Bab I Pendahuluan A.
Latar Belakang Pengelasan SMAW (Shielded Metal Arc Welding) mempunyai aplikasi luas di dalam
dunia industri. Untuk aplikasi chasis dan suspensi kendaraan, pengelasan SMAW memberikan efisiensi kekuatan sambungan yang tinggi. Salah satu jenis pengelasan yang banyak dipakai untuk mengelas baja karbon adalah SMAW. Kelebihan pengelasan dengan SMAW, antara lain dapat diandalkan untuk mengelas berbagai tipe sambungan, posisi, serta lokasi yang sulit dikerjakan, biaya pengoperasian yang relatif rendah dan dapat dipakai untuk mengelas didalam maupun diluar ruangan. Tidak diperlukannya hose untuk gas pelindung ataupun air pendingin, serta dapat dioperasikan pada tempat yang jauh dari sumber tenaga, dan kualitas sambungan dapat dirancang sedemikian rupa dengan menggunakan berbagai jenis elektroda. Kegagalan pada logam hasil pengelasan bisa disebabkan banyak faktor antara lain karena adanya tegangan sisa yang terjadi pada benda uji sebelum diaplikasikan. Tegangan ini dapat disebabkan karena selama proses pengelasan, panas yang diterima logam tidak merata. Untuk itu diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai tegangan sisa akibat dari pengelasan.
B. Tujuan Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk menambah wawasan tentag teknik pengelasan SMAW (Shielded Metal Arc Welding) dan untuk memahami cara penggunaan pengelasan dengan teknik itu.
1
BAB II ISI A. Pengertian SMAW (Shielded Metal Arc Welding) Shielded Metal Arc Welding (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 (kawat las) dan benda kerja secara setempat. Busur listrik yang ada dibangkitkan oleh mesin las.Elektroda yang dipakai berupa kawat yang dibungkus oleh pelindung berupa fluks. Dengan adanya pencairan ini maka kampuh las akan terisi oleh logam cair yang berasal dari elektroda dan logam induk, terbentuklah kawah cair, lalu membeku maka terjadilah logam lasan (weldment) dan terak (slag) Gambar pengerjaan SMAW.
Keuntungan: 1. Dapat dipakai dimana saja, diluar, dibengkel & didalam air.
2
2. Satu set dapat mengelas berbagai macam tipe dari material mild steel ke copper alloy dengan rectifier. 3. Set-up yang cepat dan sangat mudah untuk diatur. 4. Pengelasan dengan segala posisi. 5. Elektroda tersedia dengan mudah dalam banyak ukuran dan diameter. 6. Perlatan yang digunakan sederhana, murah dan mudah dibawa kemana-mana. 7. Tingkat kebisingan rendah. 8. Tidak terlalu sensitif terhadap korosi, oli & gemuk. Kerugian: 1. Pengelasan terbatas hanya sampai sepanjang elektoda dan harus melakukan penyambungan. 2. Setiap akan melakukan pengelasan berikutnya slag harus dibersihkan. 3. Tidak dapat digunakan untuk pengelasan bahan baja non - ferrous. 4. Mudah terjadi Oksidasi akibat pelindung logam cair hanya busur las dari fluks. 5. Diameter elektroda tergantung dari tebal pelat dan posisi pengelasan.
