MAKALAH TUGAS TEKNOLOGI LAS 1 FLUX CORE ARD WELDING (FCAW)
Anggota Kelompok FCAW : 1. Rendi Bagus A
10
2. Agil Waskito
11
3. Dedik Iskandar
18
4. Aldino Aries
19
5. Gandhi F
21
6.
23
A.Sa’dan
PROGRAM STUDI TEKNIK PENGELASAN POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2012
Lay Out 1. Prinsip pengelasan FCAW 2. Skema & proses pengelasan FCAW 3. Pemilihan jenis elektroda 4. Pengaruh dari variabel 5. Keselamatan & Kesehatan Kerja
Prinsip Pengelasan FCAW
Termasuk dalam pengelasan busur (arc welding process)
Menggunakan elektroda terumpan(consumable electrode)
Produktivitas yang kontinu dari pasokan elektroda las
Sifat metalurgy las yang dapat dikontrol dari pemilihan fluks
Pembentukan manik las yang cair dapat ditopang oleh slag yang tebal dan kuat
Skema & proses pengelasan FCAW
Gambar 13.4 Skema Pengelasan FCAW
Saat terjadi busur listrik elektrode ikut mencair dan berfungsi sebagai logam pengisi.
Elektroda merupakan kawat yang terus menerus diarahkan dari spul melalui slang dan akhirnya diumpankan ke las melalui nozel welding gun.
Panas untuk pengelasan dihasilkan dari busur antara kawat(inti dari fluks) dan permukaan kerja.
Pemilihan jenis elektroda
a. K las ifik as i K awat E lektroda FCAW adalah proses las yang menggunakan kawat elektroda kontinyu, di mana inti fluksi akan melindungi cairan las dan kemudian membentuk terak ( tipis ) setelah cairan las beku, seperti proses las busur manual. Beberapa
tipe
kawat
elektroda
dapat
melindungi
secara
keseluruhan proses tersebut, artinya fluksinya dapat melindungi cairan las dari kontaminasi udara luar pada saat proses las berlangsung dan membentuk terak pelindung saat pembekuan. Namun ada tipe kawat elektroda yang membutuhkan gas pelindung tambahan ( kedua ), seperti gas Carbon Dioksida ( CO2 ) atau campuran gas Argon / CO 2. Kawat elektroda berinti fluksi ( flux-core electrode wire ) diklasifikasikan berdasarkan beberapa hal, antara lain :
bahan yang dilas gas pelindung yang gunakan posisi pengelasan jenis arus yang dipakai
bentuk konstruksi Sistem penulisan pada pengklasifikasian kawat elektroda dibagi tiga kelompok, di mana tiap kelompok terdiri dari huruf dan angka yang akan menunjukkan arti dari klasifikasi kawat tersebut. Ada beberapa sistem klasifikasi elektroda yang dipakai saat ini, antara lain menurut sistem klasifikasi American Welding Society ( AWS ), Australian Standard ( AS ), JIS, DIN, dll. Berikut ini adalah salah satu contoh sistem klasifikasi elektroda las flux core yakni berdasarkan Australian Standard AS 2203 .
gas pelindung
bahan las
Elektoda
0,1 x tegangan tarik min
Desain elektroda
jenis gas pelindung
posisi pengelasan
no.tingkat teg.tekan
jalur tunggal
kondisi perlakuan panas
(jika mungkin)
komp.bahan kim Contorolled H
E T X X
G XX
W XX
X X X H1
Kelompok Pertama : Disain dan Posisi Pengelasan E
= Elektroda
T
= disain elektroda berongga/ pipa / tubular ( disambung atau tidak )
D
= posisi pengelasan : horizontal pada sambungan sudut ( fillet ) atau fIlat
P
= cocok untuk semua posisi
S
= hanya cocok untuk jalur tunggal
Contoh : 1. Elektroda dengan label ETD artinya hanya dapat dipakai untuk pengelasan pada posisi flat dan sambungan sudut posisi horizontal. 2. Elektroda dengan label ETP artinya dapat dipakai untuk semua posisi.
