BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengelasan Penge lasan SMAW (Shieled Metal Arc Welding) 2.2.1. Definisi Pengelasan SMAW
Las busur listrik adalah salah satu cara menyambung logam dengan jalan menggunakan nyala busur listrik yang diarahkan ke permukaan logam yang akan disambung. Pada bagian yang terkena busur listrik tersebut akan mencair, demikian juga elektroda yang menghasilkan busur listrik akan mencair pada ujungnya dan merambat terus sampai habis. Las dengan busur listrik ini juga disebut dengan SMAW. Shieled Metal Arc Welding merupakan suatu teknik pengelasan dengan menggunakan arus listrik listrik berbentuk busur arus dan elektroda elektroda berselaput. berselaput. Tipe-tipe Tipe-tipe lain dari pengelasan dengan busur arus listrik adalah submerged arc elding SAW, gas metal arc elding !MAW-M"!, gas tungsten arc elding ! dan plasmaarc. #idalam pengelasan SMAW ini terjadi gas penyelimut ketika elektroda terselaput itu mencair, sehingga dalam proses ini tidak diper diperlu lukan kan teka tekanan nan$p $pre ress ssur uree gas inert inert untuk untuk meng mengus usir ir oksig oksigen en atau atau udar udaraa yang yang dapat dapat menyebabkan menyebabkan korosi korosi atau gelembung-gel gelembung-gelembung embung didalam hasil las-lasan. las-lasan. Prose pengelasan terjadi karena arus listrik yang mengalir diantara elektroda dan bahan las membentuk panas sehingga dapat mencapai %&&&o', sehing sehingga ga membuat membuat elektroda elektroda dan bahan bahan yang yang akan dilas mencair. (erdasarkan jenis arus-nya, pengelasan ini dibagi atas arus A' dan #', dimana arus #' dibedakan atas Straight polarity- polaritas langsung dan )e*erse polarity - polaritas terbalik. Sedang mesin lasnya terbagi atas dua jenis yaitu constant current - arus tetap dan constant *oltage - tegangan tetap, dimanapada setiap pengelasan busur arus listrik jika terjadi busur yang membesar akan menurunkan arus dan menaikkan tegangan serta pada busur yang memendek akan meningkatkan meningkatkan arus dan menurunkan menurunkan tegangan. tegangan. Shielded Shielded Metal Arc Welding Welding +SMAW +SMAW dikenal juga dengan istilah Manual Metal Arc Welding +MMAW atau Las elektroda terbungkus adalah suatu proses penyambungan dua keping logam atau lebih, menjadi suatu sambungan yang tetap, dengan menggunakan sumber panas listrik dan bahan tambah$pengisi berupa elektroda terbungkus. Pada proses las elektroda terbungkus, busur api listrik yang terjadi antara ujung elektroda dan logam induk$benda kerja +base metal akan menghasilkan panas. Panas inilah yang mencairkan ujung elektroda +kaat las dan benda kerja secara setempat. (usur listrik yang ada dibang dibangkit kitkan kan oleh oleh mesin mesin las.l las.lekt ektrod rodaa yang yang dipakai dipakai berupa berupa kaat kaat yang yang dibungk dibungkus us oleh oleh pelindung berupa luks. #engan adanya pencairan ini maka kampuh las akan terisi oleh logam cair yang berasal dari elektroda dan logam induk, terbentuklah kaah cair, lalu membeku maka terjadilah logam lasan +eldment dan terak +slag.
