BAB 1

CARA MENGELAS DAN MEMOTONG

1.1 Klasifikasi Cara-cara Pengelasan Dan Pemotongan

Secara konvensional cara-cara pengklasifikasian tersebut dalam waktu ini dapat menjadi dibagi menjadi dua golongan yaitu, klasifikasi berdasarkan cara kerja dan klasifikasi berdasarkan energy yang digunakan. Klasifikasi pertama membagi las dalam kelompok las cair, las tekan, las patri dan lainnya.

1. Pengelasan cair adalah cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik atau semburan api gas yang terbakar.

2. Pengelasan tekan adalah cra pengelasan di mana sambungan dipanaskan dan kemudian ditekan hingga menjadi satu.

3. Pematrian adalah cara pengelasan di mana sambungan diikat dan disatukan dengan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik cair rendah. Dalam cara ini logam induk tidak ikut mencair.

Cara Pemotongan

1. Pemotongan dengan gas- Pemotongan gas oksigen- Pemotongan serbuk- Pemotongan sembur api

2. Pemotongan busur listrik

- Pemotongan busur karbon

- Pemotongan busur logam

- Pemotongan busur plasma

- Pemotongan busur udara

1.2 Las Busur Listrik

1.2.1 Las Elektroda Terbungkus

Dalam cara pengelasan ini digunakan kawat elektroda logam yang dibungkus dengan kawat fluks. Dalam gambar 1.2 dapat dilihat dengan jelas bahwa busur listrik terbentuk diantara logam induk dan ujung elektroda. Karena panas dari busur ini maka logam indik dan jung elektroda tersebut mencair dan kemudaian membeku bersama.

Pada saat proses pengelasan berlangsung pemindahan logam dari elektroda tergantung dari besar kecilnya arus listrik yang digunakan. Apabila menggunakan arus yang besar maka butiran-butiran logam akan menjadi halus, tetapi sebaliknya apabila menggunakan arus yang yang kecil pemindahan logam dari elektroda akan menjadi lebih besar. 

Menurut Riswan Dwi Djatmiko, MPD pada Modul Teori Pengelasan Logam : 2008, secara umum dapat dikatakan bahwa mempunyai sifat mampu las tinggi bila pemindahan terjadi dengan butiran yang halus, sedangkan proses pemindahan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan juga oleh komposisi bahan pembungkus elektroda (fluks) yang digunakan.Dalam pengelasan menggunakan mesin las SMAW pemilihan elektroda juga menjadi hal penting untuk diperhatikan. Penggunaan elektroda disesuaikan dengan bahan yang akan dilas dan ketebalan benda kerja serta kuat arus yang digunakan harus sesuai dengan ketentuan agar menghasilkan mampu las yang baik.

Fluks dapat bertindak sebagai :

1. Pemantap busur dan penyebab kelancaran pemindahan butir butir cairan logam2. Sumber terak atau gas yang dapat melindungi logam cair terhadap udara

disekitarnya3. Pengatur penggunaan 4. Sumber unsur-unsur paduan

1.2.2 Las Busur Gas

Las busur gas adalah cara pengelasan dimana gas dihembuskan ke daerah las untuk melindungi busur dan logam yang mencair terhadap atmosfir, gas yang digunakan sebagai pelindung adalah gas helium (He), gas Argon (Ar), Gas karbondioksida (CO2) atau campuran dari gas-gas tersebut.

1. Klasifikasi

Las busur gas biasanya dibagi dalam dua kelompok besar yaitu kelompok elektroda tak terumpan dan kelompok elektroda terumpan, kelompok elektroda tak terumpan menggunakan batang wolfram sebagai elektroda yang dapat menghasilkan busur listrik tanpa turut mencair, sedangkan kelompok elektroda terumpan sebagai elektrodanya digunakan kawat las.

Kelompok elektroda tak terumpan masih dibagi lagi ke dalam dua jenis yaitu jenis dengan logam pengisi dan jenis tanpa logam pengisi. Kelompok ini biasanya menggunakan gas mulia sebagai pelindung sehingga secara keseluruhannya nama kelompok ini menjadi las wolfram gas mulia atau dalam bahasa inggrisnya ” Tungsten Inert Gas welding disingkat TIG.