Kelompok Kedua : Jenis Gas Pelindung dan Arus Las G =
menunjukkan bahwa
pengelasan membutuhkan
gas
pelindung
tambahan/ kedua N = Tidak membutuhkan gas pelindung ( tambahan ) C = gas pelindung : CO2 M
= gas pelindung campuran
Kemudia huruf N, C atau M akan diikuti oleh hurf kecil yang akan menunjukkan jenis arus yang dipakai. n
= DC elektroda negatif ( DC - ), potensial konstan
p
= DC elektroda positif ( DC + ) , potensial konstan
a
= AC atau DC , arus konstan atau potensial konstan
Contoh : ETP-GCp artinya proses pengelasan memerlukan gas pelindung CO 2 dan jenis arus yang dipakai adalah DC +
Kelompok Ketiga : Sifat Mekanik dan Komposisi Kimia Pada kelompok ketiga ini dimulai dengan huruf W ( weld metal ) yang kemudian diikuti oleh dua digit untuk menunjukkan tegangan tarik minimum ( dalam MPa ) dan digit ketiga adalah nomor tingkat ( grade ) tegangan tekan. Setelah digit ketiga diikuti oleh huruf dan angka yang menunjukkan kondisi perlakuan panas, komposisi kimia bahan dan kontrol hydrogen.
Contoh : ETD-GMp-W769A.K3H5 artinya : ETD
= Elektroda tubular untuk pengelasan posisi flat atau posisi horizontal untuk sambungan sudut
GMp
= Jenis gas pelindung campuran Argon/CO 2 , menggunakan arus
DC + W769A.K3H5 W
= Bahan las ( weld metal )
76
= 0,1 x tegangan tarik minimum = 760 MPa.
9
= no. tingkat tegangan tekan ( lihat AS 2203 )
A
= dilakukan perlakuan panas ( lihat AS 2203 )
K3
= kandungan kimia ( lihat AS 2203 )
H5
= hydrogen controlled dengan konten kurang dari 5 mL/100 g.
b. P emilihan K awat E lektroda Jenis elektroda yang akan digunakan pada suatu pengelasan sangat ditentukan oleh keperluan pengelasan itu sendiri. Secara umum jenis kawat elektroda untuk FCAW adalah : rutile, hydrogen controlled , serbuk besi ( metal cored ) dan self-shieding yang
penggunaannya adalah sebagai berikut :
1. Rutile Kawat elektroda rutile digunakan untuk pengelasan sambungan tumpul ( butt ) dan sudut ( fillet ) jalur tunggal atau bertumpuk ( multiple ) pada baja tegangan rendah atau medium untuk posisi flat , vertikal dan di atas kepala.
2. Basic ( Hydrogen Controlled ) Kawat elektroda jenis ini digunakan untuk pengelasan kualitas tinggi, sehingga susuai untuk mengelas baja tegangan tinggi atau untuk penggunaan di mana dibutuhkan sifat mekanik yang baik. Secara umum kawat elektroda hydrogen controlled cocok untuk pengelasan semua posisi.
3. Serbuk Besi ( Metal Cored ) Kawat elektroda jenis ini dibuat dengan menambahkan serbuk besi, bahan-bahan
paduan
dan
sedikit
stabiliser
arus.
Proses
pengelasan
menggunakan DC + dan gas pelindung adalah Argon-mix . Menghasilkan pengisian/ jalur las yang baik pada penggunaan arus tinggi dan volume yang banyak dengan terak yang tipis.
4. Self-Shielding
Jenis kawat elektroda ini tidak membutuhkan gas pelindung tambahan, artinya kebutuhan gas pelindung sudah tercukupi oleh fluksi yang ada pada inti kawat.