!ambar /. (agian 0omponen Las SMAW
2.2.2. Peralatan SMAW
/. Mesin Las Mesin las adalah bagian terpenting dari peralatan las. Mesin ini harus dapat memberi jenis tenaga listrik yang diperlukan dan tegangan yang cukup untuk terus melangsungkan suatu lengkung listrik las. a. Transormator Mesin ini memerlukan sumber arus bolak-balik dan sebaliknya memberi arus bolak-balik dengan *oltase +tegangan yang lebih rendah pada proses pengelasan. (erdasarkan system pengaturan arus yang digunakan, mesin las % busur listrik A' dapat dibagi dalam empat jenis yaitu1 jenis inti bergerak, 2enis kumparan bergerak, jenis reaktor jenuh dan jenis saklar. b. Mesin Las )ectiier Mesin ini merubah arus listrik bolak-balik +A' yang masuk, menjadi arus listrik searah +#' keluar. (ekerjanya tenang dan biasanya mempunyai tombol pengontrol tunggal untuk menyetel arus listrik keluar. Arus listrik yang digunakan untuk memperoleh nyala busur listrik adalah arus searah. Arus searah ini berasal dari mesin las yang berupa dinamo motor listrik searah. #inamo dapat digerakkan oleh motor listrik, motor bensin, motor diesel, atau alat penggerak lainnya yang memerlukan peralatan yang berungsi sebagai penyearah arus. Penyearah arus atau rectiier berungsi untuk mengubah arus bolak-balik +A' menjadi arus searah +#'. Mesin las rectiier arus searah ini mempunyai beberapa keuntungan, antara lain1 a. 3yala busur listrik yang dihasilkan lebih stabil dan tenang4 b. Setiap jenis elektroda dapat digunakan untuk pengelasan pada mesin #'4 c. Tingkat kebisingannya lebih rendah4 d. Mesin las lebih leksibel, karena dapat diubah ke arus bolak-balik atau arus searah. c. "n*erter Pada tipe ini sumber poer menggunakan in*erter. Poer berasal dari sumber utama yang diubah menjadi #' tegangan tinggi, A' ekensi tinggi antara 5 sampai %& 067. 0eluaran dari rangkaian dikontrol menurut prosedur pengelasan yang diperlukan. 8rekensi tinggi diubah
menjadi tegangan pada saat pengelasan. 0euntungan dari in*erter adalah menggunakan transormer kecil, semakin kecill transormer semakin meningkat rekensinya. #apat dikontrol dari jarak jauh dan ada yang menggunakan display. d. !enerator Terdiri dari generator arus listrik bolak balik dan searah yang dijalankan dengan sebuah mesin +bensin atau diesel. 0arena sumber energinya bahan bakar maka dalam pemakaiannya mesin ini banyak digunakan dilapangan +jauh dari sumber listrik dan mengeluarkan asap. 0okoh, busur yang dihasilkan stabil, suaranya berisik, berat, mahal, design dan peraatannya rumit. 0euntungan Mesin A'-#' 1 Mesin Las A' /. Perlengkapan dan peraatan lebih murah 9. 0abel massa dan kabel elektroda dapat ditukar,tetapi tidak mempengaruhi hasil las. %. (usur nyala kecil sehingga mengurangi timbulnya keropos pada rigi-rigi las. Mesin Las #' /. (usur nyala listrik yang dihasilkan stabil 9. #apat menggunakan semua jenis elektroda %. #apat digunakan untuk pengelasan pelat tipis.
