Pengaruh Variasi Waktu an Resistance Spot Welding Dengan Metode Shunting Terhadap Marfologi Logam...

Jurusan Teknik MesinInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

Laporan Praktikum Las “Pengaruh variasi waktu pengelasanResistance Spot Welding dengan metode shunting terhadap

marfologi Logam Las”

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam industri otomotif, terutama dalam industri kendaraan roda empat atau

lebih sering digunakan proses pengelasan. Pada proses pengerjaan body mobil,

proses pengelasan seringkali menggunakan Resistance Spot Welding (RSW).

Proses yang sering digunakan yaitu Spot Welding, Seam Welding. Proses tersebut

dipilih, karena sebagian besar bahan yang dipakai dalam proses perakitan body

mobil adalah plat lembaran, sehingga apabila menggunakan proses las yang biasa

(SAW, SMAW, dan lain sebagainya), maka material tersebut akan mengalami

penurunan sifat mekanik karena ketebalan dari material yang rendah, selain itu

juga karena alasan ekonomis.

Bahan assembly body roda empat (car) berupa plat lembaran (sheet metal)

dan alasan ekonomis baik biaya maupun waktu pengerjaan inilah merupakan

faktor digunakannya resistance spot welding pada manufaktur roda empat (Car).

Dalam proses spot welding, parameter yang sering diubah biasanya arus, tekanan,

dan waktu pengelasan, namun perubahan tersebut tergantung dengan ketebalan

dari material. Oleh karena itu harus ada pemilihan parameter las yang baik untuk

ketebalan tertentu sehingga didapatkan hasil yang baik.

1




1.2 Permasalahan

Permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh

variasi waktu pengelasan (welding time) terhadap diameter dan tinggi nugget serta

mengetahui marfologi logam las berupa lebar haz (daerah haz), weld metal, base

metal.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian praktikum las ini adalah :

1. Untuk mengetahui pengaruh variasi waktu pengelasan (welding time)

terhadap tinggi nugget dan diameter nugget.

2. Untuk mengetahui marfologi logam las berupa lebar haz (daerah haz),

weld metal, base metal.

3. Mengaplikasikan teori resistance spot welding dengan kondisi yang

sebenarnya (kondisi praktek).

1.4 Batasan Masalah

Untuk mencegah pembahasan yang terlalu luas dan mempermudah penelitian,

maka penelitian praktikum las ini diberi batasan sebagai berikut :

1. Metode shunting (Penggunan Tang untuk penjepitan 2 material plat yang

akan di las menggunakan resistance spot welder).

2. Arus yang digunakan = 4000 Ampere.

3. Komposisi kimia material benda kerja homogen.

4. Menggunakan mesin las : Miller resistance spot welder, model : MPS-20.

2




BAB 2

DASAR TEORI

2.1 Prinsip Kerja

Resistance Spot Welding merupakan salah satu proses pengelasan dari

kelompok pengelasan menggunakan tahanan (resistance welding) dimana proses

penggabungan dari dua logam dihasilkan pada bagian permukaan sambungan

dengan cara panas yang dihasilkan oleh tahanan daripada proses kerja dengan

jalan arus listrik. Suatu gaya selalu diberikan pada proses tersebut sebelum,

selama, dan sesudah aplikasi dari arus listrik untuk membatasi area kontak las

pada permukaan sambungan dan pada beberapa aplikasi untuk menempa logam

lasan selama proses postheating.

Pada gambar 2.1 mekanisme pembentukan nugget dapat kita lihat bahwa pada

resistance welding, tahanan kontak khususnya pada permukaan sambungan

memanaskan area secara local dengan I2R atau Joule Heating, sehingga

menghasilkan peleburan dan pembentukan suatu (nugget).

Gambar 2.1 Mekanisme pembentukan nugget

3




Resistance Spot welding merupakan proses yang terdiri dari serangkaian

nugget diskrit yang diproduksi oleh adanya pemanasan akibat tahanan. Nugget

atau lasan diproduksi langsung dibawah electrode. Spot welding biasanya

membutuhkan akses pada kedua sisi dari benda kerja. Seperti yang telah

disebutkan sebelumnya bahwa, resistance spot welding merupakan proses yang

melibatkan suatu aplikasi dari arus listrik yang terkoordinasi serta tekanan

mekanik pada arah dan durasi waktu yang benar. Arus pengelasan harus melewati

dari electrode sampai benda kerja. Kontinuitasnya ditentukan oleh gaya yang

diberikan pada electrode.