3
B. Proses SMAW (Shielded Metal Arc Welding) Proses SMAW yang umumnya disebut Las Listrik adalah proses pengelasan yang menggunakan panas untuk mencairkan material dasar dan elektroda. Panas tersebut ditimbulkan oleh lompatan ion listrik yang terjadi antara katoda dan anoda (ujung elektroda dan permukaan plat yang akan dilas ). Panas yang timbul dari lompatan ion listrik ini besarnya dapat mencapai 4000o sampai 4500o Celcius. Sumber tegangan yang digunakan ada dua macam yaitu listrik AC ( Arus bolak balik ) dan listrik DC ( Arus searah ). Proses terjadinya pengelasan karena adanya kontak antara ujung elektroda dan material dasar sehingga terjadi hubungan pendek dan saat terjadi hubungan pendek tersebut tukang las (welder) harus menarik elektrode sehingga terbentuk busur listrik yaitu lompatan ion yang menimbulkan panas. Panas akan mencairkan elektrode dan material dasar sehingga cairan elektrode dan cairan material dasar akan menyatu membentuk logam lasan (weld metal). Untuk menghasilkan busur yang baik dan konstan tukang las harus menjaga jarak ujung elektroda dan permukaan material dasar tetap sama. Adapun jarak yang paling baik adalah sama dengan diameter elektroda yang dipakai. Pada proses las elektroda terbungkus,busur api listrik yang terjadi antara ujung elektro dan logam induk (base metal) akan menghasilkan panas. Panas inilah yang mencairkan ujung elektroda (kawat las) dan benda kerja secara setempat. Dengan adanya pencairan ini maka kampuh las akan terisi oleh logam cair yang berasal dari elektroda dan logam induk, terbentuklah kawah cair, lalu membeku maka terjadilah logam lasan (weldment) dan terak (slag).
4
C. Jenis Mesin Untuk SMAW (Shielded Metal Arc Welding) Mesin listrik diklasifikasikan mesin las AC dan mesin las DC, mesin las AC biasanya berupa trafo las, sedangkam mesin las DC selain trafo yang dilengkapi dengan rectifier atau diode ( Perubah arus bolak balik menjadi arus searah ) biasanya menggunakan motor penggerak baik mesin disel atau motor bensin dan motor listrik. Mesin las AC yang menggunakan transformator atau trafo las. Saat ini banyak digunakan mesin las DC karena DC mempunyai beberapa kelebihan dari pada mesin las AC, seperti misalnya busur stabil, polaritas dapat diatur.
1. Mesin las busur manual/pesawat las/tranformator las Mesin las busur manual secara garis besar dibagi menjadi 2 golongan, yaitu mesin las busur bolak-balik (alternating current atau AC welding machine) dan mesin las arus searah (direct current atau DC welding machine). Mesin las AC sebenarnya adalah transformator penurun tegangan. Transformator / trafo mesin las adalah alat yang dapat merubah tegangan yang keluar dari mesin las yakni dari 110 volt, 220 volt atau 380 volt menjadi berkisar antara 45 – 80 volt dengan arus (ampere) yang tinggi. Mesin las DC memperoleh sumber tenaga listrik dari trafo las AC yang kemudian dirubah menjadi arus searah atau dari generator arus searah yang digerakkan oleh motor bensin atau motor diesel sehingga cocok untuk pekerjaan lapangan atau bengkel-bengkel kecil yang tidak memiliki jaringan listrik. Pengaturan arus pada pengelasan dapat dilakukan dengan cara memutar tuas. Menarik atau menekan, tergantung dari konstruksinya, sehingga kedudukan inti medan magnit bergeser naik turun pada transformator. Pada mesin las arus bolak balik, kabel masa dan kabel elektroda dipertukarkan tidak mempengaruhi perubahan panas yang terjadi pada busur nyala. Pertukaran ini berpengaruh pada distribusi panas yang terjadi pada benda kerja dan elektroda, penetrasi yang terjadi pada pengelasan, jenis polaritas yang terjadi dan penggunaan jenis elektroda untuk tujuan-tujuan tertentu. Peralatan : Mesin las (Welding Machine) Elektroda (Electrode) Alat bantu dan keselamatan
5
Beberapa contoh mesin las (power Source) antara lain adalah : a. Transformator b. Rectifier c. Inverter d. Generator a. Transformator Mesin ini memerlukan sumber arus bolak-balik dan sebaliknya memberi arus bolakbalik dengan voltase (tegangan) yang lebih rendah pada proses pengelasan. Berdasarkan system pengaturan arus yang digunakan, mesin las busur listrik AC dapat dibagi dalam empat jenis yaitu: jenis inti bergerak, Jenis kumparan bergerak, jenis reaktor jenuh dan jenis saklar. b. Mesin Las Rectifier Mesin ini merubah arus listrik bolak-balik (AC) yang masuk, menjadi arus listrik searah (DC) keluar. Bekerjanya 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. Dinamo dapat digerakkan oleh motor listrik, motor bensin, motor diesel, atau alat penggerak lainnya yang memerlukan peralatan yang berfungsi sebagai penyearah arus. Penyearah arus atau rectifier berfungsi untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Mesin las rectifier arus searah ini mempunyai beberapa keuntungan, antara lain: a. Nyala busur listrik yang dihasilkan lebih stabil dan tenang; b. Setiap jenis elektroda dapat digunakan untuk pengelasan pada mesin DC; c. Tingkat kebisingannya lebih rendah; d. Mesin las lebih fleksibel, karena dapat diubah ke arus bolak-balik atau harus searah.
