BAB 4 SAMBUNGAN LAS Sambungan las (welding joint) merupa merupakan kan jenis jenis sambun sambungan gan menghasilkan kekuatan sambungan yang besar.
tetap. tetap. Sambun Sambungan gan las
Proses pengelasan secara umum dibedakan menjadi dua kelompok besar yaitu : • Las dengan dengan menggu menggunak nakan an panas panas saja saja at au Fusion Welding (cair/lebur) Welding (cair/lebur) yang meliputi thermit welding, welding, gas welding atau welding atau las karbit/las asitelin dan electric welding (las welding (las listrik). • Las dengan menggunakan panas dan tekanan atau Forge Welding (tempa). Welding (tempa).
Gambar 1. Skema Pengelasan Cara kerja pengelasan : • Bend Benda a ker ker ja yang yang akan akan disa disamb mbun ung g disi disiap apk k an terl terleb ebih ih dahu dahulu lu meng mengik ikut utii bent bentuk uk sambungan yang diinginkan. • Pengel Pengelasa asan n dilaku dilakukan kan dengan dengan memana memanas s kan materi material al pengi pengi si (penya (penyambu mbung) ng) sampai sampai melebur (mencair). • Material pengisi berupa material tersendiri (las asitelin) atau berupa elektroda (las listrik). • Setelah didinginkan maka material yang dilas akan tersambung oleh material pengisi.
Tipe Sambungan Las a. Lap joint atau fillet joint : overlapping plat, dengan beberapa cara : • Single transverse fillet (las pada satu sisi) :melintang • Double transverse fillet (las pada dua sisi) • Parallel fillet joint (las paralel)
Gambar 4. Tipe Las Lap Joint b. Butt Joint - Pengelasan pada bagian ujung dengan ujung dari plat. - Pengelasan jenis ini tidak disarankan untuk plat yang tebalnya kurang dari 5 mm - Untuk plat dengan ketebalan plat (5 – 12,5) mm bentuk ujung yang disarankan adalah : tipe V atau U.
Perhitungan Kekuatan Las a. Kekuatan transverse fillet welded joint
Gambar 7. Tipe Las Sudut Jika t : tebal las L : panjang lasan Throat thickness, BD : leg sin 450 = t = 0.707 t 2
A : Luas area minimum dari las (throat weld) = throat thickness x length of weld =
t x L = 0.707 t x L 2
A : luas lasan minimum = t x L = 0,707 t x L 2
Jika ⎯τ : tegangan geser ijin bahan las •
Gaya geser maksimum single paralel fillet :
Fs = •
txL 2
x τ = 0,707 x t x L x ⎯τ
Gaya geser maksimum double paralel fillet : t xL Fs = 2 x τ = 1,414 x t x L x ⎯τ 2
Hal yang perlu diperhatikan dalam desain adalah : • •
Tambahkan panjang 12,5 mm pada lasan untuk keamanan. Untuk gabungan par alel dan transverse fillet (melintang), kekuatan las an merupakan jumlah kekuatan dari paralel dan transverse. Ftotal = Fparalel + Ftranverse
c. Kekuatan butt joint weld • •
Digunakan untuk beban tekan /kompensi Panjang leg sama dengan throat thickness sama dengan thickness of plates (t)
Tegangan Sambungan Las Tegangan pada sambungan la s, sulit dihitung k terprediksikan, misalnya : • Homogenitas bahan las/elektroda • Tegangan akibat panas dari las • Perubahan sifat-sifat fisik.
arena va riabel dan parameter tidak
Dalam perhitungan kekuatan diasumsikan bahwa : • Beban terdistribusi merata sepanjang lasan • Tegangan terdistribsi merata Tabel 2. Harga Tegangan Sambungan Las Dengan Beberapa Electrode Dan Beban Tipe Las
Bare Electrode Steady (MPa)
Fillet welds (all types) Butt welds a. Tension b. Compression c. Shear
Covered Electrode
Fatigue (MPa)
Steady (MPa)
Fatigue (MPa)
80 90 35
21
98 110
35 55
100 55
35 21
125 70
55 35
Faktor Konsentrasi Tegangan Las Konsentrasi tegangan (k) untuk static loading and any type of joint, k = 1 Tabel 3. Faktor Konsentrasi Tegangan Untuk Beban Fatigue No. 1.