Kelompok elektroda terumpan kadang-kadang juga dibagi lagi dalam dua jenis berdasarkan kawat elektrodanya, yaitu jenis kawat elektroda pejal dan jenis kawat elektroda dengan inti fluks, dalamkelompok ini digunakan dua macam gas pelindung yaitu gas mulia dan gas CO2 . kelompok dengan pelindung gas mulia nama keseluruhannya menjadi las busur logam gas mulia yang dalam bahasa inggrisnya ” Metal Inert Gas Arc Welding yang disingkat MIG Welding atau las MIG, pada umumnya gas pelindung yang digunakan berupa campuran dari gas Ar dan gas CO2 .

a. Jenis elektroda tak terumpan b. jenis elektroda terumpan

2. Las Wolfram Gas Mulia (Las TIG)

Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas = Tungsten Gas Mulia) menggunakan elektroda wolfram yang bukan merupakan bahan tambah. Busur listrik yang terjadi antara ujung elektroda wolfram dan bahan dasar merupakan sumber panas, untuk pengelasan. Titik cair elektroda wolfram sedemikian tingginya sampai 3410° C, sehingga tidak ikut mencair pada saat terjadi busur listrik.Tangkai listrik dilengkapi dengan nosel keramik untuk penyembur gas pelindung yang melindungi daerah las dari luar pada saat pengelasan. Sebagian bahan tambah dipakai elektroda tampa selaput yang digerakkan dan didekatkan ke busur yang terjadi antara elektroda wolfram dengan bahan dasar.Sebagi gas pelindung dipakai argin, helium atau campuran dari kedua gas tersebut yang pemakainnya tergantung dari jenis logam yang akan dilas.Tangkai las TIG biasanya didinginkan dengn air yang bersirkulasi.

Perlengkapan Las Tig

PERALATAN YANG DIGUNAKAN PADA PROSES LAS TIG

Las gas tungsten (las TIG) adalah proses pengelasan dimanabusur nyala listrik ditimbulkan oleh elektroda tungsten (elektroda takterumpan) dengan benda kerja logam. Daerah pengelasan dilindungioleh gas lindung (gas tidak aktif) agar tidak berkontaminasi denganudara luar. Kawat las dapat ditambahkan atau tidak tergantung daribentuk sambungan dan ketebalan benda kerja yang akan dilas.Perangkat yang dipakai dalam pengelasan las gas tungstenadalah:1. MesinMesin las AC/DC merupakan mesin las pembangkit arus AC/DC yangdigunakan di dalam pengelasan las gas tungsten. Pemilihan arus AC atauDC biasanya tergantung pada jenis logam yang akan dilas.

2. Tabung gas lindung Tabung gas lindung adalah tabung tempat penyimpanan gaslindung seperti argon dan helium yang digunakan di dalam mengelas gas tungsten.

3. Regulator gas lindung Regulator gas lindung adalah adalah pengatur tekanan gas yang akan digunakan di dalam pengelasan gas tungsten. Pada regulator inibiasanya ditunjukkan tekanan kerja dan tekanan gas di dalam tabung.

4. Flowmeter untuk gasdipakai untuk menunjukkan besarnya aliran gas lindungyang dipakai di dalam pengelasan gas tungsten.

5. Selang gas dan perlengkapan pengikatnya Berfungsi sebagai penghubunggas dari tabung menuju pembakar las. Sedangkan perangkat pengikatberfungsi mengikat selang dari tabung menuju mesin las dan dari mesinlas menuju pembakar las.

6. Kabel elektroda dan selang Berfungsi menghantarkan arus dari mesin las menuju stang las, begitu juga aliran gas dari mesin las menuju stang las. Kabel masa berfungsi untuk penghantar arus ke benda kerja.

7. Stang las (welding torch) Berfungsi untuk menyatukan sistem las yang berupa penyalaan busur dan perlindungan gas lindung selama dilakukan proses pengelasan.

8. Elektroda tungsten Berfungsi sebagai pembangkit busur nyala selama dilakukan pengelasan. Elektroda ini tidak berfungsi sebagai bahan tambah.

9. Kawat las Berfungsi sebagai bahan tambah. Tambahkan kawat lasjika bahan dasar yang dipanasi dengan busur tungsten sudah mendekati cair.

10.Assesories Pilihan dapat berupa sistem pendinginan air untuk pekerjaan pengelasan berat, rheostat kaki, dan pengatur waktu busur.

