Pengelasan pada Beberapa Jenis Logam

PENGELASAN PADA BEBERAPA JENIS LOGAM


1. Pengelasan Baja Tahan Karat (Stainless Steel)

a. Klasifikasi Baja Tahan Karat

• Hal-hal umum

Baja tahan karat termasuk dalam baja paduan tinggi yang

tahan terhadap korosi, suhu tinggi dan suhu rendah. Disamping itu

juga mempunyai ketangguhan dan sifat mampu potong yang

cukup. Karena sifatnya, maka baja ini banyak digunakan dalam

reaktor atom, turbin, mesin jet, pesawat terbang, alat rumah tangga

dan lain-lainnya.

Secara garis besar baja tahan karat dapat dikelompokkan dalam

tiga jenis, yaitu, jenis ferit, jenis austenik, jenis martensit.

Gambar 1.1. Komposisi kimia, sifat mekanik dan sifat sifat fisik dari baja tahan

karat

1


• Sifat baja tahan karat

Baja tahan karat mempunyai sifat yang berbeda baik dengan

baja karbon maupun dengan baja paduan rendah yang mana sangat

mempengaruhi sifat sifat mampu lasnya. Komposisi kimia dan

sifat-sifat mekanik, serta sifat fisik maupun dengan baja paduan

rendah yang mana sangat mempengaruhi sifat sifat mampu lasnya.

Paduan utama dari baja tahan karat Cr atau Cr dan Ni dengan

sedikit tambahan unsure lain seperti Mo, Cu, dan Mn. Dari sifat

fisiknya yang menunjukkan bahwa koeffisien muainya kira-kira

1,5 kali baja lunak, maka dalam pengelasan baja tahan karat akan

terjadi perubahan bentuk yang lebih besar.

Sebagai contoh dari kekuatan tarik baja tahan karat pada suhu

tinggi dapat dilihat pada gambar 1.1., sedangkan untuk kekuatan

mulurnya (1% dalam 10.000 jam) ditunjukkan dalam gambar 1.2.

Gambar 1.2. Kekuatan baja tahan karat pada suhu tinggi.

2


Gambar 1.3. Kekuatan mulur(Creep) dari baja tahan karat (10.000 jam, 1%)

b. Pengelasan Pada Baja Tahan Karat (Stainless Steel)

• Hal-hal umum

Pengelasan dengan elektrode terbungkus, las MIG dan las TIG

adalah cara yang banyak digunakan dalam pengelasan baja tahan

karat pada waktu ini. Disamping itu kadang-kadang digunakan

juga las busur redam, las sinar elektron dan las resistensi listrik.

Karena baja tahan karat adalah baja paduan tinggi, maka jelas

bahwa kualitas sambungan lasnya sangat dipengaruhi dan menjadi

getas oleh panas dan atmosfer pengelasan. Sifat mampu las dari

masing-masing jenis baja tahan karat akan dijelaskan berikut:

• Sifat mampu las baja tahan karat:

1. Baja tahan karat jenis Martensit

Baja ini dalam siklus pemanasan dan pendinginan selama

proses pengelasan akan membentuk martensit yang keras dan

eddc3getas sehingga sifat mampu lasnya kurang baik. Dalam

mengelas baja tahan karat jenis ini harus diperhatikan dua hal

yaitu:

3


Harus diberikan pemanasan mula sampai suhu antara 200 -

400°C dan suhu antara pengelasan lapisan harus ditahan

jangan sampai terlalu dingin.

Segera setelah selesai pengelasan suhunya harus ditahan

antara 700 - 800°C untuk beberapa waktu.

2. Baja tahan karat jenis ferit

Baja tahan karat jenis ferit sangat sukar mengeras, tetapi

butirnya mudah menjadi kasar yang menyebabkan ketangguhan

dan keuletannya menurun. Penggetasan biasanya terjadi pada

pendinginan lambat dari 600°C ke 400°C. Karena sifatnya ini

maka pada pengelasan baja ini harus dilakukan pemanasan

mula antara 70 sampai 100°C untuk menghindari retak dingin

dan pendinginan dari 600°C ke 400°C harus terjadi dengan

cepat untuk menghindari penggetasan seperti yang diterangkan

diatas.

