Sampai pada waktu ini banyak sekali cara-cara pengklasifikasian yang digunakan dalam bidang las, ini disebabkan karena belum adanya kesepakatan dalam hal tersebut. Secara konvesional cara-cara pengklasifikasiaan tersebut pada waktu ini dapat dibagi dalam dua golongan, yaitu klasifikasi berdasarkan cara kerja dan klasifikasi berdasarkan energi yang digunakan. Klasifikasi pertama membagi las dalam kelompok las cair, las tekan, las patri dan lain-lainnya, sedangkan klasifikasi yang kedua membedakan adanya kelompok-kelompok seperti las listrik, las kimia, las mekanik dan seterusnya.
Paling tidak saat ini terdapat sekitar 40 jenis pengelasan. Dari seluruh jenis pengelasan tersebut hanya dua jenis yang paling populer di Indonesia yaitu pengelasan dengan menggunakan Las Karbit (Oxyfuel gas welding) dan busur nyala listrik (arc welding).
Jenis-jenis pengelasan yang umumnya dilakukan adalah: 1. Proses pengelasan busur logam terbungkus (SMAW)
Salah satu jenis proses las busur listrik elektoda terumpan, yang menggunakan busur listrik yang terjadi antara elektroda dan benda kerja setempat, kemudian membentuk paduan serta membeku menjadi alasan. Elektroda terbungkus yang berfungsi sebagai fluks akan terbakar pada waktu proses pengelasan dan gas yang terjadi akan melindungi proses pengelasan terhadap pengaruh udara luar, cairan yang terbungkus akan terapung membeku pada permukaan las yang disebut slag. Proses pengelasan elektroda terbungkus terlihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Proses Pengelasan Busur Las Terbungkus (SMAW) (Harsono 2000)
2. Proses pengelasan busur terendam (SAW)
Ini adalah salah satu pengelasan dimana logam cair ditutup dengan fluks yang diatur melalui suatu penampang fluks dan elektroda yang merupakan kawat pejal diumpankan secara terus menerus, dalam pengelasan ini busur listrik nya terendam dalam fluks dapat dilihat pada gambar 2.3. Prinsip las busur terendam ini material yang dilas adalah baja karbon rendah, dengan kadar karbon tidak lebih dari 0, 05%. Baja karbon menengah dan baja konstruksi paduan rendah dapat juga dilas dengan proses SAW, namun harus dengan perlakuan panas khusus dan elektroda khusus.
Gambar 2.4 Proses Pengelasan Busur Terendam (SAW) (Harsono 2000)
3. Proses pengelasan busur logam gas (GMAW)
Jenis pengelasan ini menggunakan busur api listrik sebagai sumber panas untuk peleburan logam, perlindungan terhadap logam cair menggunakan gas mulia (inert gas) atau CO2 merupakan elektroda terumpan yang diperlihatkan pada gambar 2.3. Proses GMAW dimodifikasikan juga dengan proses menggunakan fluks yaitu dengan penambahan fluks yang magnetig (magnetizen - fluks) atau fluks yang diberikan sebagai inti (fluks cored wire).
Gambar 2.5 Proses Pengelasan Busur Logam Gas (GMAW) 4. Proses pengelasan busur berinti fluks (FCAW)
FCAW merupakan proses pengelasan busur listrik elektroda terumpan. Proses peleburan logam terjadi diantara logam induk dengan elektroda berbentuk turbolens yang sekaligus menjadi bahan pengisi, fluks merupakan inti dari elektroda dan terbakar menjadi gas, akan melindugi proses dari udara luar, seperti gambar 2.5.
Gambar 2.6 Proses pengelasan berinti fluks (FCAW) (Harsono 2000)
5. Proses pengelasan busur TIG (Tungsten Innert Gas)
Pengelasan dengan memakai busur nyala api yang menghasilkan elektroda tetap yang terbuat dari tungsten (wolfram), sedangkan bahan penambah terbuat dari bahan yang sama atau sejenis dengan bahan yang dilas dan terpisah dari torch, untuk mencegah oksidasi dipakai gas pelindung yang keluar dari torch biasanya berupa gas argon 99%. Pada proses pengelasan ini peleburan logam terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dan logam induk. Proses pengelasan busur tungsten gas dapat dilihat pada gambar 2.7.
Perincian lebih lanjut mengenai klasifikasi pengelasan ini dapat dilihat pada gambar 2.8 dibawah ini.