3. Las Logam Gas Mulia

Dalam las logam mulia, kawat las pengisi yang juga berfungsi sebagai elektroda diumpan secara terus menerus, busur listrik terjadi antara kawat pengisi dan logam induk, gas pelindung yang digunakan adalah gas argon, helium atau campuran keduanya, untuk memantapkan busur kadang-kadang ditambahkan O2 antara 2 sampai 5% atau CO2 antara 5 sampai 20%. Dalam banyak hal penggunaan las MIG sangat menguntungkan, hal ini disebabkan karena sifat-sifatnya yang baik, misalnya :

1. Karena konsentrasi busur yang tinggi, maka busurnya sangat mantap dan percikannya sedikit sehingga memudahkan operasi pengelasan.2. Karena dapat menggunakan arus yang tinggi maka kecepatannya juga sangat tinggi, sehingga efesiensinya sangat baik.3. Terak yang terbentuk cukup banyak.4. Ketangguhan dan elastisitas, kekedapan udara, ketidak pekaan terhadap retak dan sifat-sifat lainnya lebih baik daripada yang dihasilkan dengan cara pengelasan yang lain.

Karena hal-hal tersebut diatas, maka las MIG banyak sekali digunakan dalam praktek teutam untuk pengelasan baja-baja kualitas tinggi seperti baja tahan karat, baja kuat dan logam-logam bukan baja yang tidak dapat dilas dengan cara lain, keadaan busur dalam las MIG dimana terlihat ujung elektroda yang selalu runcing, hal ini yang menyebabkan butir-butir logam cair menjadi halus dan pemindahannya berlangsung dengan cepat seakan-akan disemburkan.

Contoh Travo Las MIG

1.2.3 Las Busur Tanpa Gas

Sesuai dengan namanya pengelasan ini tidak menggunakan selubung gas apapun juga. Karena itu proses pengelasan lebih sederhana. Berikut ini adlah beberapa hal yang penting dalam las busur tanpa gas :

1) Tidak menggunakan gas pelindung sehingga pengelasan bisa dilakukan di lapangan yang berangin

2) Efisiensi pengelasan lebih tinggi daripada pengelasan dengan busur terlindung3) Dapat menggunakan sumber listrik AC4) Dihasilkan gas yang banyak sekali5) Kualitas pengelasan lebih rendah daripada pengelasan yang lain

Berhubungan tidak ada gas dari luar yang melindungi maka dalam pengelasan ini digunakan kawat las berisi fluks yang bersifat :

a) Dapat menghasilkan gas yang banyak dan dapat menghasilkan terak

b) Mempunyai sifat deoksidator dan denitrator

c) Dapat memantapkan busur

Komposisi kimia logam lasan yang dihasilkan dapat dilihat dalam table

C Si Mn P S Al0,08 0,10 1,03 0,009 0,004 1,02

1.2.4 Las Busur Rendam

Las busur rendam adalah suatau cara mengelas dimana logam cair ditutup dengan fluks yang atur melalui penampung fluks dan logam pengisi yang berupa kawat pejal diumpankan secara terus menerus,dalam pengelasan ini busur listriknya terendam dalam fluks. karena prinsip ini maka cara ini dinamakan las busur rendam.Hal-hal penting dalam cara pengelasan ini adalah sebagai berikut:1. karena seluruh cairan tertutup oleh fluks maka kualitas daerah las sangat baik.

2. karena dapat digunakan kawat las yang besar, maka arus pengelasan juga besar sehingga penetrasi cukupdalam dan efesiensi pengelasan tinggi.

3. karena kampuh las dapat dibuat kecil, maka bahan las dapat dihemat.4. karena prosesnya secara otomatik maka tidak diperlukan keterampilan juru las yang tinggi dan perubahan2 teknik pengelasan yang dilakukan oleh juru las tidak banyak pengaruhnya terhadap kualitas las.5. karena busur yang tidak kelihatan, maka penentuan pengelasan yang salah dapat mengagalkan seluruh hasil pengelasan.6. posisi pengelasan terbatas hanya pada posisi horizontal.7. karena prosesnya otomatik, maka penggunaannya lebih terbatas bila di banding dengan las dengan tangan atau semi otomatik.

Skema Pengelasan Busur Gas

1.3 Pengelasan dengan Gas

Pengelasa dengan gas dilakukan dengan membakar bahan bakar gas dengan O2 sehingga menimbulkan nyala api dengan suhu yang dapat mensairkan logam induk dan logam pengisi. Sebagai bahan bakar dapat digunakan ga-gas asetilen, propan atau hydrogen, diantaranya ketiga ini yang paling banyak digunakan adalah dengan gas asetilen,sehingga sering kita dengar dengan nama las oksi-asetilen.