3. Baja tahan karat Austenit

Baja tahan karat jenis ini mempunyai sifat mampu lasa yang

lebih baik bila dibandingkan dengan kedua jenis yang lainnya.

Tetapi walaupun demikian pada pendinginan lambat dari

680°C ke 480°C akan terbentuk karbit khrom yang mengendap

diantara butir, seperti pada gambar 1.3. dibawah ini.

Gambar 1.4. Endapan antar butir karbid khrom dari baja 18

Cr-8 Ni

4


Endapan ini terjadi pada suhu sekitar 650°C dan meyebabkan

penurunan sifat tahan karat dan sifat mekaniknya. Sifat

mekanik dan sifat tahan karat dari logam las sangat dipengaruhi

oleh komposisi kimia dan struktur. Hubungan antara komposisi

kimia dalam bentuk ekivalen Ni dan ekivalen Cr serta struktur

mikro yang terjadi ditunjukkan dengan diagran Scaeffler dalam

gambar 1.4. dibawah ini.

Gambar 1.5. Diagram Schaeffler dari logam lasan dalam pengelasan baja tahan

karat.

Karena semua jenis baja tahan karat dalam pengelasan akan

mengalami penggetasan dan peretakan, maka harus dijaga agar

logam las selalu terletak pada daerah aman dalam

gambar1.3.(daerah E R 308). Struktur Austenit akan menjurus

pada terbentuknya retak panas seperti yang ditunjukkan dalam

gambar 1.4. Tetapi retak panas ini sangat berkurang apabila

austenit mengandung lebih dari 4% ferit. Dengan sifat diatas

maka dalam pengelasan baja tahan karat austenit hendaknya:

pertama jangan dilakukan pemanasan mula tetapi dihindari

terjadinya masukan panas yang tinggi sehingga tidak terjadi

pengendapan antar butir dari karbid-khrom; kedua sebaiknya

digunakan elektrode jenis Nb, Ti atau karbon rendah (C ≤

5


0,03%) dan ketiga dipilih elektrode yang menghasilkan struktur

logam las pada daerah aman dari diagram Schaeffler.

Gambar 1.6. Jenis retak panas dalam logam lasan SUS. 43.

2. Pengelasan Aluminium Dan Paduan Aluminium

a. Klasifikasi Aluminium dan Paduannya Serta Sifatnya Dalam

Pengelasan.

Klasifikasi Aluminium dan Paduan Aluminium.

o Hal-hal umum

Aluminium dan paduan aluminium termasuk logam ringan

yang mempunyai kekuatan tinggi, tahan terhadap karat dan

merupakan konduktor listrik yang cukup baik. Logam ini

dipakai secara luas dalam bidang kimia, listrik, bangunan,

transportasi, dan alat-alat penyimpanan. Kemajuan akhir-akhir

ini dalam teknik pengelasan busur listrik dengan gas mulia

menyebabkan pengelasan aluminium dan paduannya menjadi

sederhana dan dapat dipercaya. Karena hal ini, maka

penggunaan aluminium dan paduannya didalam banyak bidang

telah berkembang. Paduan aluminium dapat diklasifikasikan

dalam tiga cara, yaitu: berdasarkan pembuatan, dengan

6


klasifikasi paduan cor dan paduan tempa, berdasarkan

perlakuan padan dengan klasifikasi, dapat dan tidak dapat

diperlaku-panaskan dan cara ketiga yang berdasarkan unsur-

unsur paduan. Berdasarkan klasifikasi ketiga ini aluminium

dibagi dalam tujuh jenis yaitu: jenis Al murni, jenis Al-Cu,

jenis Al-Mn, Al-Si, jenis Al-Mg, jenis Al-Mg, dan jenis Al-Zn.

o Paduan yang dapat dan tidak dapat diperlaku-panaskan

Paduan yang dapat diperlaku-panaskan adalah paduan

dimana kekuatannya dapat diperbaiki dengan pengerasan dan

penemperan, sedangkan paduan yang tidak dapat diperlaku-

panaskan kekuatannya hanya dapat diperbaiki dengan

pengerjaan dingin. Pengerasan pada paduan aluminium yang

dapat diperlaku-panaskan tidak karena adanya transformasi

martensit seperti dalam baja karbon tetapi karena adanya

pengendapan halus fasa kedua dalam butir kristal paduan.