Gambar 2.8 Klasifikasi Cara Pengelasan (Wiryosumarto, 2000) 2.2. Pengelasan TIG (Tungsten Innert Gas)
TIG (Tungsten Innert Gas) adalah suatu proses pengelasan busur listrik elektroda tidak terumpan, dengan menggunakan gas mulia sebagai pelindung terhadap pengaruh udara luar, Pada proses pengelasan TIG peleburan logam terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dengan logam induk.
Pada jenis ini logam pengisi dimasukan kedalam daerah arus busur sehingga mencair dan terbawa ke logam induk. Las TIG dapat dilaksanakan secara manual atau secara otomatis dengan mengotomatisasikan cara pengumpanan logam pengisi.Penggunaan las TIG mempunyai dua keuntungan, pertama kecepatan pengumpanan logam pengisi dapat diatur terlepas dari besarnya arus listrik sehingga penetrasi kedalam logam induk dapat diatur semaunya. Cara pengaturan ini memungkinkan las TIG dapat digunakan dengan memuaskan baik untuk pelat baja tipis maupun pelat yang tebal.
Sedangkan untuk aluminium karena permukaannya selalu dilapisi dengan oksida yang mempunyai titik cair yang tinggi, maka sebaiknya memakai arus bolak balik frekuensi tinggi. Sumber listrik yang digunakan untuk pengelasan TIG dapat berupa listrik DC atau listrik AC.
Pada umumnya dalam proses pengelasan TIG sumber listrik yang digunakan mempunyai karakteristik yang lamban, sehingga dalam menggunakan listrik DC untuk memulai menimbulkan busur perlu ditambah dengan listrik AC frekuensi tinggi. Elektroda yang digunakan terbuat dari Wolfram murni atau paduan antara wolfram – torium, yang berbentuk batang dengan garis tengah antara 1,0 mm sampai 4,8 mm. Gas yang dipakai untuk pelindung adalah gas Argon murni, karena pencampuran dengan O2 atau CO2 yang bersifat oksidator akan mempercepat keausan ujung elektroda. Skema las TIG seperti diperlihatkan pada gambar, 2.7.
Gambar 2.9 Skema Las TIG (www.weldersuniverse.com/)
Penggunaan logam pengisi tidak ada batasnya, biasanya logam pengisi diambil logam yang mempunyai komposisi yang sama dengan logam induk. Penggunaan mesin las TIG untuk beberapa jenis logam dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Penggunaan Mesin Las TIG Untuk Beberapa Logam Logam Listrik AC Frekuensi Tinggi Listrik DC Polaritas Lurus Listrik Dc Polaris balik
Baja Terbatas Sesuai -
Baja tahan karat Terbatas Sesuai -
Besi cor Terbatas Sesuai -
Aluminium dan Paduannya
Sesuai - dapat utk pelat
tipis Magnesium dan
Paduannya
Sesuai - dapat untuk pelat
tipis Tembaga dan
Paduannya
Terbatas Sesuai -
Aluminium brons Sesuai Terbatas -
Sumber: Teknologi pengelasan logam
Sebutan TIG berasal dari Amerika Serikat dan merupakan singkatan dari Tungsten Inert Gas. Tungsten - juga disebut wolfram - adalah logam dengan titik fusi lebih dari 3300 ºC, yang berarti lebih dari dua kali lipat titik fusi dari logam yang biasanya dilas. Inert Gas adalah hal yang sama seperti gas tidak aktif, yang berarti jenis gas yang tidak akan menggabungkan dengan unsur-unsur lainnya. Di Jerman metode ini disebut pengelasan WIG, W berarti wolfram. pengelasan TIG adalah sebutan standar internasional untuk metode pengelasan ini.
Menurut DS / EN 24063 proses pengelasan ini memiliki nomor 141. Prinsip pengelasan TIG adalah proses las busur listrik dimana energi fusi yang dihasilkan oleh busur listrik terbakar antara benda kerja dan elektroda tungsten. Selama proses pengelasan elektroda, busur dan kolam las dilindungi terhadap efek merusak dari udara atmosfer oleh shielding gas inert. Dengan cara nozzle gas shielding gas adalah mengarah pada zona pengelasan di mana ia menggantikan udara atmosfer. TIG pengelasan berbeda dari proses pengelasan busur lainnya oleh fakta bahwa elektroda tidak dikonsumsi seperti elektroda dalam proses lain seperti MIG / MAG dan MMA.