Rangkaian proses tersebut pertama kali harus bisa membuat panas yang

cukup untuk menaikkan volume logam yang dibatas ke titik lebur. Logam ini lalu

didinginkan dengan tetap dibawah tekanan sampai logam tersebut memiliki cukup

kekuatan untuk memegang kedua bagian. Tekanan pada benda kerja sangat

penting. Pada saat benda kerja mengandung nugget cair, tekanan mencegah

nugget cair agar tidak keluar dari daerah nugget, sehingga tidak akan terjadi void.

Durasi dari dari arus pengelasan harus cukup singkat untuk mencegah panas yang

berlebihan pada muka electrode, sebab apabila terjadi maka electrode akan terikat

pada benda kerja dan akan menurunkan umur dari electrode. Berikut ini adalah

contoh sirkuit dari suatu mesin resistance spot welding di bawah ini :

4




Gambar 2.2 Skema dari sirkuit spot weding, typical single phase

Perlengkapan mesin las titik (Resistance Spot Welding) biasanya ditentukan

oleh desain dari joint, material, kebutuhan kualitas, jadwal produksi, dan

pertimbangan ekonomis. Mesin las Resistance Spot Welding (RSW) memiliki 3

elemen utama :

1. Sirkuit listrik yang terdiri dari trasformer las dan sirkuit sekunder dengan

elektrode yang menghantarkan arus ke benda kerja.

2. Sistem mekanik terdiri dari rangka mesin, dan mekanisme terkait untuk

memegang benda kerja dan memberikan gaya penekanan, biasanya dengan

mekanisme hidrolik, pneumatik.

3. Unit kontrol untuk menyalakan arus dan mengatur durasi waktu arus. Unit ini

juga berfungsi sebagai kontrol besar arus, sekuen pengelasan, dan waktu lain

yang ada dalam siklus pengelasan. Berikut gambar Mesin las titik tipe Rocker

Arm di bawah ini :

5




Gambar 2.3 Mesin las titik tipe Rocker Arm

2.1.1. Pembangkitan panas

Pada suatu konduktor listrik, jumlah dari panas bangkitan tergantung pada 3

faktor yaitu :

1. Arus

2. Tahanan dari konduktor (termasuk tahanan interface)

3. Durasi waktu dari arus (welding time)

Faktor ketiga (3) tersebut dapat dirumuskan menjadi persamaan :

Q = I2R t

6




Dimana Q = Panas yang dibangkitkan (Joule)

I = Arus (ampere)

R = Tahanan dari proses (ohm)

t = Durasi waktu dari arus (detik)

Panas yang dibangkitkan sebanding dengan kuadrat arus las dan berbanding

lurus dengan tahanan dan waktu. Bagian dari panas bangkitan digunakan untuk

pengelasan dan sebagian hilang disekeliling logam. Kombinasi dari arus yang

tinggi dan waktu pendek akan menghasilkan distribusi panas yang tidak

dikehendaki pada daerah las, sehingga terjadi pelelehan permukaan yang terputus

dan kerusakan pada electrode.

Suatu karakteristik dari las tahanan (Resistance Spot Welding) adalah

cepatnya panas pengelasan yang dapat diproduksi. Distibusi temperatur dari benda

kerja dan elektroda dapat dilihat pada gambar 2.4 di bawah ini :

Gambar 2.4 Distribusi temperatur dan tahanan dari proses spot welding

7




Dari gambar 2.4 dapat kita lihat bahwa sedikitnya ada 7 buah tahanan dalam

suatu proses spot welding yaitu :

1 dan 7, tahanan listrik dari elektroda dan material.

2 dan 6, tahanan kontak antara elektroda dan logam induk.Besarnya

tahanan ini tergantung pada kondisi permukaan dari logam induk dan

electrode, ukuran dan kontur dari permukaan electrode. Titik ini

merupakan titik dimana panas bangkitan tinggi, tapi permukaan logam

tidak mencapai temperatur fusi selama arus lewat karena tingginya

koduktivitas thermal elektrode yang tinggi dan electrode didinginkan

dengan air.

3 dan 5, tahanan total dari logam induk, dimana sebanding dengan

resistivitas dan tebal, serta berbanding terbalik dengan penampang area

dari jalur arus.

4, Tahanan pada daerah interface logam induk pada lokasi dimana lasan

akan dibentuk. Titik ini merupakan titik dengan tahanan terbesar, sehingga

merupakan titik terbesar dari panas yang dibangkitkan. Karena panas juga

dibangkitkan pada titik 2 dan 6, panas bangkitan pada titik 4 tidak hilang

pada electrode.