Karena proses ini maka pengerasan pada paduan aluminium

disebut sebagai pengerasan endap atau pengerasan presipitasi.

Sifat-sifat pengerasan presipitasi dari paduan aluminium

tergantung pada unsur-unsur paduannya.

Logam paduan aluminium yang termasuk dalam kelompok

yang tidak dapat diperlaku-panaskan adalah jenis Al-murni,

jenis Al-Mn, jenis Al-Si dan jenis Al-Mg. Sedang kelompok

yang dapat diperlaku-panaskan masih dibagi dalam jenis

perlakuan panasnya yaitu anil-temper (O-temper), pengerasan

regang (H-temper), pengerasan alamiah dan pengerasan buatan.

Paduan aluminium yang dapat dikeraskan secara alamiah

adalah jenis Al-Cu, dimana cara pengerasannya adalah karena

terjadinya pengendapan fasa kedua pada suhu kamar dalam

waktu beberapa hari setelah perlakuan panas pelarutan dari fasa

kedua. Sedangkan yang termasuk dalam kelompok pengerasan

buatan adalah jenis Al-Cu-Mg, jenis Al-Mg-Si dan jenis Al-Zn-

7


Mg. Dalam proses pengerasan ini pengendapan fasa kedua

terjadi pada suhu diatas suhu kamar sampai 160°C atau 185°C

dalam waktu 6 sampai 20 jam.

o Sifat umum dari beberapa jenis paduan

1. Jenis Al – murni teknik (seri 1000)

Memiliki kemurnian antara 99.0% dan 99.9%

Tahan karat

Konduksi panas dan konduksi listrik

Memiliki kekuatan yang rendah.

2. Jenis paduan Al-Cu (seri 2000)

Tahan korosinya rendah

Sifat mampu lasnya kurang baik, sehingga banyak

digunakan pada konstruksi keling, pesawat terbang.

3. Jenis Paduan Al-Mn (seri 3000)

Tidak dapat diperlakukan panas sehingga penaikkan

kekuatan hanya dapat diusahakan melalui pengerjaan

dingin dalam proses pembuatannya

Tahan korosi

Sifat potong dan sifat mampu lasnya

Memiliki kekuatan yang tinggi.

4. Paduan jenis Al – Si (seri 4000)

Tidak dapat diperlakukan panas

Jika dalam keadaan cair mempunyai sifat mampu alir

yang baik dan dalam proses pembekuannya tidak

terjadi retak.

5. Paduan jenis Al-Mg (seri 5000)

Tidak dapat diperlakukan panas

Tahan korosi terutama korosi oleh air laut

Memiliki sifat mampu lasnya yang baik

6. Paduan jenis Al-Mg-Si (seri 6000)

Dapat diperlakukan panas

8


Memiliki sifat mampu potong

Memiliki sifat mampu las

Daya tahan korosi yang cukup

7. Paduan jenis Al-Zn (seri 7000)

Dapat diperlakukan panas

Unsur yang ditambahkan pada paduan ini adalah

Mg,Cu dan Cr.

Tahan korosi

Sifat Mampu Las

o Sifat-sifat umum

Dalam hal pengelasan paduan aluminium mempunyai sifat yang

kurang baik bila dibandingkan dengan baja. Sifat-sifat yang

kurang baik atau merugikan tersebut adalah:

1. Karena panas jenis dan daya hantar panasnya tinggi maka

sukar sekali untuk memanaskan dan mencairkan sebagian

kecil saja.

2. Paduan aluminium mudah teroksidasi dan membentuk oksida

aluminium Al2O3 yang mempunyai titik cair yang tinggi.

3. Karena mempunyai koefisien muai yang besar, maka mudah

sekali terjadi deformasi sehingga paduan-paduan yang

mempunyai sifat getas yang panas akan cenderung

membentuk retak panas.

4. Karena perbedaan yang tinggi antara kelarutan hidrogen

dalam logam cair dan logam padat, maka dalam proses

pembekuan yang terlalu cepat akan terbentuk rongga halus

bekas kantong-kantong hidrogen.

5. Paduan aluminium mempunyai berat jenis rendah, karena itu

banyak zat-zat lain yang terbentuk selama pengelasan akan

tenggelam.

6. Karena titik cair dan viskositasnya rendah, maka daerah yang

kena pemanasan mudah mencair dan jatuh menetes.