!ambar 9. Mesin A'$#' Las Listrik Tipe pengkutuban mesin SMAW1 /. Arus listrik bolak-balik +A' 0arena adanya penggantian arah aliran arus listrik tersebut, maka panas yang dihasilkan dibagi merata antara elektroda las +5&: dan bahan "nduk +5&:. 9. Arus listrik searah +#' Arah aliran listrik selalu tetap yaitu dari kutub negati, sehingga elektron akan bergerak dari kutub positi ke negati. 0arena adanya bagian panas yang dihasilkan berbeda pada benda kerja maupun elektroda maka pengkutuban arus listrik searah ini dibagi dua, yaitu 1 a. #'SP +#irect 'urrent Straight Polarity atau #'3 +#irect 'urrent lectrode 3egati*e (enda kerja dihubungkan ke kutub positi dan elektroda dihubungkan ke kutub negati, sehingga sebagian panasnya +%&: diserap oleh elektroda sedangkan pada benda kerja +;&: maka hasil
penetrasinya akan dalam. Pengkutuban ini bisa digunakan untuk mengelas benda-benda yang tebal b. #')P +#irect 'urrent )e*erse Polarity atau #'P +#irect 'urrent lectrode Positi*e (enda kerja dihubungkan kekutub negati, dan elektoda dihubungkan ke kutub positi. 0arena panas pada benda kerja rendah, maka cara ini baik untuk digunakan untuk mengelas pelat-pelat yang tipis, karena menghasilkan penetrasi yang dangkal. Pemegang lektroda +Stick lektrode berungsi untuk menjepit$memegang ujung elektroda yang tidak berselaput. Alat ini dirancang supaya bisa memudahkan penggantian elektroda las dan mampu mengalirkan arus listrik dengan baik, sehingga arus yang mengalir dari kabel ke elektroda dapat berjalan sempurna. Pemegang elektroda dibungkus oleh bahan penyekat, biasanya terbuat dari ebonit. (agian terpenting dari pemegang elektroda adalah bagian mulutnya +bagian memegang$menjepit, bagian ini harus bersih agar hambatannya kecil sehingga baik untuk mengalirkan arus. Pemegang lektroda Tang massa berungsi untuk menghubungkan kabel massa ke benda kerja atau ke meja kerja. Tang massa juga berungsi sebagai alat untuk mengalirkan arus listrik dari kabel massa ke benda kerja atau meja kerja.
2.2.. Ele!tr"da #ang Dig$na!an dala% SMAW (agian yang sangat penting dalam las elektroda terbungkus adalah elektroda. 2enis elektroda yang digunakan akan sangat menetukan hasil pengelasan.
/. 8ungsi lektroda
a. Sebagai pelindung busur las dari pengaruh atmosir seperti oksigen, nitrogen dan udara. b. Mencegah terjadinya ionisasi pada ujung elektroda. c. Menjaga busur tetap stabil d. Menghasilkan terak dan slag e. Sebagai unsur pemadu . =ntuk mengontrol kecairan elektroda g. =ntuk mengontrol penetrasi pada sambungan las h. =ntuk mengontrol proil atau kontur las khususnya pada proses pengelasan yang menggunakan bahan tambah +iller metal. 9. (agian lektroda lektroda yang terbungkus merupakan sumber logam las yang terdiri dari1 a. Sumbu elektroda merupakan logam pengisi yang meleleh di dalam lengkung listrik bersama-sama dengan bahan induk dan kemudian membeku membentuk kampuh las. b. Pembungkus elektroda +luks mengurai didalam lengkung listrik dan menghasilkan perisai gas '<9 dan juga suatu lapisan padat, yang kedua-duanya melindungi kampuh las yang sedang terbentuk terhadap pengaruh yang merusak dari udara sekelilingnya. Selain berungsi melindungi kampuh las, luks juga berungsi1 a. Mencegah terbentuknya oksida-oksida dan nitrida logam, seaktu proses pengelasan berlangsung4 b. Membuat terak pelindung sehingga dapat mengurangi kecepatan pendinginan, hal ini bertujuan agar hasil lasan yang terjadi tidak getas dan rapuh4 c. Memberikan siat-siat khusus terhadap hasil las-lasan dengan cara menambahkan 7at-7at tertentu yang terkandung dalam selaput4 d. Menstabilkan terjadinya busur api dan mengarahkan nyala busur api sehinggga mudah dikontrol4 e. Membantu mengontrol ukuran dan rekuensi tetesan logam cair4 . Memungkinkan dilakukannya posisi pengelasan yang berbeda-beda. %. 0lasiikasi lektroda lektroda baja lunak dan baja paduan rendah untuk las busur listrik manurut klasiikasi AWS +American Welding Society dinyatakan dengan tanda >>>> yang art"nya sebagai berikut 1 menyatakan elaktroda busur listrik >> +dua angka sesudah menyatakan kekuatan tarik deposit las dalam ribuan "b$in9 lihat table. > +angka ketiga menyatakan posisi pangelasan. angka / untuk pengelasan segala posisi. angka 9 untuk pengelasan posisi datar di baah tangan > +angka keempat menyataken jenis selaput dan jenis arus yang cocok dipakai untuk