Panas pengelasan hanya diperlukan pada daerah interface pada logam induk,

dan panas yang dibangitkan didaerah lain harus diminimalisir. Ada beberapa

faktor yang bisa mempengaruhi pembangkitan panas, antara lain :

8




a. Arus Pengelasan

Pada persamaan Q = I2R t, arus memiliki efek yang paling besar pada proses

pembangkitan panas daripada tahanan dan waktu. Oleh karena itu arus

merupakan variable penting yang harus dikontrol. Ukuran nugget dari lasan

dan kekuatannya meningkat secara cepat seiring dengan meningkatnya

kerapatan arus (current density). Adanya kelebihan kerapatan arus akan

menyebabkan metal expulsion (akibatnya terjadi internal void), weld cracking,

sifat kekuatan mekanik yang lebih rendah. Adanya kelebihan arus akan

menyebabkan logam induk terlalu panas dan terjadi indentasi yang dalam,

serta terjadi overheating, dan penurunan kekuatan dari electrode.

b. Waktu Pengelasan

Laju dari pembangkitan panas haruslah sedemikian rupa sehingga lasan

dengan kekuatan yang cukup baik terproduksi tanpa mengakibatkan

terjadinya kelebihan panas dan penurunan kekuatan pada electrode. Jumlah

total panas yang diproduksi sebanding dengan waktu pengelasan. Panas yang

hilang terjadi pada daerah disekeliling logam induk dan pada electrode,

sebagian kecil hilang karena radiasi. Panas yang hilang ini akan meningkat

seiring dengan meningkatnyawaktu pengelasan dan temperatur logam.

c. Tekanan Pengelasan (welding pressure)

Tahanan R dalam persamaan pembangkitan panas dipengaruhi oleh tekanan

selama pengelasan melalui efek pada tahanan kontak pada didaerah interface

9




antara benda kerja. Tekanan pengelasan(welding pressure) dihasilkan oleh

gaya yang digunakan pada joint oleh electrode. Bila gaya electrode atau

welding pressure naik, maka kekuatan arus(amperage) akan naik dalam nilai

yang terbatas. Efek welding pressure pada panas bangkitan merupakan

kebalikan dari pernyataan diatas. Bila tekanan naik maka tahanan kontak dan

panas yang dibangkitkan pada daerah interface akan menurun.

d. Elektrode

Elektrode memainkan peranan yang vital dalam proses pembangkitan panas

karena electrode yang menghantarkan arus las pada benda kerja. Elektrode

harus memiliki konduktivitas listrik yang baik, kekuatan dan kekerasan yang

cukup baik untuk mencegah terjadinya deformasi pada muka electrode itu

sendiri, sebab deformasi tersebut dapat menyebabkan area kontak besar

sehingga rapat arus dan welding pressure turun.

e. Kondisi Permukaan

Kondisi permukaan dari benda kerja mempengaruhi pembangkitan panas

karena tahanan kontak terpengaruh oleh oksida, debu/kotoran, minyak dan

material asing lain yang ada pada permukaan. Sifat las-lasan yang paling

uniform dapat diperoleh jika permukaan benda kerja bersih.

10




f. Komposisi Logam

Resistivitas listrik dari suatu material secara langsung mempengaruhi

pemanasan tahanan selama pengelasan. Komposisi material menentukan

kalor jenis(specific heat), kalor laten fusi, dan konduktivitas thermal. Sifat-

sifat tersebut mempengaruhi jumlah kalor yang dibutuhkan untuk melelehkan

logam dan menghasilkan lasan.

2.1.2. Keseimbangan Kalor

Kesimbangan kalor muncul ketika penetrasi dalam dua benda kerja

diperkirakan sama. Keseimbangan kalor dipengaruhi oleh :

1. Konduktivitas listrik relatif dan konduktivitas panas dari logam yang

akan digabung.

2. Geometri relatif dari bagian-bagian pada daerah lasan

3. Konduktivitas listrik dan panas dari electrode

4. Geometri dari electrode.

Pemanasan akan menjadi tidak seimbang bila bagian yang akan dilas

memiliki perbedaan yang signifikan pada komposisi, ketebalan, ataupun

keduanya. Ketidakseimbangn ini dapat diminimalisir dengan desain benda kerja,

material dan desain dari electrode. Keseimbangan panas juga dapat ditingkatkan

dengan menggunakan waktus las yang terpendek dan arus terendah yang akan

menghasilkan las-lasan yang baik.