9


o Retak Las

Sebagian besar retak las yang terjadi pada paduan

aluminium adalah retak panas yang termasuk dalam kelompok

retak karena pemisahan. Retak las ini dapat terjadi pada proses

pembekuan dan proses pencairan.

o Lubang-Lubang Halus

Lubang halus yang terjadi pada proses pengelasan

aluminium disebabkan oleh gas hidrogen yang larut kedalam

aluminium cair.

o Pengaruh Panas Pengelasan

Panas pengelasan pada paduan aluminium akan

menyebabkan terjadinya pencairan sebagian, rekristalisasi,

pelarutan padat atau pengendapan, tergantung pada tingginya

suhu pada daerah las.

o Sifat Mampu Las Dari Aluminium Dan Paduannya

Berdasarkan sifat mampu las dan paduannya dapat dibagi

dalam lima kelompok, yaitu:

Jenis aluminium murni teknik dan jenis paduan Al-Mn.

Jenis paduan Al-Mg

Jenis paduan Al-Zn-Mg

Jenis paduan Al-Mg-Si

Jenis paduan Al-Cu dan paduan Al-Zn

b. Pengelasan Aluminium dan Paduannya

• Jenis pengelasan yang digunakan adalah las gas, las busur

elektroda dan las sinar elektron

• Jenis las yang digunakan adalah las busur gas mulia, yaitu lapisan

oksida yang terjadi pada permukaan logam aluminium , sehingga

dipecah dan dibersihkan dengan busur listrik. Karena selam

pengelasan terlindung oleh gas mulia maka permukaannya bersih .

• Apabila digunakan cara lain maka diperlukan fluks yang berisi

klorida atau fluorida untuk menghilangkan lapisan oksida yang

10


terjadi. Bahaya apabila menggunakan fluks adalah apabila fluks

tertinggal di dalam logam yang akan menyebabkan korosi .

• Persiapan pengelasan :

1. Persiapan pada logam induk :

Dilakukan pembersihan pada permukaan yang akan dilakukan

di las dari zat oksida dan zat lain yang dapat menyebabkan

terjadinya cacat.

2. Persyaratan tempat mengelas

Dibutuhkan tempat pengelasan yang bersih . Apabila

digunakan las busur dengan gas mulia maka harus ada

pelindung angin. Agar tidak terjadi percampuran dengan gas

lain , maka tempat pengelasan harus terpisah dari proses

pengerjaan lainnya.

3. Pemilihan Logam Penggisi

Pada dasarnya pemilihan logam penggisi harus sejenis dengan

logam induk. Waktu penyimpanan logam penggisi sependek

mungkin sehingga pembentukan lapisan oksida dan

penyerapan uap air dapat dihindari.

4. Pemilihan gas pelindung.

Gas pelindung yang digunakan adalah argon dan helium, gas

Argon memberikan perlindungan yang lebih baik dari gas He,

tetapi penembusannya dangkal. Sedangkan untuk

memperdalam penembusan maka digunakan pelindung

campuran yang terdiri dari gas Ar dan He. Gas pelindung harus

memiliki kemurnian yang tinggi, karena gas ini akn

berhubungan dengan logam cair dan sangat berpengaruh pada

hasil pengelasan.

5. Pembuatan alur dan pemahatan lasan

Pembuatan alur dan pemahatan lasan dengan busur pada logam

alumunium dan paduannya tidak memberikan kehalusan

permukaan yang memuaskan

11


• Pengelasan pada las busur gas mulia

1. Las Wolfram Gas Mulia (Las TIG): Las TIG sangat banyak

digunakan untuk mengelas pelat alumunium yang tipis atau bila

diperlukan las dengan masukan panas yang rendah. Las TIG

menggunakan elektroda yang tidak turut cair, jadi juga berarti

arus listrik yang digunakan tidak terlalu besar. Hal ini pada

pengelasan logam dengan kapasitas panas yang berbeda dapat

menimbulkan terjadinya penembusan yang tidak sempurna

pada logam dengan kapasitas panas yang lebih besar.

Perbedaan kapasitas panas ini dapat karena perbedaan luas.

Dalam hal ini logam dengan kapasitas panas yang lebih tinggi

harus diberi pemanas mula atau mencampurkan gas He pada

gas pelindung sehingga busur menjadi lebih terpusat.

