1

1

PROSES PENYAMBUNGAN

LOGAM

Prosman - 06

2

Learning Outcomes

Outline Materi• Proses Pengelasan

• Pengelasan Busur• Pengelasan Resistansi• Pengelasan Oksiasetilen• Pengelasan Fusi yang Lain

• Proses Pengelingan• Sekrup, baut & mur

Mahasiswa dapat mengetahui dan menganalisis prosespenyambungan logam dengan metode pengelasan, rivet, sekrup danbaut & mur.

3

PROSES PENGELASAN

Proses pengelasan dibagi dalam dua katagori utama, yaitu pengelasan fusidan pengelasan padat.

Pengelasan fusi menggunakan panas untuk melebur per-mukaan yang akandisambung, beberapa operasi meng-gunakan logam pengisi dan yang laintanpa logam pengisi.

Pengelasan padat proses penyambungannya mengguna-kan panasdan/atau tekanan, tetapi tidak terjadi pele-buran pada logam dasar dantanpa penambahan logam pengisi.

Pengelasan fusi dapat dikelompokkan sebagai berikut :

• pengelasan busur (arc welding, AW);• pengelasan resistansi listrik (resistance welding, RW);• pengelasan gas (oxyfuel gas welding, OFW);• proses pengelasan lebur yang lain.

PENGELASAN BUSUR adalah pengelasan fusi dimana penyatuan logamdicapai dengan menggunakan panas dari busur listrik, secara umumditunjukkan dalam gambar 10.1.

Elektrode disentuhkan de-nganbenda kerja dan serara cepatdipisahkan dalam jarak yang pendek;

Panas yang dihasilkan me-nyebabkan gas pada celahmengalami ionisasi (disebutplasma);

4

• Plasma akan berfungsi sebagai penghantar listrik, sehingga pada celahtersebut terjadi pelepasan muatan listrik secara kontinu yang menghasilkanbusur listrik;

• Energi listrik dari busur dapat menghasilkan panas dengan suhu 10.000 o F(5500o C) atau lebih, cukup panas untuk melebur logam.

Gambar 10.1 Konfigurasi dasar dan rangkaian listrik proses

pengelasan busur

5

Genangan logam cair, terdiri atas logam dasar dan logam pengisi (bila

digunakan), terbentuk di dekat ujung elektrode.

Kebanyakan proses pengelasan busur, logam pengisi ditambahkan selama

operasi untuk menambah volume dan kekuatan sambungan las.

Karena logam pengisi dilepaskan sepanjang sambungan, genangan las cair

akan membeku dalam jaluran yang berombak;

Pergerakan elektrode relatif terhadap benda kerja dapat dilakukan secara

manual atau dengan bantuan peralatan mekanik (pengelasan mesin,

pengelasan automatik, pengelasan robotik);

Kelemahan bila pengelasan busur dilakukan secara manual, kualitas las

sangat tergantung kepada ketrampilan pengelas.

PENGELASAN FUSI

6

Produktivitas dalam pengelasan busur sering diukur sebagai waktu busur

(arc time), yaitu :

Waktu busur = waktu busur terbentuk : jam kerja

Untuk pengelasan manual, waktu busur biasanya sekitar 20 %. Waktu

busur bertambah sekitar 50 % untuk pengelasan mesin, automatik, dan

robotik.

PENGELASAN FUSI

2

7

elektrode, pelindung busur (arc shielding), dan sumber daya dalam pengelasan busur.

Teknologi Pengelasan Busur

Elemen-elemen dasar dalam pengelasan busur, adalah :

Elektrode, dapat diklasifikasikan sebagai :

• elektrode terumpan (consumable electrodes), dan• elektrode tak terumpan (nonconsumable electrodes).

PENGELASAN FUSI

8

Elektrode terumpan; elektrode berbentuk batang atau kawat yangdiumpankan sebagai logam pengisi dalam pengelasan busur.