11




2.1.3. Disipasi Kalor

Selama pengelasan, panas yang hilang lewat konduksi dalam logam induk

dan electrode dapat dilihat pada gambar 2.5 di bawah ini :

Gambar 2.5 Disipasi panas selama pengelasan spot welding

Disipasi panas ini berlangsung pada laju yang bervariasi selama proses dan

setelahnya, sampai lasan telah dingin pada temperatur kamar. Proses disipasi ini

bisa dibagi menjadi 2 fase, yaitu :

1. Selama waktu dimana arus dijalankan

2. Setelah arus mati

Telah kita ketahui sebelumnya bahwa panas bangkitan berbanding terbalik

dengan konduktifitas listrik dari benda kerja. Konduktifitas listrik dan temperatur

dari logam induk menentukan laju daripada panas yang didisipasikan atau

dihantarkan dari daerah lasan.

12




Jika electrode tetap kontak dengan benda kerja setelah arus pengelasan mati,

maka akan mendinginkan weld nugget secara cepat. Laju disipasi panas pada

sekitar logam induk akan turun bila waktu pengelasan lebih lama, karena semakin

besar volume logam induk yang akan dipanaskan. Hal ini akan menurunkan

gradien temperatur antara logam induk dengan weld nugget. Apabila electrode

dilepaskan dari lasan terlalu cepat setelah arus dimatikan, maka akan timbul suatu

permasalahan. Pada plat lembaran yang tipis hal tersebut akan mengakibatkan

terjadinya excessive warpage. Biasanya lebih baik bila electrode tetap kontak

dengan benda kerja sampai lasan dingin ke temperatur kamar.

2.1.4. Siklus Pengelasan

Siklus pengelasan pada las titik pada dasarnya terdiri dari empat fase yaitu :

1. Squeeze time atau waktu penekanan.

Yaitu interval waktu antara penyalaan timer dan aplikasi pertama dari arus.

Interval waktu ini dibutuhkan untuk memastikan bahwa electrode sudah

kontak dengan benda kerja dan menghasilkan gaya electrode penuh

sebelum arus diaplikasikan.

2. Weld time atau waktu pengelasan

Waktu dimana arus las diaplikasikan pada benda kerja untuk membuat

lasan (pada single-impulse welding).

13




3. Hold time atau waktu penahanan

Waktu dimana gaya(penekanan) dipertahankan pada benda kerja setelah

arus berhenti. Selama tahap ini weld nugget akan membeku dan

didinginkan sampai memiliki kekuatan yang cukup baik.

4. Off time

Waktu dimana electrode dilepaskan dari benda kerja(lasan) dan benda

kerja dipindahkan ke posisi pengelasan selanjutnya. Tahap ini biasanya

dilakukan pada pengelasan berulang. Beriku gambar 2.6 siklus pengelasan

di bawah ini :

Gambar 2.6 Siklus pengelasan las titik (single impulse welding)

2.1.5. Arus Pengelasan

Pada proses las titik, arus yang digunakan dapat berupa arus searah (DC) atau arus

bolak-balik (AC). Mesin las akan mengubah saluran daya menjadi tegangan

rendah, dengan daya arus pengelasan yang tinggi. Beberapa aplikasi

14




menggunakan arus bolak-balik (AC) single phase yang sama dengan frekwensi

saluran daya, biasanya 60 Hz. Arus searah (DC) digunakan untuk proses yang

memerlukan arus yang tinggi karena beban dapat diseimbangkan dengan kabel

daya 3-fase. Pada percobaan kali ini mengunakan mesin dengan arus AC.

2.1.6. Waktu Pengelasan

Waktu dimana arus dinyalakan atau weld time dikontrol dengan

menggunakan system elektronik, mekanik, manual atau pneumatic. Waktu secara

umum memiliki jangkauan tertentu mulai dari one half cycle (1/120 detik) untuk

setiap plat lembaran sangat tipis sampai dengan beberapa detik untuk plat

lembaran tebal. Weld time ada 2 sistem, yaitu Single impulse welding dan

Multiple impulse welding. Single Impulse Welding merupakan penggunaan satu

arus secara berkesinambungan untuk membuat satu lasan. Sedangkan Multiple

Impulse Welding terdiri dari dua atau lebih arus yang dipisahkan dengan cool tim.

2.1.7. Gaya Elektrode (Penekanan)

Penyelesaian dari sirkuit listrik yang mengalir dari electrode ke benda kerja

dipastikan dengan penerapan gaya electrode. Gaya ini dihasilkan oleh system

hidrolik, pneumatic, magnetic, atau mekanik. Pada mesin yang dipakai untuk

percobaan menggunakan system hidrolik.Tekanan yang dihasilkan pada daerah

interfase tergsntung dari luasan muka electrode yang kontak dengan benda kerja.