2. Las Logam Gas Mulia (Las MIG): Las MIG biasanya

dilaksanakan secara otoomatik atau semi otomatik dengan arus

searah polaritas balik dan menggunakan elektroda berdiameter

1.2 sampai 2.4 mm. Las MIG biasanya digunakan dengan

kecepatan kawat elektroda yang tetap dengan cara

pengumpanan tarik atau tarik-dorong.

Gambar 2.2. Besar arus dalam pengelasan dengan elektrode wolfram

12


3. Pengelasan Tembaga (Cu) Dan Paduannya

a. Sifat dan Klasifikasi

• Sifat Umum

Tembaga murni adalah logam yang mempunyai daya hantar

listrik dan daya hantar panas yang tinggi serta mempunyai daya

hantar korosi yang baik terhadap air laut, beberapa zat kimia dan

bahan makanan. Paduan tembaga mempunyai daya hantar listrik

dan daya hantar panas yang lebih rendah dari pada tembaga murni,

tetapi kekuatannya lebih baik. Karena hal ini maka paduan

tembaga banyak digunakan untuk bahan konstruksi.

• Klasifikasi :

o Tembaga : Tembaga murni dibagi dalam tiga jenis yang

didasarkan atas cara pemurniannya, yaitu :

a. Tembaga tangguh, yang dibuat dengan mencairkan kembali

tembaga hasil elektrolisa.

b. Tembaga bebas oksigen, yang dibuat dengan mengoksidasi

tembaga hasil elektrolisa.

c. Tembaga bebas oksigen hantaran tinggi, yang dibuat dengan

mencairkan tembaga hasil elektrolisa dalam atmosfir

hidrogen.

o Paduan Tembaga : Sebagai unsur paduan dalam tembaga

paduan digunakan Zn, Sn, Si, Al, Ni, dan lain-lainnya.

Paduan Cu-Zn disebut bras, sedangkan paduan Cu-Sn disebut

brons atau perunggu.

b. Sifat Mampu-las

• Sifat-sifat umum

Titik cair tembaga terletak antara titik cair alumunium dan besi.

Daya hantar panasnya lebih dari delapan kali daya hantar panas

baja, yang menyebabkan penjalaran panas berlangsung dengan

13


cepat sekali. Koefisien muainya kira-kira 1,5 kali dari baja, karena

itu dalam pengelasan sering terjadi perubahan bentuk dan retak.

• Lubang-lubang halus

Penyebab utama terjadinya lubang-lubang halus pada pengelasan

tembaga adalah hidrogen dan uap air. Pada paduan tembaga

kelarutan oksigen dalam paduan cair turun karena adanya unsur P,

Si dan Al, tetapi sebaliknya batas kelarutan hidrogen dalam paduan

cair tersebut naik dan kemudian menurun dengan cepat dalam

proses pendinginan.

• Retak Las

Pada tembaga murni jarang sekali terjadi retak las. Tetapi

sebaliknya pada logam paduannya retak mudah terjadi karena

terbentuknya endapan-endapan dengan titik cair rendah seperti Pb

dan Bi pada batas butir yang menyebabkan terjadinya retak batas

butir.

c. Proses Pengelasan yang Digunakan

• Hal-hal Umum

Semua pengelasan yang dapat dipakai untuk baja lunak dapat juga

digunakan untuk tembaga dan paduan tembaga. Tetapi karena

paduan tembaga sangat banyak jenisnya dan berbeda sifatnya

antara yang satu dengan yang lain maka pemilihan cara

pengelasannya harus di titik beratkan pada sifat yang dimiliki.

14


• Las Gas

Pengelasan ini adalah cara yang paling sesuai untuk paduan jenis

kuningan, tetapi juga dapat digunakan untuk perunggu silikon dan

kupro-nikel (Cu-Ni). Dalam pengelasan ini biasanya digunakan gas

oksi-asetilen dengan menggunakan alat pembakar tambahan untuk

melakukan pemanasan mula dan harus menggunakan fluks.

• Las Busur Gas Mulia

Biasanya digunakan las TIG dan las MIG. Las TIG digunakan

untuk pelat tipis sampai 6 mm dengan menggunakan arus searah

dengan polaritas lurus dan las MIG untuk pelat tebal lebih dari 6

mm dengan menggunakan arus searah polaritas baik.