c. Inverter Pada tipe ini sumber power menggunakan inverter. Power berasal dari sumber utama yang diubah menjadi DC tegangan tinggi, AC fekwensi tinggi antara 5 sampai 30 KHz. Keluaran dari rangkaian dikontrol menurut prosedur pengelasan yang diperlukan. Frekwensi tinggi diubah menjadi tegangan pada saat pengelasan. Keuntungan dari inverter adalah 6
menggunakan
transformer
kecil,
semakin
kecill
transformer
semakin
meningkat
frekwensinya. Dapat dikontrol dari jarak jauh dan ada yang menggunakan display. d. Generator Terdiri dari generator arus listrik bolak balik dan searah yang dijalankan dengan sebuah mesin (bensin atau diesel). Karena sumber energinya bahan bakar maka dalam pemakaiannya mesin ini banyak digunakan dilapangan (jauh dari sumber listrik) dan mengeluarkan asap. Kokoh, busur yang dihasilkan stabil, suaranya berisik, berat, mahal, design dan perawatannya rumit.
Keuntungan Mesin AC-DC Mesin Las AC
Mesin Las DC
1. Perlengkapan dan perawatan lebih
1. Busur nyala listrik yang dihasilkan
murah
stabil
2. Kabel massa dan kabel elektroda dapat
2. Dapat menggunakan semua jenis
ditukar,tetapi tidak mempengaruhi hasil
elektroda
las. 3. Busur nyala kecil sehingga mengurangi
3. Dapat digunakan untuk pengelasan
timbulnya keropos pada rigi-rigi las.
pelat tipis.
Tipe pengkutupan mesin SMAW 1. Arus listrik bolak-balik (AC) Karena adanya penggantian arah aliran arus listrik tersebut, maka panas yang dihasilkan dibagi merata antara elektroda las (50%) dan bahan Induk (50%).
2. Arus listrik searah (DC) Arah aliran listrik selalu tetap yaitu dari kutub negatif, sehingga elektron akan bergerak dari kutub positif ke negatif. Karena adanya bagian panas yang dihasilkan berbeda pada benda kerja maupun elektroda maka pengkutuban arus listrik searah ini dibagi dua.
Bagian Elektroda 7
Elektroda yang terbungkus merupakan sumber logam las yang terdiri dari: 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 (fluks) mengurai didalam lengkung listrik dan menghasilkan perisai gas CO2 dan juga suatu lapisan padat, yang kedua-duanya melindungi kampuh las yang sedang terbentuk terhadap pengaruh yang merusak dari udara sekelilingnya. Selain berfungsi melindungi kampuh las, fluks juga berfungsi:
Mencegah terbentuknya oksida-oksida dan nitrida logam, sewaktu proses pengelasan berlangsung; Membuat terak pelindung sehingga dapat mengurangi kecepatan pendinginan, hal ini bertujuan agar hasil lasan yang terjadi tidak getas dan rapuh; Memberikan sifat-sifat khusus terhadap hasil las-lasan dengan cara menambahkan zat-zat tertentu yang terkandung dalam selaput; Menstabilkan terjadinya busur api dan mengarahkan nyala busur api sehinggga mudah dikontrol; Membantu mengontrol ukuran dan frekuensi tetesan logam cair; Memungkinkan dilakukannya posisi pengelasan yang berbeda-beda.