Fungsi dari gaya atau tekanan ini adalah :

15




1. Membawa beragam interfase menjadi kontak yang yang rapat.

2. Mengurangi tahanan kontak awal pada daerah interfase

3. Menekan pengeluaran paksa(expulsion) dari logam lasan cair dari

daerah joint

4. Mengkonsolidasi weld nugget.

Gaya-gaya yang bisa dipakai selama pengelasan dapat berupa :

1. Gaya konstan

2. Kompresi awal dan gaya

3. Kompresi awal, gaya elektrode, dan gaya forging

4. Gaya electrode dan gaya forging

2.1.8. Elektroda

Elektrode las titik mempunyai fungsi sebagai berikut :

Menghantarkan arus listrik ke benda kerja

Mengirimkan gaya ke benda kerja

Mendisipasikan sebagian panas dari daerah lasan

Bahan dari electrode spot ini digunakan material yang nilai tahanan terhadap

arus lebih kecil dari pada logam yang akan dilas. Karena electrode ini bersentuhan

dengan benda yang akan dilas maka electrode ini dilengkapi dengan sistem

pendingin agar elektrode tidak terlalu panas. Pemilihan elektrode ini telah

distandarkan oleh RWMA (Resistance Welding Manufacturer Association), misal

16




E – X-X-X, huruf pertama menerangkan bentuka dari ujung elektrode spot, angka

pertama menunjukkan kelas paduan, angka kedua menunjukkan keruncingan

elektrode, angka terakhir menunjukkan panjang tambahan ¼ inci dari elektrode.

Adapun tabel jenis elektroda sebagai berikut :

Tabel 2.1 RWMA (Resistance Welding Manufacturer Association) alloy class

Group Class Coduktivity Hardness Tensile Compressive

(%) Rockwell (psi)

A 1 80 65 B 60 K

2 75 75 B 65 K

3 45 90 B 100 K

4 20 33 C 140 K

5 10 s/d 15 65 S/D 85 B 65 S/D 75 K

B 10 35 72 B 135 K

11 28 94 B 160 K

12 27 98 B 170 K

13 30 69 B 200 K

14 30 85 B 200 K

17




2.1.9. Daerah Hasil dari Las Titik

Fitur yang dibentuk pada las tahan titik terdiri dari tiga bagian daerah. Bagian

tengah, dalam daerah interfase yang telah leleh membentuk suatu struktur tipikal

dari daerah fusion disebut weld nugget. Disekeliling nugget adalah HAZ (Heat

Affected Zone), menunjukkan logam induk yang mengalami siklus pemanasan dan

pendinginan. Permukaan luar dari plat lembaran menunjukkan indentasi akibay

tekanan dari elektroda. Redukasi ketebalan pada titik ini tidak boleh lebih dari 10

% pada kondisi normal.

Gambar 2.7. Daerah hasil pengelasan las titik

A.Kelebihan dan Kekurangan Las Titik

Keuntungan utama dari las tahanan titik adalah kecepatannya yang tinggi

dan kemampuan adaptasi yang baik untuk otomasi dalam assembly logam

lembaran dengan laju produksi yang tinggi. Las titik juga ekonomis dalam banyak

operasi job-shops, karena lebih cepat dari proses las biasa dan tidak membutuhkan

keahlian dalam memakai las titik.

18




B.Sedangkan kerugian atau kekurangan sebagai berikut :

1. Proses pembongkaran untuk maintenance atau perbaikan sangat sulit

2. Lap joint menambah berat dan ongkos material dati produk bila

dibandingkan dengan butt joint.

3. Ongkos perlengkapan pada umumnya lebih tinggi dari las listrik

4. Waktu yang pendek, dan kebutuhan listrik arus tinggi membuat

kebutuhan kabel listrik tertentu, terutama pada mesin las single phase

5. Lasan memiliki kekuatan tarik dan fatigue yang rendah.

2.1.10. Baja Karbon Rendah

Baja adalah paduan yang paling banyak digunakan oleh manusia, dikarenakan

jenis dan bentuknya sangat banyak Mengingat luasnya pengguanaa maka baja

banyak diklasifikasikan menurut keperluan. Sifat baja banyak ditentukan oleh

kadar karbonnya disamping juga oleh unsur paduannya.

Baja karbon rendah mempunyai kadar kabon sampai dengan 0,25%. Sangat

luas pemakaiannya sebagai konstruksi umu, untuk baja profil, baja tulangan

beton, plat lembaran, dan lain sebagainya.

Beberapa sifat baja karbon rendah diantaranya adalah mudah dibentuk baik

dengan pengerolan maupun pengepresan, sangat korosif, dan pada pengelasan

mempunyai kepekaan retak yang rendah dibandingkan baja karbon lainya.

