BAB II TINJAUAN PUSTAKA
I.1.
Pengelasan
Pengelasan merupakan salah satu bagian yang tak terpisahkan dari proses manufaktur. Proses pengelasan (welding) merupakan salah satu teknik penyambungan logam dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam tambahan sehingga menghasilkan sambungan yang kotinu. Sedangkan definisi menurut Deutche Industrie and Normen (DIN), las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam lo gam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan melting atau cair [Wiryosumarto, 1996]. Proses pengelasan memerlukan panas untuk meleburkan atau mencairkan logam dasar dan bahan pengisi agar terjadi aliran bahan atau peleburan. Energi pembangkit panas dapat dibedakan menurut sumbernya yaitu listrik, kimiawi, mekanis, dan bahan semikonduktor. Proses pengelasan yang paling umum, terutama untuk mengelas baja, yaitu memakai energi listrik sebagai sumber panas dan yang paling banyak digunakan adalah busur nyala (listrik). Busur nyala adalah pancaran arus listrik yang relatif besar antara elektroda dan logam dasar yang dialirkan melalui kolom gas ion hasil pemanasan. Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi untuk keberhasilan proses pengelasan, yaitu: a) Material yang akan disambung dapat mencair oleh panas b) Antara material yang akan disambung terdapat kesesuaian sifat lasnya c) Cara penyambungan sesuai dengan sifat benda padat dan tujuan penyambungan
I.2.
Perlakuan Panas Logam Dasar Pengelasan
Ketika kita melakukan proses pengelasan mungkin diperlukan perlakuan panas logam dasar ( preheating dan preheating dan atau postweld atau postweld heat treatment ). ). Preheating dan atau postweld heat treatment secara umum diperlukan untuk menjaga integritas dan mencegah karakteristik logam lasan yang tidak diinginkan. Heat treatment harus dipertimbangkan untung dan ruginya secara masak dan berhatihati karena biayanya tidak sedikit dan memerlukan perhatian serta tenaga yang lebih. Perlakuan panas logam dasar pengelasan adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifatsifat mekaniknya. Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, ukuran butir dapat diperbesar atau diperkecil. Perlunya perlakuan panas dilakukan adalah untuk mengurangi perubahan bentuk pada saat dikerjakan atau setelah dikerjakan atau hasil suatu konstruksi, merubah sifat-sifat bahan dan menghilangkan tegangan-tegangan sisa. Sebelum benda dikerjakan dilakukan perlakuan panas yang disebut perlakuan panas awal ( preheating) preheating) sedangkan setelah benda dikerjakan disebut perlakuan panas akhir ( postheating). postheating). Beberapa jenis perlakuan panas (heat treatment) adalah: Pengaruh dari pengelasan Perlakuan awal ( pre-heating) pre-heating) Perlakuan panas sesudah pengerjaan ( post-heating) post-heating)
1
I.3.
Normalizing pasca pengelasan Pengerasan (hardening) Pengurangan kekerasan (tempering) Pelunakan (annealing)
Teknologi Mesin Las SMAW
Las listrik SMAW memakai arus keluaran yang cukup besar untuk mengelaslogamlogam padat yang cukup tebal, sedangkan untuk lempengan logam digunakan arus keluaran yang cukup kecil sehingga tidak menghancurkan lempengan logam tersebut, yang digunakan untuk membuat suatu bentuk yang disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan dari bahan lempengan/plat-plat logam tersebut. Tegangan dan arus pada keluaran dari kumparan sekunder transformator las listrik tersebut dapat diatur sesuai dengan perencanaan awal. (Alfian, 2009) Mesin las ada dua macam, yaitu: 1) Mesin las DC (Direct Current) atau mesin las arus searah 2) Mesin las AC (Alternatifing Current) atau mesin las arus bolak-balik 3) Mesin las gabungan antara AC dan DC Prinsip las listrik ialah menyambung logam dengan cara mencairkan logam menggunakan sumber panas dari bunga api listrik. Bunga api listrik terjadi dengan cara menyalurkan arus listrik. Pengapi listrik terjadi dengan cata menyalurkan arus listrik melalui elektroda yang didekatkan pada bagian yang akan disambung dan sekaligus elektrode yang telah diberi bahan pelapis yang berfungsi sebagai kawat las atau kawat pengisi. Dalam hal ini elektrode dan logam yang di las merupakan kutun-kutub listrik yang berbeda. Dalam banyak hal penggunaan las listrik lebih praktis dan ce pat jika dibandingkan dengan las karbid. Kelemahannya ialah tidak sesuai untuk mengelas plat logam tipis. Selain itu sinar bunga api listrik lebih berbahaya terutama terhadap mata dan kulit, khususnya karena sinar ultraviolet dan inframerah, serta sinar yang sangat terang dan menyilaukam.