pengelasan lihat table. 'ontoh 1 ?&/% Artinya1 0ekuatan tarik minimum den deposit las adalah ?&.&&& "b$in9 atau @9 kg$mm9 #apat dipakai untuk pengelasan segala posisi 2enis selaput elektroda )util-0alium dan pengelasan dengan arus A' atau #' atau #' lektroda (aja Lunak Macam-macam jenis elektroda baja lunak perbedaannya hanyalah pada jenis selaputnya. Sedang kan kaat intinya sama. /. ?&/& dan ?&// lektroda ini adalah jenis elektroda selaput selulosa yang dapat dipakai untuk pengelesan dengan penembusan yang dalam. Pengelasan dapat pada segala posisi dan terak yang tipis dapat dengan mudah dibersihkan. #eposit las biasanya mempunyai siat siat mekanik yang baik dan dapat dipakai untuk pekerjaan dengan pengujian )adiograi. Selaput selulosa dengan kebasahan 5: pada aktu pengelasan akan menghasilkan gas pelindung. ?&// mengandung 0alium untuk mambantu menstabilkan busur listrik bila dipakai arus A'. 9. ?&/9 dan ?&/% 0edua elektroda ini termasuk jenis selaput rutil yang dapat manghasilkan penembusan sedang. 0eduanya dapat dipakai untuk pengelasan segala posisi, tetapi kebanyakan jenis ?&/% sangat baik untuk posisi pengelesan tegak arah ke baah. 2enis ?&/9 umumnya dapat dipakai pada ampere yang relati lebih tinggi dari ?&/%. ?&/% yang mengandung lebih benyak 0alium memudahkan pemakaian pada *oltage mesin yang rendah. lektroda dengan diameter kecil kebanyakan dipakai untuk pangelasan pelat tipis. %. ?&9& lektroda jenis ini dapat menghasilkan penembusan las sedang dan teraknya mudah dilepas dari lapisan las. Selaput elektroda terutama mengandung oksida besi dan mangan. 'airan terak yang terlalu cair dan mudah mengalir menyulitkan pada pengelasan dengan posisi lain dari pada baah tangan atau datar pada las sudut. lektroda (erselaput lektroda berselaput yang dipakai pada "as busur listrik mempunyai perbedaan komposisi selaput maupun kaat "nti. Pelapisan luksi pada kaat inti dapat dengah cara destrusi, semprot atau celup. =kuran standar diameter kaat inti dari /,5 mm sampai ; mm dengan panjang antara %5& sampai @5& mm. 2enis-jenis selaput luksi pada elektroda misalnya selulosa, kalsium karbonat +'a '&%, titanium dioksida +rutil, kaolin, kalium oksida mangan, oksida besi, serbuk besi, besi silikon, besi mangan dan sebagainya dengan persentase yang berbeda-beda, untuk tiap jenis elektroda. Tebal selaput elektroda berkisar antara ;&: sampai 5& : dari diameter elektroda tergantung dari jenis selaput. Pada aktu pengelasan, selaput elektroda ini akan turut mencair dan menghasilkan
gas '<9 yang melindungi cairan las, busur listrik dan sebagian benda kerja terhadap udara luar. =dara luar yang mengandung <9 dan 3 akan dapat mempengaruhi siat mekanik dari logam "as. 'airan selaput yang disebut terak akan terapung dan membeku melapisi permukaan las yang masih panas. lektroda dengan Selaput Serbuk (esi Selaput elektroda jenis ?&9;, ;&/@. ;&/B. ;&9@ dan ;&9B mengandung serbuk besi untuk meningkatkan eisiensi pengelasan. =mumnya selaput elektroda akan lebih tebal dengan bertambahnya persentase serbuk besi. #engan adanya serbuk besi dan bertambah tebalnya selaput akan memerlukan ampere yang lebih tinggi. lektroda 6ydrogen )endah Selaput elektroda jenis ini mengandung hydrogen yang rendah +kurang dari &,5 :, sehingga deposit las juga dapat bebas dari porositas. lektroda ini dipakai untuk pengelasan yang memerlukan mutu tinggi, bebas porositas, misalnye untuk pengelasan bejana dan pipa yang akan mengalami tekanan 2enis-jenis elektroda hydrogen rendah misalnya ;&/5, ;&/? dan ;&/B.