Pada percobaan kali ini digunakan baja karbon rendah bentuk plat lembaran

dengan kadar karbon 0,06 %.

19




2.1.11. Cacat pada Hasil Lasan

Cacat yang sering terjadi pada proses las titik antara lain :

1. Diskontinuitas internal, meliputi crack/retak, porositas, kavitasi akibat

penyusutan. Cacat ini terjadi akibat gaya elektroda yang terlalu rendah dan

arus las terlalu tinggi. Namun cacat ini tidak menimbulkan efek yang terlalu

buruk pada kekuatan fatigue bila terletak pada tengah-tengah weld nugget.

2. Penetrasi yang kurang sempurna, baik itu kelebihan maupun kekurangan

penetrasi. Cacat ini disebabkan oleh arus yang terlalu kecil, terlalu pendek

waktu pengelasan, gaya tekan yang besar, dan ujung elektroda yang sudah aus.

20




BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Diagram Alir Percobaan

Berikut diagram alir percobaan dibawah ini :

Gambar 3.1 Diagram alir percobaan

3.2 Persiapan Material

Material yang digunakan baja karbon rendah bentuk plat lembaran. Sebagai

benda kerja harus dipersiapkan sedemikian rupa sehingga hasil yang didapatkan

baik. Persiapan yang dilakukan antara lain :

21




Pemotongan material awal dengan ukuran yang sesuai dengan standar .

Ketebalan spesimen 1 mm, maka dimensi spesimen yang dipakai mengikuti

kriteria ke 3 yaitu :

- W = 35 mm

- L = 135 mm

- T = 1 mm

Dimana : W = lebar

L = panjang

T = tebal

Gambar 3.2 Dimensi spesimen las titik

Pembersihan permukaan material dari kotoran seperti karat, oli, dan lain

sebagainya dengan menggunakan kertas gosok.

22




3.3 Persiapan Mesin Las

Mesin spot welding yang digunakan milik lab Metalurgi Teknik Mesin ITS

dengan spesifikasi sebagai berikut :

Mesin Spot Welding : Miller Resistance Spot Welder, Single phase

Model MPS-26 AFT, Serial no JB 530570

Voltage : 230 V

Amps : 90 A

Single-phase : 60 Hz

OCV : 3.5

20 kVA at 50 % duty cycle

Tong size : 12” dengan max 13250 A/detik

Gambar 3.3 Mesin Resistance Spot Welder

23




Sebelum mesin las dipakai, harus dibersihkan terlebih dahulu debu – debu

pada semua sistem yang bekerja agar tidak menghambat proses. Muka elektrode

dibersihkan dari kotoran agar tidak menghambat laju penghantaran arus.

Pemasangan selang untuk cooling water pada elektrode, pengecekan air supply

pada kompresor dan minyak hidrolik pada sistem penekanan. Serta pengecekan

sistem kontrol seperti besar arus, weld time, squeeze time, pedal las apakah semua

berfungsi dengan baik.

3.4 Pengelasan Material dengan Resistance Spot Welding

Pengelasan material dengan menggunakan 2 variasi parameter sebagai berikut :

A.Variasi Tetap Pengelasan :

1. Arus = 4000 A

2. Hambatan = 0,01 Ohm

3. Menggunakan = metode Shunting

4. Material = Plat besi galvanish (Thickness = 1 mm)

B.Variasi Berubah pada pengelasan :

Waktu pengelasan dengan 3 variasi yaitu :

1. Plat 1 menggunakan waktu (t) = 1 detik



24




3.5 Pengamatan Etsa Makro

Pengamatan Etsa makro dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan

gambar atau visual daerah-daerah batas pada logam las (weld metal), HAZ (Heat

Affected Zone), logam induk (Base metal), pada spesimen hasil proses pengelasan.

Langkah-langkah yang diperlukan untuk mendapatkan Etsa makro adalah sebagai

berikut :

1. Cutting atau pemotongan

Tujuan dari pemotongan ini adalah untuk mempermudah proses

grinding dan polishing. Pemotongan dilakukan dengan

menggunakan gergaji manual, lalu diproses lagi dengan

menggunakan gerinda tangan untuk mendapatkan permukaan yang

rata.

2. Grinding

Spesimen digosok pada mesin polisher dengan menggunakan

kertas gosok dari grid 120, 240, 320, , 400, 500, 600, 800, 1000

hingga 1500.

3. Etching

Untuk mengamati struktur makro dari spesimen, dilakukan proses

etsa. Spesimen dicelupkan pada larutan 95% Aquades 5% HNO3

selama 3-5 detik.