Tipe Las Reinforced butt welds
Faktor k 1,2
80 x 106 = 1,414 . 10 .L . 55
L =
80 x 10
6
= 103 mm
1,414 x 10 x 55
Ltot = 103 + 12,5 = 115,5 mm. 2. Dua plat baja lebar 10 cm, tebal 1,25 cm dilas dengan cara double transverse fillet weld. Tegangan tarik maksimum tidak boleh melebihi 700 kg/cm 2. Hitung panjang dari las an untuk kondisi beban statis dan dinamis. Jawab : Diketahui : b = 10 cm t = 1,25 cm σt max = 700 kg/cm2 = 7 000 N/cm2 a. Panjang total lasan untuk beban statis (double transverse fillet weld) •
Fmax yang dapat diterima plat : Fmax = σt max . A = 7 000 . b . t = 7000 . 10 . 1,25 = 87 500 N
•
F = 1,414 . t . L . σt max 87 500 = 1,414 . 1,25 .L . 7000 L =
87 500 1,414 x 1,25 x 7000
= 7,07 cm
3. Plate lebar : 100 mm, tebal 12,5 mm disambung deng an las parallel fillet welds. Beban pada plat 50 kN. Hit ung panjang lasan jika tegang an geser maksimum tidak boleh melebihi 56 N/mm2. Hitung dalam beban statis dan dinamis. Jawab : Diketahui : Lebar plat, b = 100 mm t = 12,5 mm F = 50 kN = 5 000 N τmax = 56 N/mm2 a. Panjang lasan untuk beban statis (parallel fillet welds): F = 2. t . L . τ F 5000 = 50,5 mm = L= 2 . t .τ 2 . 12,5 . 56 Panjang Ltotal = L + 12,5 mm = 50,5 + 12,5 = 63 mm b. Panjang lasan untuk beban dinamis. •
Faktor konsentrasi tegangan (k) parallel fillet = 2,7
•
Tegangan geser ijin, τ =
τ
=
k •
F =
L= •
56 2,7
2 = 20,74 N/mm
2. t . L . τ
F 2 . t .τ
=
5000
= 136,4 mm
2 x 12,5 x 20,74
Ltotal = L + 12,5 mm = 136, + 12,5 = 148,9 mm
4. Sebuah plat dengan lebar 75 mm dan tebal
12,5 mm di sambung dengan plat lain
•
•
F2 = 1,414 x t x L2 x τ = 1,414 x 12,5 x L2 x 56 = 990 L 2 Beban maksimum (total) : Ftot = F1 + F2 65 625 = 38 664 + 990 L2 L2 = 27,2 mm Panjang lasan setiap parallet fillet = 27,2 + 12,5 = 39,7 mm
b. Panjang lasan setiap parallel filet untuk Beban Fatigue: • Faktor konsentrasi tegangan transverse weld = 1,5 • Faktor konsentrasi tegangan parallel fillet weld = 2,7 • Tegangan tarik ijin : σ = 70 / 1,5 = 46,7 MPa • Tegangan geser ijin : τ = 56 / 2,7 = 20,74 MPa • Beban yang dapat diterima single transverse weld : F1 = 0,707 x t x L1 x σ = 0,707 x 12,5 x 62,5 x 46,7 = 25 795 N •
Beban yang dapat diterima double parallel fillet weld : F2 = 1,414 x t x L2 x τ = 1,414 x 12,5 x L2 x 20,74 = 336 L2
•
Beban maksimum (total) : Ftot = F1 + F2 65 625 = 25 795 + 366 L 2 L2 = 108,8 mm
•
Panjang lasan setiap parallet fillet = 108,8 + 12,5 = 121,3 mm