Jenis Elektroda: Elektroda untuk pengelasan SMAW ada berbagai macam (dipengaruhi oleh jenis fluks-nya, antara lain: Type Cellulose Type Rutile Type Acid Type Basic Perbedaan dari ke-empat jenis elektroda diatas adalah pada lelehan elektroda selama proses pengelasan berlangsung, seperti gambar dibawah ini:
8
Pemilihan jenis elektroda akan mempengaruhi kualitas dan hasil lasan, untuk itu, selain pemilihan jenis fluks, pemilihan elektroda harus disesuaikan dengan material yang akan dilas.
9
D. Teknik Las SMAW (Shielded Metal Arc Welding) Menjadikan elektroda dan bahan las mencair, diperlukan suatu proses penyalaan awal. Bagi yang sudah terbiasa mengelas dengan menggunakan las SMAW, menyalakan awal bukanlah suatu hal yang sulit. Tetapi bagi pemula, menyalakan awal merupakan suatu hal yang sulit. Proses penyalaan awal busur listrik ada 2 (dua), yaitu dengan cara menggoreskan atau menyentuhkan ujung elektroda pada benda kerja. Dari hasil sentuhan/goresan tersebut, maka pada lingkaran arus terjadi hubungan pendek dan tempat sentuhannya terpanasi. Sebelum elektroda melekat pada benda kerja, maka elektroda harus secepatnya ditarik ke atas sampai terjadi adanya busur listrik.
Gambar 1. Cara penyalaan awal busur listrik
Seringkali penyalaan awal menjadi hal yang tidak menyenangkan bagi tukang las. Selain merupakan hal yang sulit, juga seringkali hasil las-lasan tidak seperti yang diinginkan. Ada yang terlalu cembung, dan ada pula yang keropos. Hal-hal tersebut akan mempengaruhi hasil las-lasan secara keseluruhan.
10
Agar hal-hal tersebut di atas tidak terjadi, ada baiknya bagi tukang las untuk mengikuti atau menjalankan tips-tips penyalaan awal di bawah ini. 1. Memanaskan elektroda di dalam oven. Elektroda yang lembab dapat direkondisi dan dikeringkan kembali untuk mengurangi kelembaban yang berlebihan. Tetapi bagaimanapun juga semua jenis elektroda memerlukan sedikit kelembaban, dan bila terlalu kering juga dapat merusak elektroda tersebut serta berdampak pada performasinya. a)
Elektroda Rutile. Bila elektroda rutile ini menjadi lembab, maka keringkan kembali pada temperatur 170oC selama 30 menit.
b)
Elektroda Cellulosa. Elektroda cellulosa ini perlu sedikit lebih tinggi prosentase kelembabannya.
c)
Elektroda Low Hydrogen. Apabila elektroda low hydrogen ini lembab, maka elektroda ini harus dikeringkan kembali pada temperatur antara 250oC sampai dengan 350oC selama 2 (dua) jam.
d)
Elektroda bersalut serbuk besi (Iron Powder). Elektroda ini bila mengalami kelembaban, maka harus dikeringkan kembali pada temperatur 250oC selama 2 (dua) jam.
Gambar Oven Elektroda
11
2. Memilih jenis arus las yang dipakai menyesuaikan dengan jenis elektroda yang dipergunakan. Jenis arus las yang dipakai adalah arus AC, DC+, atau DC-. Bila arus las yang dipergunakan sesuai dengan ukuran dan jenis dari elektrodanya, maka akan dapat menghasilkan lasan yang baik dan ideal. Bila arus lasnya tidak sesuai, maka akan menyebabkan hasil lasan menjadi tidak memuaskan atau dapat dikatakan performasi dari elektroda menjadi jelek.