4. Pemotretan

Spesimen yang telah dietsa, dikeringkan baru kemudian di foto

dengan kamera digital.

25




BAB 4

ANALISA PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan

Berikut hasil visual penampang melintang ketiga bahan material tersebut dengan

variasi waktu pengelasan, tampak bahwa semakin besar waktu pengelasan, maka

semakin besar pula luasan area yang terkena dari pengaruh pengelasan resistance

spot welding :

Gambar 4.1 Hasil visual penampang melintang pada 3 bahan material pengelasan

4.1.1. Analisa hasil percobaan dengan variasi waktu pengelasan = 1 detik

Hasil pengelasan pada plat 1 menggunakan variasi waktu pengelasan yaitu 1

detik, dengan I = 4000 A dengan penampang melintang maka dapat di ukur luasan

area yang terkena pengelasan resistance spot welding, dimana didapat data

pengukuran luasan area yang terkena pengelasan sesuai gambar di bawah ini :

26




(a). (b).

Gambar 4.2 Visual hasil pengelasan pada plat 1 secara penampang melintang

Dari gambar diatas didapat, data pengukuran luasan area secara penampang

melintang, daerah yang terkena pengelasan yaitu :

Diameter area yang terkena pengelasan = 3 mm sesuai gambar 4.2 (a).

Tinggi area yang terkena pengelasan = 2 mm sesuai gambar 4.2 (b).

Setelah dilakukan proses pemotongan bidang yang terkena pengelasan, maka

dilakukan proses Etsa makro. Berikut hasil gambar visual dari proses etsa makro :

Gambar 4.3 Visual hasil pengelasan pada plat 1 setelah proses etsa makro

27




Dari gambar diatas didapat, data pengukuran marfologi logam las berupa

batas daerah dari logam induk, HAZ, logam las, yaitu :

Diameter nugget (logam las) : 3 mm

Tinggi nugget : 1 mm

Lebar HAZ (Heat affected zone) : 1 mm (sisi kanan dan sisi kiri)


Hasil pengelasan pada plat 2 menggunakan variasi waktu pengelasan yaitu

2 detik, dengan I = 4000 A dengan penampang melintang maka dapat di ukur

luasan area yang terkena pengelasan resistance spot welding, dimana didapat data


(a). (b).






28









Diameter nugget (logam las) : 2,5 mm

Tinggi nugget : 2 mm

Lebar HAZ (Heat affected zone) : 1,25 mm (sisi kanan dan sisi kiri)


Hasil pengelasan pada plat 3 menggunakan variasi waktu pengelasan yaitu 3

detik, dengan I = 4000 A dengan penampang melintang maka dapat di ukur luasan

area yang terkena pengelasan resistance spot welding, dimana didapat data


29




(a). (b).











30




Diameter nugget (logam las) : 2 mm

Tinggi nugget : 1,5 mm

Lebar HAZ (Heat affected zone) : 1,5 mm (sisi kanan dan sisi kiri)

4.1.4 Analisa waktu pengelasan fungsi Nugget

Dari ketiga (3) visual hasil pengelasan dengan perbedaan waktu pengelasan

yaitu (1, 2, 3) detik, dengan dilakukan pengukuran diameter nugget, tinggi nuget,

daerah heat affected zone (HAZ), dapat disimpulkan fungsi nugget terhadap

waktu pengelasan sesuai gambar grafik dibawah ini :

Gambar 4.8 Grafik variasi waktu pengelasan = f(nugget)

Dari data grafik diatas berdasarkan pengamatan yaitu : waktu pengelasan

semakin besar, maka diameter nugget semakin rendah, sehingga berbanding

terbalik antara waktu pengelasan dengan diameter nugget. Waktu pengelasan juga

faktor dari tinggi nugget, akan tetapi kenaikan atau penurunan tinggi nugget tidak

dapat diprediksi yang berbanding dengan waktu pengelasan.

31




4.1.5 Analisa waktu pengelasan fungsi heat affected zone (HAZ)

Sedangkan dapat dilihat juga pada gambar di bawah grafik waktu pengelasan

fungsi dari lebar heat affected zone (HAZ) :

Gambar 4.9 Grafik variasi waktu pengelasan = f(lebar HAZ)

Pada grafik diatas memperlihatkan bahwa waktu pengelasan merupakan

faktor pada lebar HAZ, dimana Waktu pengelasan semakin tinggi maka semakin

besar lebar HAZ (mm), dan sebaliknya. Sehingga waktu pengelasan berbanding

lurus dengan lebar HAZ (mm).

