique Manual GTAW


Proses GTAW



Proses GTAW



Proses GTAW



Proses GTAW



Proses GTAW



Proses GTAW

Material GTAW dapat digunakan untuk pengelasan logam-logam:

• Baja karbon dan baja paduan • Stainless Steel dan Baja tahan panas • Aluminum paduan • Magnesium paduan


• • • • •

Beryllium Tembaga paduan Besi Cor Nickel Paduan Logam Refractory (Molybdenum, Tantalum, Noibium dan Chromium) da reaktif (Titanium, Zirconium dan Hafnium)

Proses GTAW

Filler Metal  Filler metal atau logam pengisi untuk GTAW tersedia untuk pengelasan bermacam logam dan logam paduan.

 dalam pemilihan filler metal diupayakan memiliki kesamaan komposisi kimia walau tidak harus identik dengan base metal.

Filler metal GTAW tersedia dengan ukuran panjang umumnya 0,91 meter untuk pengelasan manual dengan diameter antara 0,5 mm sd 5 mm Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

Proses GTAW

Filler Metal Spesifikasi Filler Metal GTAW


Proses GTAW

Cacat Las Tungsten Inclusions • Cacat ini hanya ditemukan pada hasil pengelasan GTAW • Partikel tungsten yang berasal dari elektrode dapat tertanam/terperangkap di dalam logam las ketika teknik las GTAW yang dilakukan kurang benar • Desebabkan oleh kontak antara elektrode dengan logam las cair, kontak filler metal dengan ujung elektrode dan arus pengelasan yang melampaui batas kemampuan elektrode (arus yang tidak sesuai dengan ukuran elektrode) extensi elektrode dari collet terlalu panjang sehingga overheating.


Proses GTAW


Proses GTAW


Proses GTAW


Proses GTAW


Proses GTAW


6. Proses GTAW

Recommend Documents