Gambar 3. Katode yang digunakan dalam las SMAW
2.2.&
Te!ni! Pengelasan
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan untuk mendukung hasil las yang mulus, kuat dan eisien dintaranya1 /. Parameter Pengelasan a. Arus listrik Penggunaan arus yang terlalu tinggi akan menyebabkan penetrasi atau usi terlalu besar yang kadang-kadang menyebabkan jebolnya sambungan las dan daerah terpengaruh panas akan lebih besar juga. (ila penggunaan arus terlalu kecil akan menyebabkan penetrasi dangkal.
b. Tegangan pengelasan Tegangan pengelasan akan menentukan bentuk usi dan reinorcement .Pertambahan tegangan akan membuat lebar las bertambah rata, lebar dan penggunaan 8luksnya bertambah besar pula.Tegangan yang terlalu tinggi akan merusak penutupan logam las oleh cairan 8luks yang dapat memberikan peluang uadara luar berhubungan dan menyebabkan terjadinya porositas. c. 0ecepatan pengelasan 0ecepatan pengelasan adalah suatu *ariasi yang sangat penting dalam proses SAW karena akan menentukan jumlah produk pengelasan dan metallurgi lasnya. Penambahan kecepatan pengelasan pada sambungan illet mempersingkat aktu, tetapi pada pengelasan sambungan tumpul yang beralur hanya kecil mempersingkat aktu. 0arena pada sambungan beralur jumlah deposit adalah *ariabel untuk aktu pengelasan. Penambahan kecepatan pengelasan akan mengurangi masukan panas pada proses pengelasan. d. #iameter kaat elektroda Pengurangan diameter kaat elektroda dalam ini tanpa merubah parameter lainnya akan memperbesar tekanan busur, yang berarti penetrasi akan semakin dalam dan lebar deposit semakin berkurang. e. 0etebalan lapisan 8luks 0etebalan lapisan 8luks yang digunakan dalam pengelasan proses SAW juga mempengaruhi bentuk dan kedalaman penetrasi pengelasan. (ila lapisan 8luks terlalu tipis maka arus akan tidak tertutup dan hasil lasan akan retak atau poros. (ila lapisan 8luks terlalu tebal maka akan menghasilkan reinorcement terlalu tinggi. 9. Penyalaan (usur Las Listrik Penyalaan busur listrik pada pengelasan dapat dilakukan dengan melakukan hubungan singkat ujung elektroda dengan logam induk,kemudian memisahkannya lagi sampai jarak tertentu sebagai panjang busur. #imana panjang busur normal yaitu antara /.? C %.9 mm. Pemadaman busur listrik dilakukan dengan menjauhkan elektrode dari bahan induk.untuk menghasilkan penyambungan manik las yang baikdapat dilakukan sebagai berikut. Sebelum elektrode dijauhkan dari logam induk sebaiknya panjang busurlistrik dikurangi lebih dahulu, baru kemudian elektrode dijauhkan dalamposisi lebih dimiringkan secukupnya. %. Pergerakan lektrode Pengelasan Ada berbagai cara didalam menggerakkan +mengayunkan elektrode las yaitu 1 a. lektrode digerakkan dengan melakukan maju dan mundur, metodeini salah satu bentuk metode ea*ing. (entuk ea*ing lainnya yaitu dengan melakukan gerakan seperti setengah bulan. b. !erakan elektrode yang menyerupai bentuk angka B. c. lektrode dengan melakukan gerakan memutar. d. !erakan elektrode dengan membentuk hesitation.