Gambar Jenis arus pada mesin las
3. Meninggikan jarak elektroda terhadap benda kerja sesaat setelah terjadinya busur listrik. Setelah elektroda disentuhkan atau digoreskan ke benda kerja dan ditarik ke atas, maka akan terjadi yang namanya busur listrik. Supaya busur listrik tersebut menghasilkan rigi-rigi yang baik, maka jarak antara elektroda dan benda kerja adalah sebesar diameter elektroda. Tetapi khusus untuk penyalaan awal, supaya hasil las-lasan tidak terlalu cembung dan atau keropos, maka jarak elektroda terhadap benda kerja harus diusahakan melebihi dari ukuran sebesar diameter elektroda. Hal ini terjadi hingga lebar dan tinggi rigirigi las serasi. Setelah rigi-rigi las serasi, kemudian sambil berjalan, jarak elektroda terhadap benda kerja diturunkan kembali sebesar diameter elektroda.
12
Gambar jarak elektroda terhadap benda
Dengan ketiga tips di atas, diharapkan penyalaan awal bukan lagi menjadi hal yang tidak menyenangkan bagi tukang las dan mampu membuat hasil las-lasan yang baik. Jika memang sudah dilakukan ketiga tips di atas dan hasilnya masih belum memuaskan, maka harus dicoba lagi berulang-ulang (terutama tips yang nomor 3). Karena pada dasarnya, pengelasan hanyalah melatih feeling. Jikafeelingnya sudah ketemu, hasil las-lasan juga akan baik. Oleh karena itu, berlatihlah sesering mungkin agar feelingnya terasah.
13
E. Perawatan Mesin Las SMAW (Shielded Metal Arc Welding) Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan perawatan mesin las :
Putuskan hubungan arus listrik (power source) yang menuju ke mesin las.
Buka baut cover mesin dengan menggunakan kunci pas
Bersihkan bagian dalam mesin dan kipas dari debu dengan cara di semprot angin
Bersihkan area PCB mesin dengan cara di semprot dengan angin atau juga dapat menggunakan kuas ukuran 1/4 inch
Kencangkan baut kabel masa atau ground kabel dengan menggunakan kunci ring 13 – 17
Setelah selesai tutup kembali mesin las dengan cover mesin
Hidupkan (on) breaker pada panel listrik
Sesudah melakukan perawatan sederhana di atas mesin siap digunakan kembali, sampai periode perawatan berikutnya.
14
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Pengelasan adalah ikatan pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Berdasarkan cara kerjanya klasifikasi pengelasan dapat dibagi dalam tiga kelas utama yaitu : pengelasan cair, pengelasan tekan dan pematrian. Dan teknik pengelasan SMAW merupakan suatu teknik pengelasan dengan menggunakan arus listrik berbentuk busur arus dan elektroda berselaput. Tipe-tipe lain dari pengelasan dengan busur arus listrik adalah sub merged arc welding SAW, gas metal arc welding GMAW-MIG, gas tungsten arc welding G dan plasma arc. Di dalam pengelasan SMAW ini terjadi gas penyelimut ketika elektroda terselaput itu mencair, sehingga dalam proses ini tidak diperlukan tekanan/pressure gas inert untuk mengusir oksigen atau udara yang dapat menyebabkan korosi atau gelembung-gelembung di dalam hasil las-lasan. Proses pengelasan terjadi karena arus listrik yang mengalir diantara elektroda dan bahan las membentuk panas sehingga dapat mencapai 3000 oC, sehingga membuat elektroda dan bahan yang akan dilas mencair.
B. Saran Maaf apabila materi di makalah ini tidak tersusun rapi karena kami masih harus banyak belajar untuk membuat makalah dengan baik dan benar. Semoga semua materi ini berguna bagi anda yang membaca.
15
Daftar Pustaka http://navale-engineering.blogspot.com/2013/02/las-smaw.html http://tiraweld.blogspot.com/2013/02/proses-las-smaw-shield-metal-arc-welding.html http://bookmarkstoolbarmostvisited.blogspot.com/2012/09/pengelasan-smaw.html
16