Kelebihan kawat las self-shielding : - Biaya pengoperasian lebih murah, karena tidak memerlukan gas pelindung, regulator, dan flow meter . - Dapat digunakan pada pengelasan di daerah terbuka, di mana tiupan angin menjadi masalah. - Harga tang las dan biaya perawatan lebih murah. - Jenis kawat las lebih bervariasi ( a.l : untuk jalur bertumpuk, root , paduan, dan untuk konstruksi berat ).
Kelemahan kawat las self-shielding : - Sensitif terhadap kondisi pengelasan ( hasil tidak maksimal jika teknik las dan penanganan atau setting tidak sesuai ). - Asap las sangat banyak, sehingga memerlukan sistem pengisap jika mengelas dalam ruangan ( tempat ) tertutup.
c. S tick out Stickout adalah panjang kawat elektroda yang keluar dari ujung nozzle. Untuk mendapatkan hasil yang terbaik, maka pengaturan stickout harus
sesuai dengan jenis pekerjaan dan diameter kawat, namun secara umum adalah lebih panjang bila dibandingkan dengan penggunaan pada GMAW, yaitu antara 10 mm untuk kawat diameter kecil sampai 30 mm untuk kawat diameter besar. Biasanya
tiap
fabrik
pembuat
kawat
las
flux
cored
merekomendasikan panjang stickout yang sesuai untuk memperoleh hasil las yang optimum, yakni dengan mengacu pada : - jenis gas pelindung ( jika tipe kawat non self-shielding )
- diameter kawat - posisi pengelasan - pengkutuban.
Gambar 9 : Stickout
d. Peng aturan Bes ar A rus dan Teg ang an Peng elas an 1. Rutile Tabel berikut ini adalah ketentuan untuk DC positif, gas pelindung CO2 pada penggunaan 8 – 12 L/min:
D iameter Kawat
A
T
rus (
egangan
Amper
(Volt)
S tickout
) 1 ,2
1 50 – 320
1 ,6
19
26 –
25
34 2
00 – 400
25 –
35
2
2
,4
26 -
90 - 525
25
36
2. Hydrogen Controlled Tabel berikut ini adalah ketentuan untuk DC positif, gas pelindung 18% Argon/ CO2 pada penggunaan 15 – 20 L/min:
D iameter Kawat
A
T
rus (
egangan
Amper
(Volt)
S tickout
) 1
1
,2
40 – 280 1
19
23 –
25
29 1
,6
22 –
80 – 380
30
3. Serbuk Besi
D iameter Kawat
A
T
rus (
egangan
Amper
(Volt)
S tickout
) 1 ,6
3 50 – 400
4. Self-Shielding
31 – 32
30
Pengelasan hanya menggunakan DC negatif:
D
A
iameter Kawat
T
rus (
egangan
Amper
(Volt)
S tickout
) 0
7
,9
0 – 150 1 00 – 180 1 50 – 250 2 00 – 280 2
16 –
19
17 –
19
17 –
19
22 2
,4
12
21 2
,0
14 – 18
1
,6
12
17 1
,2
13 –
50 – 350
22
Pengaruh dari variabel Proses kontrol FCAW mencakup : 1. Weding current 2. Arc voltage 3. Electrode extention 4. Travel speed 5. Shielding gas flow 6. Deposition rate 7. Electrode angle
Arus pada FCAW berpengaruh langsung secara proposional terhadap elctrode : 1. Feed rate 2. Diameter 3. Composition 4. Extension rate
1)Penggunaan voltage constant pada FCAW ialah untuk mempertahankan pelelehan elektroda pada panjang busur tetap.
2)Tegangan busur (arc voltage) dan panjang busur mempunyai hubungan erat karena mutu tampilan, kemulusan, dan sifat lasan dengan FCAW akan sangat dipengaruhi oleh kondisi panjang busur dan voltage Contoh : Jika voltage busur arus terlalu panjang akan berakibat banyak weld spatter dan manik las melebar.