Gambar 2.1 Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
Arus pengelasan ditentukan oleh diameter elektroda, tebal bahan, jenis elektroda dan posisi pengelasan. Pengaturan arus dilakukan dengan memutar ha ndel atau knop. Arus pengelasan yang dipakai dapat dilihat/dibaca pada skala arus yang terdapat pada mesin las. 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 ke benda kerja dan kemudian ditarik ke belakang sedikit, arus listrik tetap mengalir melalui cela h sempit antara ujung elektroda dengan benda kerja. Arus yang mengalir ini dinamakan busur ( arc) yang dapat mencairkan logam.
2
Terkadang dua logam yang disambungkan dapat menyatu secara langsung, namun terkadang masih diperlukan bahan tambahan lain agar deposit logam lasan terbentuk dengan baik, bajan tersebut disebut bahan tambah ( filler metal ). Filler metal biasanya berbentuk batangan, sehingga biasa dinamakan welding rod (elektroda las). Pada proses ini, welding rod dibenamkan ke dalam cairan logam yang tertampung dalam suatu cekungan yang disebut welding pool dan secara bersama-sama membtnuk deposit logam lasan, cara seperti ini dinamakan Las Listrik atau SMAW (Shielded Metal Arc Welding ). Dalam cara pengelasan ini digunakan kawat elektroda logam yang dibungkus fluks. Elektroda yang dilapis akan habis karena logam pada elektroda dipindahkan ke logam induk selama proses pengelasan. Kawat elektroda (kawat las) menjadi bahan pengisi dan lapisannya sebagian dikonversikan menjasi gas pelindung, sebagian menjadi terak ( slag), dan sebagian lagi diserap oleh logam las. Bahan pelapis elektroda adalah campuran seperti lempung yang terdiri dari pengikat silikat dan bahan bubuk seperti senyawa flour, karbonat, oksida, paduan logam, dan selulosa. Campuran ini ditekan dan dipanasi hingga diperoleh lapisan konsentrasi kering dan keras. Elektroda berselaput terdiri dari bagian inti dan zat pelindung atau fluks. Selaput elektroda atau fluks mempunyai fungsi-fungsi, antara lain: 1) Mencegah terbentuknya oksida-oksida dan nitride logam, sewaktu proses pengelasan berlangsung. 2) Membuat kerak pelindung sehingga dapat mengurangi kecepatan pendinginan, hal ini bertujuan agar hasil lasan tidak getas dan rapuh. 3) Menstabilkan terjadinya busur api dan mengarahkan nyala busur api sehingga mudah dikontrol. 4) Mengontrol ukuran dan frekuensi tetesan logam cair. Untuk pemilihan jenis elektroda yang digunakan, harus diperhatikan beberapa hal yaitu: a) Jenis logam yang akan dilas b) Ketebalan bahan yang akan dilas c) Kekuatan mekanis yang diharapkan dari pengelasan d) Posisi pengelasan; dan e) Bentuk kampuh benda kerja
I.4.
Perangkat Las SMAW
Di dalam proses pengelasan diperlukan tempat kerja yang dilengkapi dengan alatalat lada yang diperlukan serta kelengkapannya sebagai perlindungan diri ata safety . 1. Pesawat Las SMAW Pesawat mesin las yang digunakan pada pengelasan busur listrik manual bermacammacam, tetapi bila ditinjau dari jenis arus yang keluar (output) dari mesin las dapat digolongkan sebagai berikut :
3
i) Pesawat las arus bolak-balik (AC) Macam-macam pesawat las dari jenis pesawat las arus bolak balik ini dapat berupa transformator las, pembangkit listrik motor diesel atau motor bensin tetapi yang paling banyak digunakan adalah berupa transformator las yang mempunyai kapasitas 200 sampai 500 Ampere, pesawat las jenis ini sangat banyak digunakan karena biaya operasinya yang rendah disamping harganya yang relatif murah dengan Voltase yang keluar dari pesawat transformator ini antara 36 sampai 70 Volt. ii) Pesawat las arus searah (DC) Pesawat las arus searah ini dapat berupa pesawat transformator rectifier, pembangkit listrik motor disel atau motor bensin, maupun pesawat pembangkit listrik yang digerakkan oleh motor listrik. Salah satu jenis dari pesawat las arus searah yaitu pesawat pembangkit listrik yang digerakkan oleh motor listrik (motor generator).