Jika perlu menggunakan bahan pengisi, itu akan ditambahkan secara manual atau otomatis sebagai kawat telanjang.
Gambar 2.10 Prinsip Pengelasan TIG
Gambar 2.11 Bahan Pengisi Pengelasan TIG
Gambar 2.13 Migrasi Elektron dan Ion di Pengelasan TIG Bahan Pengisi Otomatis
Seperti disebutkan sebelumnya energi fusi di TIG pengelasan diproduksi di busur terbakar antara elektroda tungsten dan benda kerja. Kawat pengisi dapat dilakukan secara manual atau mekanis. Di DC TIG pengelasan elektroda tungsten biasanya terhubung ke polaritas negatif dan benda kerja untuk polaritas positif. Menurut teori elektron elektron bermuatan negatif dan ion bermuatan positif akan bermigrasi ketika busur dinyalakan. Elektron akan bermigrasi dari kutub negatif ke kutub positif sedangkan ion akan melakukan perjalanan ke arah yang berlawanan. Dalam busur ada karena itu akan tabrakan antara elektron dan ion dan tabrakan ini menghasilkan energi panas.
Aliran elektron dari titik elektroda berlangsung pada kecepatan yang sangat tinggi dan ketika hits benda kerja sejumlah besar energi panas yang dihasilkan. Ketika aliran ion hits titik elektroda ada tidak diproduksi dengan jumlah yang energy sama. Total dihasilkan energi panas didistribusikan oleh approx. 30% ke titik elektroda yang terhubung ke kutub negatif dan approx. 70% untuk benda kerja yang terhubung ke kutub positif. Arus bolak ditandai oleh fakta bahwa perubahan tegangan polaritas sejumlah kali, biasanya 100 kali per detik.
Gambar 2.14 Distribusi Panas Pada TIF Pengelasan
Elektroda memiliki polaritas positif dalam periode semi dan di semi-periode yang sama benda kerja adalah negatif. Di semi-periode berikutnya polaritas terbalik, yang berarti bahwa energi panas mendistribusikan dengan 50% pada elektroda dan 50% pada benda kerja.
TIG pengelasan sering digunakan untuk pekerjaan yang menuntut pengelasan berkualitas tinggi seperti misalnya:
1. Industri lepas pantai
2. Gabungan panas dan pembangkit listrik 3. Industri petrokimia
4. Industri makanan 5. Industri kimia 6. Industri nuklir
Daerah yang paling penting dari aplikasi yaitu :
1. Pengelasan bahan tipis pada baja stainless 2. Aluminium
3. Nikel
4. paduan nikel
Meningkatnya tuntutan terhadap kualitas las telah membuat TIG pengelasan sangat populer untuk pengelasan dimensi tabung kecil serta akar berjalan di kedua-non paduan bahan dan paduan di piring yang lebih berat.
Tabel 2.2 Jenis Arus Pengelasan TIG Dan Elektroda
Material Type of current Elektrode polarity
Unalloyed steels = - Low-alloyed steels = - Chromium/nickel steels = - Chromium steels = - Copper alloys = - Nickel alloys = - Titanium = - Lead = - Alumunium alloys ~ Magnesium alloys ~ Keterangan: 1. = DC 2. ~ AC 3. – negative 4. + positive
Saat ini dengan polaritas negatif pada elektroda pengelasan TIG digunakan untuk sebagian besar bahan. Pengelasan aluminium dan magnesium biasanya tidak mungkin dengan arus searah. Alasan untuk ini adalah bahwa lapisan yang kuat dari oksida, yang sulit untuk menerobos karena titik fusi yang tinggi, meliputi bahan-bahan ini. Oleh karena itu aluminium, magnesium dan paduan mereka biasanya dilas dengan arus bolak-balik yang mampu memecah lapisan oksida.
Dalam rangka untuk menangani proses pengelasan TIG dan membuatnya bekerja dengan kemampuan penuh dibutuhkan Banyak mesin las TIG yang dibangun sedemikian rupa bahwa sumber daya dan unit TIG adalah satu unit. Peralatan yang terdiri dari bagian yang berbeda dengan mereka fungsi yang terpisah sendiri.
Peralatan utama TIG pengelasan terdiri dari:
1. Sebuah torch TIG yaitu alat tukang las Yang digunakan untuk mengontrol busur. 2. Sebuah sumber daya yang mampu memberikan pengelasan saat dilakukan.