FCAW dengan elektroda tanpa pelindung gas dengan busur voltage tinggi akan mengkonsumsi nitrogen disekitarnya yang dapat berakibat pososity pada pengelsan baja lunak dan akan berakibat retak pada baja tahan karat karena proses akan menngurangi kandungan ferrite pada hasil lasan.
Apabila voltage busur terlalu pendek (rendah) akan berakibat capping yang mengecil dan convex / cembung, menurunnya daya penetrasi dan banyak weld spatter.
3)Electrode extension perlu diperhatikan karena merupakan hambatan dalam pemanasan elektrode sebelum meleleh. Kondisi suhu elektrode sebelum meleleh akan berpengaruh terhadap :
1. Penggunaan energy busur (arc energy) 2. Kemampuan beku elektrode (Electrode deposition rate) 3. Daya penetrasi (Penetration ability)
4)Travel speed berpengaruh pada penetrasi dan bentuk ulir pengelasan. Penetrasi pada travel speed yang lambat akan lebih dalam daripada travel speed tinggi. Pengelasan dengan travel speed lambat pada penggunaan arus (A) tinggi akan berakibat panas yang berlebihan (over heating) pada lasan, yang dapat menyebabkan bentuk bulir yang kasar, terperangkapnya slag dan burn through. Pengelasan dengan travel speed tinggi dengan arus lsitrik (A) tinggi akan menyebabkan bulir las kasar dan undercut
Porosity : cacat yang terjadi karena adanya gas yang terperangkap dalam lasan, biasanya berbentuk butir-butir .
5)Keakuratan aliran gas pelindung tergantung dari : 1. Bentuk nozle las 2. Jarak ujung nozle dengan benda kerja 3. Media gerak dari gas pada area pengelasan.
6)Deposition rate : Jumlah berat metal las beku / jadi per satuan waktu Deposition rate sangat bergantung pada variabel : 1. Diameter elektrode 2. Komposisi elektrode 3. Panjang keluaran elektrode (electrode extension) 4. Arus listrik pengelasan (welding current)
7) Electrode angle sangat berpengaruh terhadap hasil lasan.
Apabila sudut dalam proses mengelas tepat, maka hasil akan lebih maksimal Efisiensi pengelasan ialah perbandingan antara jumlah berat kawat las yang digunakan dengan jumlah berat lasan yang jadi / beku dalam persen Umunnya deposition rate eficiency FCAW : 1. Pelindung gas : 80 – 90 % 2. tanpa pelindung gas (self shielding) : 78 – 87 % Mutu lasan FCAW bergantung : 1. Jenis elektrode yang digunakan 2. Metode yang digunakan 3. Kondisi bahan bakar 4. Desain sambungan las 5. Kondisi pengelasan
Keselamatan & Kesehatan Kerja Sama halnya dengan proses-proses las yang lain, khususnya yang menggunakan las busur listrik, maka pekerjaan FCAW adalah salah satu jenis pekerjaan yang cukup berpotensi menyebabkan gangguan terhadap kesehatan atau malah dapat menyebabkan kecelakaan kerja. Gangguan kesehatan atau kecelakaan dapat diakibatkan oleh beberapa faktor, yakni operator atau teknisi las itu sendiri, mesin dan alat-alat las, atau lingkungan kerja, namun secara umum ada beberapa resiko kalau
bekerja dengan proses FCAW, yaitu kejutan listrik ( electric shock ), sinar las, debu dan asap las dan luka bakar serta kebakaran.