Semua gerakan mempunyai tujuan untuk mendapatkan deposit logam lasdengan permukaan rata, mulus dan terhindar dari terjadinya takik-takikdan termasuk terak-terak, yang terpenting dalam gerakan elektroda iniadalah ketapatan sudut dan kestabilan kecepatan. Ayunan elektrode las agar berbentuk anyaman atau lipatan manik las makalebar las dibatasi sampai % +tiga kali besarnya diameter elektrode. Teknik Pengelasan =ntuk 2enis Sambungan !roo*e Posisi datar +/! =ntuk jenis sambungan ini dapat dilakukan penetrasi pada kedua sisi, tetapi dapat jugadilakukan penetrasi pada satu sisi saja. Type posisi datar +/! didalampelaksanaannya sangat mudah. #apat diapplikasikan pada material pipadengan jalan pipa diputar. Posisi hori7ontal +9! Pengelasan pipa 9! adalah pengelasan posisi hori7ontal, yaitu pipa padaposisi tegak dan pengelasan dilakukan secara hori7ontal mengelilingi pipa.0esukaran pengelasan posisi hori7ontal adalah karena beratnya sendirimaka cairan las akan selalu kebaah. Adapun posisi sudut elektrodepengelasan pipa 9! yaitu D&E. Panjang gerakan elektrode antara /-9 kali diameter elektrode. (ila terlalupanjang dapat mengakibatkan kurang baiknya mutu las. Panjang busur di usahakan sependek mungkin yaitu F kali diameter elektrode las. =ntukpengelasan pengisian dilakukan dengan gerakan melingkar dan diusahakandapat membakar dengan baik pada kedua sisi kampuh agar tidak terjadicacat. !erakan seperti ini diulangi untuk pengisian berikutnya. Posisi *ertikal +%! Pengelasan posisi %! dilakukan pada material plate. Posisi %! inidilaksanakan pada plate dan elektrode *ertikal. 0esukaran pengelasan ini hampir sama d engan posisi 9! akibat gaya gra*itasi dari cairan elektrode las. Pengelasan pipa pada posisi 5! dapat dibedakan menjadi pengelasan naik dan pengelasan turun.Pengelasan naik(iasanya dilakukan pada pipa yang mempunyai dinding teal karenamembutuhkan panas yang tinggi. Pengelasan arah naik kecepatannya lebihrendah dibandingkan pengelasan dengan arah turun, sehingga panasmasukan tiap satuan luas lebih tinggi dibanding dengan pengelasan turun.Posisi pengelasan 5! pipa diletakkan pada posisi hori7ontal tetap danpengelasan dilakukan mengelilingi pipa tersebut. Supaya hasil pengelasan baik, maka diperlukan las kancing +tack eld pada posisi jam 5-B-// dan 9 . Mulai pengelasan pada jam 5.%& ke jam /9.&& melalui jam ? dankemudian dilanjutkan dengan posisi jam 5.%& ke jam /9.&& melalui jam % !erakan elektrode untuk posisi root pass +las akar adalah berbentuksegitiga teratur dengan jarak busur F kali diameter elektrode. Pengelasan turun (iasanya dilakukan pada pipa yang tipis dan pipa saluran minyak serta gas bumi. Alasan penggunaan las turun lebih menguntungkan dikarenakanlebih cepat dan lebih ekono mis.
!ambar @. 2enis jenis sambungan las 2.2.'. Alat Bant$ #ang Dig$na!an dala% Pengelasan ( Ter%as$! Alat Safet# ) (eberapa alat bantu yang dipergunakan dalam pengelasan SMAW adalah 1 a. 0abel Las b. Pemegang lektrode c. Palu Las d. Sikat 0aat e. 0lem Massa . Tang 2epit
(eberapa alat saety yang digunakan dalam proses pengelasan 1 a. 6elm las b. Sarung tangan c. Apron d. Sepatu las e. Masker mulut dan hidung