3. Sebuah unit TIG dengan sistem kontrol dimasukkan yang memungkinkan untuk menyesuaikan arus pengelasan, inisiasi busur dll.
4. Sebuah tabung gas shielding dengan tekanan mengurangi katup dan flowmeter.
Banyak mesin las TIG yang dibangun sedemikian rupa bahwa sumber daya dan unit TIG adalah satu unit.
Gambar 2.15 Daya dan Unit TIG
Tujuan utama dari TIG torch adalah untuk membawa arus pengelasan dan shielding gas untuk las. TIG torch dibangun atas dasar pegangan pengelasan dan kepala obor yang dilapisi dengan bahan terisolasi elektrik. Torch biasanya dilengkapi dengan saklar untuk mengubah gas pengelasan dan perisai dan mematikan.
1. Kepala Torch 2. Pegangan 3. Kontrol saklar 4. Penutup elektroda 5. Penyegel 6. Elektroda collet 7. Pelindung panas 8. Tubuh Collet 9. Nozzle gas
Elektroda collet dibagi agar dapat kompres agar sesuai ketat di sekitar elektroda ketika tutup elektroda diperketat. Untuk menghindari arus beban terlalu berat pada elektroda torch dibangun dengan cara yang transfer saat ini untuk elektroda berlangsung sangat dekat dengan titik elektroda Topi torch panjang, ditampilkan pada gambar, bisa ditukar dengan versi yang lebih pendek agar torch untuk digunakan di daerah terlarang. Namun, cap biasanya begitu lama sehingga dapat menutupi elektroda panjang normal. TIG torch tersedia dalam berbagai ukuran dan desain sesuai dengan maksimum yang diperlukan beban saat ini dan keadaan di mana torch akan digunakan. Ukuran torch juga akan tergantung pada kapasitas pendinginan selama pengelasan.
Beberapa torch yang dibangun sedemikian rupa bahwa itu adalah gas shielding mengalir yang mendinginkan torch. Namun, Torch juga memberikan off panas ke udara sekitar. Torch lainnya dibangun dengan tabung pendingin. torch air-cooled terutama digunakan untuk pengelasan dengan intensitas arus yang lebih besar dan AC-las. Biasanya air-cooled TIG torch lebih kecil dari sebuah torch berpendingin udara yang dirancang untuk intensitas maksimum saat yang sama. Beberapa torch TIG baru juga memiliki pemicu pada pegangan torch untuk mengendalikan arus las selama pengelasan.
Fungsi dari nozzle gas untuk memimpin shielding gas turun sekitar zona las dan dengan demikian menggantikan udara atmosfer. Nosel gas mengacaukan ke torch TIG sehingga dapat ditukar jika diperlukan. Hal ini biasanya terbuat dari bahan keramik mampu tahan panas besar. Ukuran nozzle gas sering ditunjukkan oleh nomor yang mengacu pada diameter interior dari lubang itu 1/16 ".
Sebuah nozzle gas tidak ada. 4 memiliki diameter interior dari 4/16 "sesuai dengan 6,4 mm.
Gambar 2.18 Gas Lens
Tipe lain dari nozzle gas adalah lensa gas yang dibangun dengan cara yang shielding gas melewati meskipun grid kawat untuk membuat aliran gas lebih stabil pada jarak yang lebih jauh.
Gambar 2.19 Aliran Gas Shielding
Keuntungan dari aliran gas yang panjang adalah kenyataan bahwa elektroda dapat memiliki tongkat-out lebih lama sehingga memungkinkan tukang las untuk memiliki pandangan yang lebih baik dari kolam las. Dengan cara diffuser gas itu juga mungkin untuk mengurangi konsumsi gas pelindung.
Sumber daya untuk TIG welding umumnya memiliki tegangan rangkaian terbuka dari sekitar 70 sampai 80 V. Untuk pengelasan dengan arus sumber listrik langsung digunakan bahwa memperbaiki arus bolak-balik dari jaringan suplai dari 400 V ke output cocok untuk proses TIG dan pada saat yang sama perubahan intensitas saat ini ke tingkat yang ditetapkan oleh tukang las pada mesin las . Mesin las modern mampu las dari pengelasan baik dalam mode DC atau beberapa unit memberikan kedua mode AC dan DC.