4.1.6 Analisa perhitungan Heat Input

Heat input yaitu suatu besaran energi yang digunakan untuk mencairkan

bahan logam sesaat atau mencairkan bahan logam agar dapat bisa menyambung

dengan bahan logam lain. Dimana rumus dari heat input untuk pengelasan

resistance spot welding yaitu :

32




H=I 2 . R . t

Keterangan :

H = Heat input (Joule)

I = Arus (Ampere)

R = hambatan (ohm)

t = waktu pada saat arus mengalir (detik)

Berikut perhitungan heat input untuk ketiga (3) plat di bawah ini :

1. Plat 1 dengan variasi waktu pengelasan (t) = 1 detik, I = 4000 A,

R = 0,0001Ω

H=I 2 . R . t

H=40002 A .0,0001 Ω . 1 s=1600 Joule


R = 0,0001Ω

H=I 2 . R . t

H=40002 A .0,0001 Ω . 2 s=3200 Joule


R = 0,0001Ω

H=I 2 . R . t

H=40002 A .0,0001 Ω . 1 s=4800 Joule

33




1 2 31000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Grafik waktu pengelasan = f (Heat input)

Heat input

Waktu pengelasan spot welding (detik)

Heat Input (joule)

Gambar 4.10 Grafik variasi waktu pengelasan = f(Heat Input)

Pada grafik diatas terlihat bahwa waktu pengelasan merupakan faktor dari

heat input, semakin tinggi waktu pengelasan maka semakin besar heat input yang

terjadi, dan sebaliknya, sehingga waktu pengelasan berbanding lurus dengan

faktor heat input sesuai dengan rumus :

H=I 2 . R . t

34




BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari praktikum las resistance spot welding yang telah dilakukan dengan

analisa-analisa yang telah di bahas maka dapat disimpulkan yaitu :

1. Waktu pengelasan merupakan faktor dari diameter dan tinggi nugget,

semakin tinggi waktu pengelasan, maka semakin rendah diameter nugget.

Sebaliknya di dalam teori menjelaskan bahwa semakin besar waktu

pengelasan, arus pengelasan, seharusnya diameter nugget juga semakin

besar pula, ini dikarenakan proses pemotongan spesimen untuk dilakukan

etsa makro tidak tepat pada posisi tengah dari luasan area yang terkena

pengelasan.

2. Waktu pengelasan juga faktor dari tinggi nugget, akan tetapi kenaikan atau

penurunan tinggi nugget tidak dapat diprediksi yang berbanding dengan

waktu pengelasan. Sebaliknya di dalam teori menjelaskan bahwa semakin

besar waktu pengelasan, arus pengelasan, seharusnya tinggi nugget juga

semakin besar pula mengikuti diameter nugget yang semakin besar pula

dikarenakan heat input yang diberikan semakin besar pula, sehingga energi

yang diberikan untuk pengelasan semakin besar, sesuai dengan gambar 4.1

hasil visual penampang melintang pada 3 bahan material pengelasan.

35




3. Waktu pengelasan berpengaruh pada heat input, semakin tinggi waktu

pengelasan semakin besar heat input, dan sebaliknya sehingga berbanding

lurus antara waktu pengelasan dengan heat input.

4. Waktu pengelasan berpengaruh pada lebar HAZ, semakin tinggi waktu

pengelasan semakin besar lebar HAZ (mm), dan sebaliknya. Sehingga

waktu pengelasan (detik) berbanding lurus dengan lebar HAZ (mm).

5.2 Saran

1. Proses pemotongan material spesimen yang telah di lakukan pengelasan

menggunakan resistance spot welding sebiknya harus sangat hati-hati dan

posisi pemotongannya diharapkan ¼ dari luasan area yang terkena

pengelasan, ini dikarenakan luasan area pada sisi tengah jangan sampai

terpotong untuk melihat batas daerah luasan dari heat affected zone

(HAZ), logam las (weld metal), logam induk (base metal).

36




DAFTAR PUSTAKA

1. Khan, Md ibrahim. 2007. Welding science and technology. Prof. And

head mechanical engineering department faculty of engineering

Integral University Lucknow. New age publisher.

2. http://www.koyogiken.co.jp/english/spot/spot_5.html

3. www.millerwelds.com (handbook for resistance spot welding,

resistance.pdf)

37

http://www.millerwelds.com/

http://www.koyogiken.co.jp/english/spot/spot_5.html

Pengaruh Variasi Waktu an Resistance Spot Welding Dengan Metode Shunting Terhadap Marfologi Logam...

Documents

Transcript of Pengaruh Variasi Waktu an Resistance Spot Welding Dengan Metode Shunting Terhadap Marfologi Logam...