PENGELASAN FUSI

Elektrode tak terumpan; dibuat dari bahan tungsten atau kadang-kadangdari bahan grafit, yang dapat tahan terhadap peleburan oleh busur.

Walaupun elektrode ini tidak diumpankan, tetapi secara bertahap akanmenipis selama proses pengelasan, mirip dengan keausan bertahap padaperkakas pemotong dalam operasi pemesinan.

Untuk proses pengelasan busur yang menggunakan elektrode takterumpan, logam pengisi harus diumpankan secara terpisah.

9

Pelindung busur; pada suhu tinggi dalam pengelasan busur, logam yangdisambung sangat mudah bereaksi dengan oksigen, nitrogen, dan hidrogindalam udara bebas, dimana reaksi ini dapat memperburuk sifat mekanissambungan las.

Untuk melindungi pengelasan dari pengaruh yang tidak diinginkantersebut, digunakan gas pelindung dan/atau fluks untuk menutup ujungelektrode, busur, dan genangan las cair, sehingga tidak berhubungan secaralangsung dengan udara luar sampai logam las cair tersebut menjadi padat.

Gas pelindung, digunakan gas mulia seperti argon dan helium. Dalampengelasan logam ferrous yang dilakukan dengan pengelasan busur, dapatdigunakan oksigen dan karbon dioksida, biasanya dikombinasikan denganAr dan/atau He, untuk melindungi genangan las dari udara luar atau untukmengendalikan bentuk las.

PENGELASAN FUSI

10

Fluks, digunakan untuk mencegah terbentuknya oksida dan pengotoranlainnya. Selama proses pengelasan, fluks melebur dan menjadi terak cair,menutup operasi dan melindungi logam las cair. Terak akan mengerassetelah pendinginan dan harus dilepaskan dengan cara dipe-cahkan.

Fluks biasanya diformulasikan untuk melakukan beberapa fungsi, seperti :• memberikan perlindungan pengelasan terhadap pengaruh udara luar,• untuk menstabilkan busur, dan• untuk mengurangi terjadinya percikan.

PENGELASAN FUSI

11

Teknik pemberian fluks dapat dilakukan dengan cara :• menuangkan butiran fluks pada operasi pengelasan,• menggunakan elektrode batang yang dibungkus dengan fluks dan fluks

tersebut akan melebur selama pengelasan untuk menutup operasi, dan• menggunakan fluks yang ditempatkan dalam inti elek-trode tabular dan

fluks dilepaskan pada saat elektrode diumpankan.

Sumber daya dalam pengelasan busur, dapat berupa :

• arus searah (direct current, DC), atau• arus bolak-balik (alternating current, AC).

Dalam semua proses pengelasan, daya yang digunakan untuk menjalankanpengoperasian dihasilkan dari arus listrik I yang melewati busur dantegangan E .

PENGELASAN FUSI

12

Keseimbangan daya yang dihasilkan dalam pengelasan busur didefinisikandengan persamaan :

HRw = f1 f2 I E = Um Aw v

==

=

==

dimana : EHRw

Um

Awv

tegangan, V; dan I = arus, A;laju pembentukan panas pada las (rate ofheat generation at the weld), Watt atauJoule/sec. atau Btu/sec.; Note: 1 Btu = 1055 Jenergi peleburan logam (melting enrgy formetal), J/mm3 atau Btu/in3.luar permukaan las, mm2 atau in2

kecepatan gerak pengelasan, mm/sec.atau in/min.

Laju volume pengelasan logam (volume rate of metal welded, MVR),dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

HRw

Um

MVR = , mm.3/sec atau in.3/sec.