2. Pakaian Kerja Pada waktu mengelas, tukang las harus dapat mengamankan diri dari panas, pancaran sinar busur listrik dan dari percikan dan juga letusan api las. Dalam pekerjaan las busur listrik pengelas harus memakai pakaian kerja yang celananya tidak mempunyai lipatan. Sepatu kerja hendaknya dipakai sepatu yang terbuat dari kulit dengan sol karet. Pakaian kerja untuk tukang las sebaiknya dilengkapi dengan tutup kepala (helm), kulit pelindung badan (apron) dan pelindung kaki. Kedua tangan dilindungi dengan memakai sarung tangan dari kulit atau asbes.
4
Untuk mellindungi muka dan terutama mata, tukang las harus memakai topeng pelindung dan kaca pelindungnya harus sesuai dengan standart. Topeng pelindung tersebut biasanya dilengkapi juga dengan kaca terang, yang dapat digunakan sebagai pelindung pada waktu membersihkan terak las. 3. Kabel Las
Kabel las (Lead superfleksibel) digunakan untuk menghantar arus dari mesin pengelasan ke benda kerja dan sebaliknya. Seperti terlihat pada gambar dibawah. Kabel las terdiri dari Lead yang dilapisi dengan karet, kain, dan penguat lapisan fabric, seperti ditunjukkan dalam gambar. Holder elektroda dikenal sebagai Lead elektroda. Lead dari benda kerja ke mesin dikenal sebagai Lead benda kerja. Tegangan pada Lead bervariasi antara 14 dan 80 Volt. Lead terdiri dari beberapa ukuran, Semakin kecil nomornya, semakin besar diameter Lead. Tabel dibawah ini menunjukkan daftar ukuran dan kapasitas arus untuk Lead tembaga. Lead harus fleksibel agar bisa mereduksi regangan pada tangan welder ketika sedang mengelas, dan juga memudahkan instalasi kabel. Untuk tujuan fleksibelitas ini, digunakan 800 sampai 2500 kawat pada masingmasing kabel.Kabel listrik berdiamater sama harus digunakan pada Lead elektroda maupun Lead benda kerja. Panjang Lead mempengaruhi ukuran kapasitas mesin las.
5
4. Konektor Lead
Lead tembaga atau alumunium diikatkan pada mesin las dan benda kerja dengan terminal yang dilapisi atau yang tidak dilapisi. Terminal yang tidak dilapisi disebut lugs seperti ditunjukkan pada gambar disamping. Lug ini disolder atau dilekatkan secara mekanis pada Lead, seperti ditunjukkan pada gambar. Lug merupakan alat tetap untuk menempelkan kabel elektroda dan kabel benda kerja kepada mesin atau meja kerja. Sambungan harus tahan lama dan harus memiliki tahanan rendah agar sambungan tidak mengalami overheat selama pengelasan. Arus akan mengalir tidak stabil jika sambungannya longgar. 5. Pemegang Elektrode (Holder) Holder elektroda adalah bagian peralatan las busur yang dipegang oleh welder ketika mengelas. Holder ini digunakan untuk menahan elektroda logam atau karbon. Lead elektroda biasanya disambung dengan holder elektroda dengan menggunakan penyambung mekanik didalam handle elektroda. Handle terbuat dari bahan pelapis yang mempunyai tahanan panas tinggi dan tahanan listrik yang rendah. Holder elektroda dibuat untuk menyeimbangkan pegangan tangan welder. Ada sejumlah metode yang digunakan untuk menjepit elektroda dalam holder. Salah satunya metode adalah konstruksi pincer dan memiliki sebuah pegas untuk menghasilkan tekanan sehinnga diperoleh sambungan yang baik antara holder dan elektroda. 6. Elektroda Sebagian besar elektrode las SMAW dilapisi oleh lapisan fluks, yang berfungsi sebagai pembentuk gas yang melindungi cairan logam dari kontaminasi udara sekelilingnya. Selain itu fluk berguna juga untuk membentuk terak las yang juga berfungsi melindungi cairan las dari udara sekelilingnya. Lapisan elektrode ini merupakan campuran kimia yang komposisisnya sesuai dengan kebutuhan pengelasan. Menurut AWS (American Welding Society ) elektrode diklasifikasikan dengan huruf E dan diikuti empat atau lima digit sebagai berikut E xxxx (x) ,contohnya E 6010, E 6013, E 7018 dan lain-lain. 7. Palu Las dan Sikat Kawat Palu Ias digunakan untuk melepaskan dan mengeluarkan kerak las pada logam Ias (weld metal) dengan jalan memukulkan atau menggoreskan pada daerah las an.Berhati-hatilah membersihkan kerak Ias dengan palu Ias karena kemungkinan
6
akan memercik ke mata atau ke bagian badan lainnya. Jangan membersihkan kerak las sewaktu kerak las masih panas/merah. Sikat kawat dipergunakan untuk : membersihkan benda kerja yang akan dilas dan membersihkan terak las yang sudah lepas dari jalur las oleh pukulan palu las.
7