(1) Nyala Oksi-Asetilen

a). Nyala asetilen lebih (nyala karburasi)

Bila terlalu banyak perbandingan gas asetilen yang digunakan maka di antara kerucut dalam dan kerucut luar akan timbul kerucut nyala baru berwarna biru. Di antara kerucut yang menyala dan selubung luar akan terdapat kerucut antara yang berwarna keputih-putihan, yang panjangnya ditentukan oleh jumlah kelebihan asetilen. Hal ini akan menyebabkan terjadinya karburisasi pada logam cair. Nyala ini banyak digunakan dalam pengelasan logam monel, nikel, berbagai jenis baja dan bermacam-macam bahan pengerasan permukaan non-ferous.

b). Nyala netral

Nyala ini terjadi bila perbandingan antara oksigen dan asetilen sekitar satu. Nyala terdiri atas kerucut dalam yang berwarna putih bersinar dan kerucut luar yang berwarna biru bening. Oksigen yang diperlukan nyala ini berasal dari udara. Suhu maksimum setinggi 3300 sampai 3500 oC tercapai pada ujung nyala kerucut.

c). Nyala oksigen lebih (nyala oksidasi)

Bila gas oksigen lebih daripada yang dibutuhkan untuk menghasilkan nyala netral maka nyala api menjadi pendek dan warna kerucut dalam berubah menjadi ungu. Nyala ini akan menyebabkan terjadinya proses oksidasi atau dekarburisasi pada logam cair. Nyala yang bersifat oksidasi ini harus digunakan dalam pengelasan fusion dari kuningan dan perunggu namun tidak dianjurkan untuk pengelasan lainnya.

a)

b)

c)

(2) Alat-alat las gas oksi-asetilen

Dalam pengelasan oksi-asetilen diperlukan alat las yang terdiri dari penyembur dan pembakar. Dalam praktek terdapat dua jenis alat yaitu jenis tekanan rendah yang diperlukan untuk gas asetilen yang bertekanan sampai 700 mmHg dan jenis tekanan sedang untuk tekanan asetilen antara 700 sampai 1300 mmHg. Pada jenis tekanan rendah gas asetilen terisap oleh semburan gas oksigen dan biasanya gas asetilennya didapatkan langsung dari alat penghasil gas. Sedangkan pada jenis tekanan sedang gas asetilennya dilarutkan dan dimasukkan dalam botol-botol gas. Dengan asetilen tekanan sedang dapat dihasilkan kualitas las yang lebih merata. Disamping itu pada tekanan sedang bahaya terjadinya api balik juga ada; sedangkan pada jenis tekanan rendah

dengan alat penghasil gas yang dihubungkan langsung bahaya tersebut selalu ada. Untuk menghindari bahaya ini, pada sistem pipanya dipasang suatu alat pengaman yang terendam air.

Peralatan yang dipakai pada pengelasan Las Oksi-asetilen.

a. Tabung Oksigen

b. Regulator

c. Tabung Asetilen

d. Brander

4. Penggunaan dan Fluks yang digunakan5. Posisi Pengelasan a. Pengelasan di bawah tangan

b. Pengelasan mendatar (horisontal) c. Pengelasan tegak (vertikal) d. Pengelasan di atas kepala (over head) e. Pengelasan dengan arah ke kiri (maju) f. Pengelasan dengan arah ke kanan (mundur)

1.4 Cara-cara Pemotongan

1.4.1 Pemotongan dengan Gas

Prinsip pemotongan dengan gas adalah memotong besi atau baja dengan menggunakan panas yang dihasilkan dari pembakaran reaksi kimia berupa gas.Proses pemotongan logam dengan gas adalah memotong dengan cara memanaskan logam sampai mendekati titik lumer (cair) kemudian ditekan dengan semburan gas pada tekanan tertentu sehingga logam yang akan mencair tersebut terbuang sehingga logam terpotong.

Keuntungan memotong logam dengan gas:

Proses pemotongan cepat, berbagai bentuk dapat dipotong dengan hasil baik. Proses pemotongan dapat dilaukakan secara otomatis dengan mesin atau secara manual dengan tangan.