PENGELASAN FUSI

3

13

Proses Pengelasan Elektrode Terumpan

Pengelasan elektrode terumpan adalah proses pengelasan dimana padasaat terjadi busur listrik elektrode ikut mencair dan berfungsi sebagailogam pengisi. Terdapat beberapa pengelasan busur yang menggunakanelektrode terumpan, seperti antara lain :

• pengelasan busur elektrode terbungkus (shielded metal arc welding,SMAW),

• pengelasan busur logam gas (gas metal arc welding, GMAW),• pengelasan busur inti-fluks (flux-cored arc welding, FCAW),• pengelasan elektrogas (electrogas welding, EGW),• pengelasan busur rendam (submerged arc welding, SAW).

PENGELASAN FUSI

Panjang batang elektrode biasanya sekitar 9 sampai 18 in (230 sampai460 mm) dan diameter 3/32 sampai 3/8 in. (2,5 sampai 9,5 mm).

Logam pengisi yang digunakan sebagai batang elek-trode harus sesuaidengan logam yang akan dilas, komposisinya biasanya sangat dekatdengan kompo-sisi yang dimiliki logam dasar.

14

Gambar 10.2Pengelasan busur elektrode terbungkus

Pengelasan busur elektrode terbungkusPengelasan ini menggunakan batang elektrode yang dibungkus denganfluks, seperti ditunjukkan dalam gambar 9.2.

PENGELASAN FUSI

15

Pengelasan busur logam gasPengelasan ini merupakan proses pengelasan busur yang menggunakanelektrode terumpan dalam bentuk kawat, seperti ditunjukkan dalamgambar 9.3.

Gambar 10.3 Pengelasan busur logam gas

• Selama proses pengelasan berlangsung, gas dihem-buskan ke daerahlas untuk melindungi busur dan logam yang mencair terhadapatmosfir.

• Diameter kawat yang digunakan berkisar antara 1/32 sampai ¼ in.(0,8 sampai 6,4 mm), tergantung pada ketebalan bagian logam yangakan disambung.

• Gas pelindung yang digunakan adalah gas mulia se-perti argon,helium, dan karbon dioksida.

PENGELASAN FUSI

16

Pengelasan busur inti-fluksProses pengelasan busur ini dikembangkan untuk mengatasi kekuranganelektrode terbungkus yang memiliki panjang batang terbatas.Kawat inti-fluks tabular sangat lentur/fleksibel sehingga dapat digulung dandiumpankan secara kontinu melalui pistol las busur (arc welding gun),seperti ditunjukkan dalam Gambar 10.4.

Gambar 10.4 Pengelasan busur inti-fluks

Pengelasan busur inti fluksmenggunakan elektrodetabung dg. inti fluks danditam-bah unsur-unsurlain, yaitu :

unsur-unsur deoksi-diser, dan

•

unsur-unsur pemadu(alloying).

•

PENGELASAN FUSI

17

Terdapat dua jenis pengelasan busur inti-fluks, yaitu :• pelindung sendiri (self shielded), dan• pelindung gas (gas shielded).

Pelindung sendiri, di dalam inti kawat terdapat fluks dan unsur lain yangdapat menghasilkan gas untuk melindungi busur dari pengaruh atmosfir.

Pelindung gas, di dalam inti kawat tidak ditambahkan unsur penghasil gas,gas pelindung ditambahkan secara terpisah, sama seperti pada pengelasanbusur logam gas.

Keuntungan pengelasan inti-fluks, adalah :• elektrode dapat diumpankan secara kontinu, dan• kualitas las sangat baik, sambungan las halus dan seragam.

PENGELASAN FUSI

18

PENGELASAN FUSI

Pengelasan elektrogasPengelasan elektrogas adalah proses pengelasan busur yang menggunakanelektrode terumpan secara kontinu, baik menggunakan kawat inti-fluksatau kawat elektrode telanjang (bare electrode wire) dengan pelindung gasyang ditambahkan dari luar.Proses pengelasan ini terutama digunakan dalam las tumpu vertikal,seperti ditunjukkan dalam gambar 9.5.