• Las Busur Elektroda Terbungkus

Pengelasan kuningan tidak dapat dilakukan dengan menggunakan

elektroda jenis kuningan karena Zn yang terkandung akan

menguap dengan hebat. Untuk paduan ini biasanya digunakan

elektroda terbungkus dari jenis perunggu silikon atau perunggu

alumunium.

4. Pengelasan Pada Titanium (Ti) Dan Paduannya

a. Sifat dan Klasifikasi

• Sifat-Sifat Umum

Berat jenis titanium dan paduannya kira-kira 4,5 yang berarti 60%

dari berat jenis baja. Karena kekuatan titanium hampir sama

dengan kekuatan baja . Kekuatannya bisa bertahan pada temperatur

400oC.

• Klasifikasi

o Titanium : Titanium dalam keadaan murni adalah logam yang

lunak, tetapi bila dicampur dengan unsur seperti Ni, O dan C

menjadi lebih kuat dan getas.

o Paduan Titanium : Paduan titanium dikelompokan menjadi tiga

jenis yang didasarkan pada struktur kristalnya, yaitu :

15


o Paduan titanium α yang mempunyai struktur kristal heksagonal

susunan padat (HCP)

o Paduan titanium b dengan struktur kristal kubus pusat badan

(BBC) dan paduan utektoid yang merupakan campuran antara a

dan b.

b. Sifat Mampu Las

• Hal-hal umum

Pengelasan titanium tidak terlalu sukar, tetapi karena logam ini

menjadi aktif pada suhu tinggi, maka perlu adanya perlindungan

pada daerah HAZ agar tidak menjadi getas karena bereaksi dengan

oksigen dan nitrogen yang ada di udara. Karena persyaratan ini cara

pengelasan yang banyak dipakai adalah pengelasan busur gas mulia.

Sebelum pengelasan diperlukan pembersihab permukaan yang baik

terhadap minyak dan karat.

• Pengaruh Panas Pengelasan

Pengaruh panas pengelasan pada titanium ada dua yaitu penggetasan

karena logam menjadi lebih aktif pada temperatur tinggi sehingga

mudah bereaksi dengan unsur lain seperti N2, O2 dan H2 dan

terjadinya proses keras-celup pada paduan utektik yang juga

menyebabkan penggetasan. Hal ini dapat dihindari dengan jalan

mentemper atau menganil logam setelah selesai dilas.

c. Proses Pengelasan yang Digunakan

• Hal-hal umum

Dalam pengelasan titanium disamping menggunakan las busur gas

mulia dapat juga dipakai las resistansi, las ledakan dan las sinar

elektron. Las busur gas mulia lebih banyak digunakan karena dalam

pengelasan ini titanium yang menjadi aktif pada suhu tinggi,

dilindungi terhadap udara.

16


Gambar 3.1. Pipa pelindung dan gas pelindung untuk melindung daerah HAZ

terhadap udara pada las TIG

• Las Busur Gas Mulia

Dalam hal ini menggunakan las busur gas mulia biasanya dipakai las

TIG arus searah dengan polaritas lurus atau las MIG arus searah

dengan polaritas balik. Gas pelindung yang digunakan adalah gas Ar

atau gas He dengan kemurnian yang tinggi. Berikut ini adalah

persyaratan gas Ar dalam pengelasan titanium dan paduannya.

Ar : lebih dari 99,99%

N2 : kurang dari 0,005%

O2 : kurang dari 0,002%

H2 : kurang dari 0,002%

Uap : kurang dari 0,001 mg/l

Titik embun : di bawah –40oC

• Las Sinar Elektron

Cara pengelasan ini harus dilakukan dalam ruang hampa, karena

itu tidak mungkin terjadi pengotoran oleh unsur lain dari atmosfir.

Dengan kecepatan pengelasan yang tinggi daerah HAZ menjadi

sempit sehingga mutu las sangat tinggi. Kaena hasilnya yang baik

maka cara pengelasan ini mulai banyak digunakan dalam

pengelasan titanium terutama dalam mengelas pelat-pelat tipis

yang tidak mungkin dikerjakan dengan las busur yang biasa.

17


18

Pengelasan pada Beberapa Jenis Logam

Documents

Transcript of Pengelasan pada Beberapa Jenis Logam