Kerugian memotong logam dengan gas:

Memerlukan alat dan perlengkapan yang khusus, harganya mahal. Pada sisi bekas pemotongan akan terjadi perubahan struktur yang mengakibatkan perubahan sifat logam yang dipotong.

Hasil pemotongan ini dikatakan baik apabila memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

1) Alur potong harus cukup kecil2) Permukaan potong harus cukup halus3) Terak harus mudah terkelupas4) Sisi atas pemotongan membulat

1.4.2 Pemotongan Busur Udara

Pemotongan busur udara adalah cara pemotong logam yang dipotong dicairkan dengan menggunakan busur listrik yang dihasilkan oleh elektroda karbon kemudian sairan logam disembur dengan udara tekan.Cara pemotongan ini ternyata mempunyai efisiensi dua atau tiga kalilebih tinggi dari pada efisiensi pada pemotongan dengan gas. Disamping itu dalam pengelasan, pengelasan dengan busur udara akan menghasilkan daerah pengaruh panas yang lebih sempit dan mempunyai pengaruh yang lebih sedikit terhadap logam induk bila dibandingkan dengan pemotongan gas. Karena itu pemotongan dengan busur udara lebih banyak dipakai.

BAB II

SIKLUS TERMAL DAERAH LASAN

2.1 Pembekuan dan Struktur Logam Las

Dalam pengelasan cair bermacam-macam cacat terbentuk dalam logam las, misalnya pemisahan atau segregasi, lubang halus dan retak. Banyaknya dan macamnya cacat yang terjadi tergantung daripada kecepatan pembekuan.

Semua kejadian selama proses pendinginan dalam pengelasan hamper sam dengan proses pendinginan pada pengecoran. Perbedaannya adalah :

1) Kecepatan pendinginan dalam las lebih tinggi2) Sumber panas dalam las bergerak terus3) Dalam proses pengelasan, pencairan dan pembekuan terjadi secara terus menerus4) Pembekuan logam las dimulai dari dinding logam yang dapat dipersamakan dengan

dinding cetakan dan pengecoran, hanya saja dalam pengelasan, logam las harus menjadi satu dengan logam induk, sedangkan pengecoran yang terjadi harus sebaliknya.

2.3 Reaksi Metalurgi Yang Terjadi Dalam Pembekuan

(1) Pemisahan

Didalam logam las terjadi tiga pemisahan, yaitu pemisahan makro, pemisahan gelombang dan pemisahan mikro.

Pemisahan makro adalah : perubahan komponen secara perlahan terjadi mulai dari sekitar garis sumbu las.

Pemisahan gelombang adalah : perubahan komponen karena pembekuan yang terputus terjadi pada proses terbentuknya gelombang manic las

Pemisahan mikro adalah : pemisahan komponen yang terjadi dalam satu pilar atau dalam bagian dari satu pilar

(2) Lubang-lubang halus

Lubang-lubang halus terjadi karena adanya gas yang tidak larut dalam logam padat.

Penyebab :

Pelepasan gas karena perbedaan batas kelarutan antara logam cair dan logam padat pada suhu pembekuan

Terbentuknya gas karena adanya reaksi kimia di dalam logam las Penyusupan gas ke dalam atmosfir busur

(3) Proses Deoksidasi

Proses deoksidasi adalah proses menghilangkan oksida yang terlarut dalam baja, karena ketangguhan logam turun dengan naiknya kadar oksigen, karena itu harus selalu diusahakan agar logam las mempunyai kadar oksigen yang serendah-rendahnya.

2.3 Siklus Termal Las

Siklus termal las adalah proses pemanasan dan pendinginan di daerah lasan. Lamanya pendinginan dalam suatu daerah temperature tertentu dari suatu siklus termal las sangat mempengaruhi kwalitas sambungan. Struktur mikro dan sifat mekanik daerah HAZ sebagian besar tergantung pada lamanya pendinginan dari temperature 800oC sampai 500oC. sedangkan retak dingin, di mana hidrogen memegang peranan penting, terjadi sangat tergantung oleh lamanya pendinginan dari temperature 800oC sampai 300oC atau 100oC.

2.4 Struktur Mikro Daerah Pengaruh Panas (HAZ)

Struktur, Kekerasan dan berlangsungnya transformasi dari daerah HAZ dapat dibaca dengan segera pada diagram tranformasi pendinginan berlanjut atu diagram cct.