Gambar 10.5 Pengelasan elektrogas

4

19

PENGELASAN FUSI

• Kedua bagian logam yang akan disambung dijepit dengan sepatu cetakyang didinginkan dengan air agar dapat menahan panas logam cair.

• Sepatu cetak, bersama-sama dengan kedua ujung logam yang akandilas, membentuk rongga cetak.

• Kawat elektrode dalam proses pengelasan ini biasanya diumpankansecara automatis.

• Busur terjadi antara elektrode dan logam dasar sehingga logam cairyang dihasilkan akan mengisi rongga cetak secara bertahap.

• Pada saat logam las membeku sepatu cetak secara automatis bergerakke atas.

20

PENGELASAN FUSI

Pengelasan busur rendamPengelasan busur rendam adalah proses pengelasan busur yangmenggunakan elektrode kawat telanjang yang diumpankan secara kontinu,dan busur las ditutup dengan serbuk fluks, seperti ditunjukkan dalamgambar 9.6.

Gambar 10.6Pengelasan busur rendam

• Kawat elektrode diumpankan secara automatis dari gulungan kebusur.

• Fluks dituangkan melalui suatu tabung pengumpan di depanelektrode, sehingga busur listrik yang timbul antara elektrode denganlogam dasar terendam oleh serbuk fluks sepanjang alur las.

21

PENGELASAN FUSI

Pengelasan Elektrode Tak TerumpanPengelasan elektrode tak terumpan pada umumnya menggunakanelektrode wolfram (tunsten) yang dapat menghasilkan busur listrik tanpaturut mencair, dan sebagai logam pengisi digunakan logam lain yangterpisah dari elektrode tersebut.

• pengelasan busur tungsten gas (gas tungsten arc welding, GTAW),• pengelasan busur plasma (plasma arc welding, PAW),• beberapa pengelasan busur yang lain.

Terdapat beberapa pengelasan busur elektrode tak terumpan, sepertiantara lain :

Pengelasan busur tungsten gasPengelasan busur tungsten gas adalah proses penge-lasan busur yangmenggunakan elektrode tungsten dan gas mulia sebagai pelindung busur.Pengelasan ini juga dikenal dengan nama pengelasan gas mulia tungsten(tungsten inert gas welding, TIG) atau pengelasan gas mulia wolfram(wolfram inert gas welding, WIG).

22

PENGELASAN FUSI

Pengelasan busur tungsten gas dapat dilakukan dengan logam pengisimaupun tanpa logam pengisi, seperti ditun-jukkan dalam gambar 9.7.

Gambar 10.7Pengelasan busur tungsten gas

• Bila digunakan logam pengisi, harus ditambahkan dari luar baikberupa kawat atau batangan, yang akan dilebur oleh panas busur yangtimbul antara elektrode dan logam dasar.

• Tetapi bila digunakan untuk mengelas pelat tipis kadang-kadang tidakdiperlukan logam pengisi.

• Tungsten dipilih sebagai elektrode karena memiliki titik lebur tinggiyaitu 3410OC.

23

PENGELASAN FUSI

• Sebagai gas pelindung biasanya digunakan argon, helium, ataugabungan dari kedua unsur ini.

• Pengelasan busur tungsten gas dapat digunakan hampir untuk semuajenis logam dengan berbagai ketebalan, tetapi paling banyakdigunakan untuk pengelasan aluminium dan baja tahan karat.

• Pengelasan ini dapat digunakan secara manual atau dengan mesinsecara automatis.

Kelebihan dari pengelasan ini adalah :• kualitas las sangat baik,• tidak ada percikan lasn, karena tidak ada logam pengisi yang

ditransfer melewati busur,• sedikit atau tidak ada terak karena tidak digunakan fluks.