1. Kejutan Listrik Kecelakaan akibat kejutan listrik dapat terjadi setiap saat, baik itu pada saat pemasangan peralatan, penyetelan atau pada saat pengelasan. Resiko yang akan terjadi dapat berupa luka bakar, terjatuh, pingsan serta dapat meninggal dunia. Tindakan yang harus diperhatikan agar terhindar dari bahaya tersengat aus listrik 1. Penyambungan listrik oleh yang ahli listrik 2. Kabel listrik jangan terkelupas 3. Kabel tersambung dengan baik 4. Ukuran kabel disesuaikan dengan kapasitas arus yang akan digunakan 5. Hindari dari kebasahan/lembab
AC lebih berbahaya dari DC Density arus tinggi bahaya yang ditimbulkan tinggi Longitudinal current lebih berbahaya dari Transversal current
2. Sinar las Dalam
proses
pengelasan
menggunakan
FCAW
timbul
membahayakan operator las dan pekerja lain didaerah pengelasan. Sinar yang membahayakan tersebut adalah :
Cahaya tampak
Sinar infra merah
Sinar ultra violet
sinar
yang
Pencegahan Kecelakaan karena Sinar Las :
Memakai pelindung mata dan muka ketika mengelas, yaitu kedok atau helm las.
Memakai peralatan keselamatan dan kesehatan kerja ( pakaian pelindung ) pakaian kerja , apron / jaket las, sarung tangan , sepatu keselamatan kerja ).
Buatlah batas atau pelindung daerah pengelasan agar orang lain tidak terganggu (menggunakan kamar las yang tertutup, menggunakan tabir penghalang.
3. Radiasi. Ultrafiolet
dan infrared mengakibatkan luka bakar, kerusakan kulit dan
mata Besarnya radiasi ini tergantung Jenis pro ses las yang digunakan.
Menghindari 1. Jaga jarak 2. Gunakan APD yang memadai
4. Debu dan Asap Las Debu dan asap las besarnya berkisar antara 0,2 3
m
m
sampai dengan
yang biasanya terdiri dari jenis debu eternit dan hidrogen rendah. Butir
debu atau asap dengan ukuran 0,5
m
dapat terhisap, tetapi sebagian akan
tersaring oleh bulu hidung dan bulu pipa pernapasan, sedang yang lebih halus akan terbawa ke dalam dan ke luar kembali.
Debu atau asap yang tertinggal dan melekat pada kantong udara diparu-paru akan menimbulkan penyakit, seperti sesak napas dan lain sebagainya. Karena itu debu dan asap las perlu dapat perhatian khusus. Pencegahan kecelakaan karena debu dan asap las :
a.
Peredaran udara atau ventilasi harus benar-benar diatur dan diupayakan, di mana setiap kamar las dilengkapi dengan pipa pengisap debu dan asap yang penempatannya jangan melebihi tinggi rata-rata / posisi wajah ( hidung ) operator las yang bersangkutan.
b.
Menggunakan kedok/ helm las secara benar, yakni pada saat pengelasan berlangsung harus menutupi sampai di bawah wajah ( dagu ), sehingga mengurangi asap/ debu ringan melewati wajah.
c.
Menggunakan baju las (Apron) terbuat dart kulit atau asbes.
d.
Menggunakan alat pernafasan pelindung debu, jika ruangannya tidak ada sirkulasi udara yang memadai ( sama sekali tidak ada ).
5. Luka Bakar Luka bakar dapat terjadi karena :
Logam panas
Busur cahaya
Loncatan bunga api Pencegahan Luka Bakar :
Untuk mencegah luka bakar, operator las harus memakai baju kerja yang lengkap yang meliputi :
Baju kerja (overall ) dari bahan katun
Apron / jaket kulit
Sarung tangan kulit
Topi kulit ( terutama untuk pengelasan posisi di atas kepala )
Sepatu kerja
Helm / kedok las
Kaca mata bening, terutama pada saat membuang terak.
6.Suara/bunyi .
bising
Tingkat kebisingan tergantung proses las yang di gunakan GTAW : 50 -60 dB
SMAW :
62 – 82 dB
FCAW : 50 – 86 dB Oxyfuel : < 70 dB Flame gouging : 80 – 90 dB
Air Carbon Arc : 96 – 116 dB GMAW : 70 – 82 dB Flame cutting : 88 – 95 dB
Carbon arc gouging : 110 – 120 dB Hammering in a vessel : 120 – 135 dB
Density kebisingan dapat diterima telinga max. 85 dB
Gunakan alat proteksi kebisingan