24

PENGELASAN FUSI

Pengelasan busur plasma• Pengelasan busur plasma merupakan bentuk khusus dari pengelasan

busur tungsten gas dengan menga-rahkan busur plasma ke daerah las.• Dalam gambar 9.8 terlihat bahwa pemanasan gas dilakukan dengan

mengkonsentrasikan busur melalui lubang halus (nosel), dan melaluilubang tersebut dia-lirkan pula gas mulia (misalnya, argon ataucampuran argon-hidrogen).

• Dalam pengelasan ini juga digunakan gas pelindung seperti argon,argon-hidrogen, dan helium.

Gambar 10.8 Pengelasan busur plasma

5

25

PENGELASAN FUSI

• Suhu plasma sekitar 28.000OC atau lebih besar, cukup panas untukmencairkan setiap logam yang dikenal.

• Panas ini diperoleh akibat terkonstrasinya daya sehingga dihasilkanpancaran plasma dengan densitas energi yang sangat tinggi.

• Karena memiliki konsentrasi energi sangat tinggi pada daerah yangkecil, maka busur plasma sering digunakan untuk proses pemotonganlogam dengan ketebalan mencapai 100 mm atau lebih.

26

PROSES PENYAMBUNGAN

DENGAN KELING

27

Definition:Rivet is a short cylindrical bar with a head integral with it. The cylindrical portion of the rivets is called shank or body and lower portion of shank is known as tail.

Rivets are usually made from steel, brass, alluminum, copperFunction:

The function of rivets in a joint is to make a connection that has strength and tightness.

Gambar 11. 1 Gambar 11. 2

CARA PENGELINGAN

28

Gambar 11. 3

Gambar 11. 4Gambar 11. 5

29

METODE RIVET

Macam Sambungan Rivet

Pelat disambung dengan posisi sambungan tumpang-tindih, rivet dipasangkan sepanjang titik tengah kampuhsambungan

1. Sambungan Tumpang.

Ujung-ujung pelat yang akan disambung disatukan, kemudian di sisi belakang sambungan ditambahkan pelat pengikat.

2. Sambungan Ujung

30

METODE RIVET

Jenis-jenis Rivet

1. Solid Rivets/Paku Keling

Pada pelat logam yang tipis, paku keling biasanya digunakan dalamkeadaan dingin. Namun pada pelat logam yang lebih tebal, pakukeling dipanaskan untuk meningkatkan

kekuatan sambungan yang dihasilkan.

Merupakan jenis rivet yang konstruksinya terbagi menjadi duabagian, yaitu bagian ujung (kepala dan batang), dan bagian akhir (pengunci)

2. Bifurcated Rivets

3. Blind (Pop) Rivets

Merupakan jenis rivet yang tetap dapat digunakan meskipunbenda kerja hanya dapat dijangkau dari satu sisi saja

6

31

METODE RIVET

Jenis-jenis Solid Rivets/Paku Keling

1. Snap RivetsKepala berbentuk bundar. Digunakanpada sambungan yang membutuhkankekuatan tinggi

2. Pan Rivets

Serupa dengan snap rivets, dapat

digunakan pada sambungan yangmenuntut kekuatan tinggi

32

METODE RIVET

Jenis-jenis Solid Rivets/Paku Keling

Kepala berbentuk jamur,

digunakan pada lembaran pelatlogam tipis.

3. Mushroom Rivets

4. Flat Head RivetsKepala berbentuk rata, digunakan untukmenyambung batang yang rata. Dapat pula digunakan untuk menyambung bagian sudut padalembaran pelat tipis.

33

METODE RIVET

Jenis-jenis Solid Rivets/Paku Keling

5. Countersunk Head RivetsDigunakan pada sambungan yang

menuntut permukaan hasilsambungan rata.

34

METODE RIVET

Jenis Blind (Pop) Rivets

Merupakan metode penyambungan yang sangat menguntungkandigunakan pada pekerjaan pembuatan bodi maupun pada pekerjaan perbaikan bodi mobil. Kebanyakan panel bodi hanya dapat dijangkaudari satu sisi saja, sehingga tidak memungkinkan dikerjakan dengan metode kelingan konvensional

35

METODE RIVET

Alat Pemasang Blind Rivets

Tang rivet manual

Pemasang rivet pneumatik

Pemasang rivet hidrolik

36

METODE RIVET

Prosedur Pengelingan

1. Sebelum memasangkan paku keling, pelat yang akan disambung dengan kelingan harus dijepit kuat-kuat dengan cara diklem

2. Pada pengelingan dengan pemanasan, lakukan pada temperatur tempa. Proses penyambungan harus selesai sebelum temperatur paku keling menurun kembali

7

37

Jenis-jenis sekrup

METODE SEKRUP (SCREW)

1. Self-tapping screws.

2. Screw nails.

Sekrup jenis ini terbuat daribaja keras, didesain untukmenyambung bahan logam

Konstruksi sekrup jenis ini menyerupai paku yang bagian batangnya dibuatkan ulir spiral

38

Jenis-jenis sekrup

METODE SEKRUP (SCREW)

3. Steel hammer driven screws.

Proses pemasangan sekrup jenis ini adalahdengan cara membuat lubang panduanmenggunakan bor atau penitik, kemudiansekrup dipasangkan dengan cara dipukulmenggu-nakan palu.

4. Set screws (= Machine Screws)

Set screws hampir sama dengan baut, yakni bagian batangnya berbentuk silindris dan berulir.

39

Jenis-jenis sekrup

METODE SEKRUP (SCREW)

3. Steel hammer driven screws.

Proses pemasangan sekrup jenis ini adalahdengan cara membuat lubang panduanmenggunakan bor atau penitik, kemudiansekrup dipasangkan dengan cara dipukulmenggu-nakan palu.

4. Set screws (= Machine Screws)

Set screws hampir sama dengan baut, yakni bagian batangnya berbentuk silindris dan berulir.

40

Jenis-jenis baut

METODE BAUT

1. Carriage bolts

Carriage bolts atau juga disebut plow bolts banyak digunakan pada kayu.

2. Flange Bolts

Flange bolts merupakan jenis baut yang pada bagian bawah kepala bautnya terdapat bubungan (flens).

41

METODE BAUT

3. Hex Bolts

Ciri umum dari hex bolts adalah bagiankepala baut berbentuk segi enam(hexagonal)

Jenis-jenis baut

5. Shoulder Bolts

Shoulder bolts merupakan baut yang padaumumnya digunakan sebagai sumbu putar.

42

METODE BAUT

Jenis-jenis baut

4. Lag Bolts

Lag bolts merupakan baut dengan ujungbaut berbentuk lancip, menyerupaikonstruksi sekrup.

8

43

METODE BAUT

Jenis-jenis Mur

1. Mur segi enam (Hexagonal nut)

Finished Hex Nuts Two Piece Hex Cap Nuts

2. Mur segi empat (Square nut)

44

METODE BAUT

Jenis-jenis Mur

3. Mur dengan mahkota atauslot pengunci (Castellated & Slotted nut)

4. Mur pengunci (Lock nut)

45

METODE BAUT

Jenis-jenis Mur

5. Mur dengan mahkota atau slot pengunci (Castellated & Slotted nut)

6. Mur pengunci (Lock nut)

a. Serrated Flange Lock Nuts

46

METODE BAUT

Jenis-jenis Mur

b. Way (Bi-Way) Reversible Lock Nuts

c. Kep (“K”) Lock Nuts

47

METODE BAUT

Jenis-jenis Mur

d. Nylon Insert Stop Nuts

e. Palnut Regular Type Lock Nuts

48

METODE BAUT

Jenis-jenis Mur

f. Palnut Acorn Type Lock Nuts – Open

g. Palnut Tension Nuts

9

49

METODE BAUT

Jenis-jenis Mur

h. Palnut Wing Type Lock Nuts

FINISH

50