Sistem kontrol peralatan TIG dapat berupa sangat sederhana atau sangat maju dengan banyak fungsi yang berbeda. Dalam versi yang paling sederhana hanya pengelasan saat ini dikendalikan dan shielding gas dihidupkan / off oleh katup kecil di Torch TIG. Box TIG lebih maju mampu mengendalikan shielding gas sehingga menyebabkan tempat pengelasan sebelum busur dinyalakan, dan menunda gangguan shielding gas setelah saat pengelasan terputus.
Ini berarti bahwa elektroda tungsten dan kolam las juga dilindungi dari udara atmosfer selama periode pendinginan. Selanjutnya, box TIG biasanya memiliki fasilitas pengapian untuk menghindari menggaruk elektroda terhadap benda kerja dan dengan demikian merusak titik elektroda. Fasilitas pengapian ini dapat menjadi unit frekuensi tinggi (HF) yang
meningkatkan frekuensi untuk 2-4000000 periode per detik dan tegangan untuk beberapa ribu volt. Frekuensi tinggi dan tegangan memungkinkan untuk menghasilkan percikan antara titik elektroda dan permukaan benda kerja yang mentransfer busur.
Gambar 2.20 Pengapian Frekuensi Tinggi
Tipe lain dari kontrol kunci box dapat menjadi unit dimasukkan yang mampu membatasi arus hubung singkat pada saat pengapian, sehingga ketika pengelasan dimulai titik elektroda tungsten dapat ditempatkan langsung pada benda kerja tanpa menempel. kontrol kemudian meningkatkan intensitas arus pengelasan ketika elektroda diangkat dari benda kerja sehingga memicu busur.
Jenis kontrol memiliki beberapa nama seperti misalnya LIFTARC atau LIFTIG.
Gambar 2.21 Pengapian Dengan Metode LIFT Kemungkinan lain untuk mengontrol pengapian adalah:
Kontrol kemiringan yang memungkinkan untuk pra- program peningkatan arus pengelasan saat pengelasan dimulai dan penurunan arus pengelasan saat pengelasan berhenti.
kontrol kemiringan sangat penting pada akhir pengelasan untuk membantu menghilangkan porositas dan menyusut lubang.
Ketika pengelasan dilakukan dengan fulsing modus pengelasan las pada prinsipnya deretan pengelasan tempat tumpang tindih untuk sebagian besar atau lebih kecil tergantung pada kecepatan pengelasan.
Gambar 2.22 Contoh Las Dengan Busur Pulsing
Banyak mesin ganda saat ini dilengkapi dengan fungsi kontrol yang memungkinkan untuk memodifikasi kurva dari arus bolak-balik dalam rangka untuk membuat lebih persegi, dan juga mengubah keseimbangan antara positif dan semi-periode negatif.
Gambar 2.23 Contoh Kurva AC Dimodifikasi
Kemungkinan kontrol ini sangat menguntungkan ketika las TIG aluminium, magnesium dan paduan.
Shielding gas memiliki beberapa fungsi. Salah satunya adalah untuk menggantikan udara atmosfir sehingga tidak akan menggabungkan dengan Daerah las dan elektroda pijar tungsten. Selain itu, gas shielding juga memainkan peran penting sehubungan dengan pengalihan arus dan panas di busur. Untuk TIG pengelasan dua dari gas inert yang digunakan adalah argon (Ar) dan helium (He) yang argon adalah lebih sering digunakan. Kedua gas perisai aktif dapat dicampur dengan satu sama lain atau masing-masing dari mereka dicampur dengan jenis gas yang memiliki efek mengurangi. Untuk mengatakan bahwa gas adalah mengurangi sarana yang dapat menggabungkan dengan oksigen. Sehubungan dengan TIG pengelasan dua gas mengurangi, hidrogen (H2) dan nitrogen (N2) yang digunakan.
Untuk perlindungan dari bagian belakang lasan dapat menguntungkan untuk menggunakan campuran gas mengurangi, N2 / H2, yang disebut gas dukungan. Gas shielding disediakan dalam silinder baja dicat warna standar untuk membuat mudah dikenali. Untuk tujuan ini warna silinder yang sebenarnya dan warna daerah bahu yang digunakan.
Gambar 2.24 Pilihan Warna Silinder
Tekanan dalam silinder baja adalah antara 200 dan 300 bar. Untuk menggunakan shielding gas tekanan tinggi harus dikurangi untuk tekanan kerja yang sesuai. Sebuah katup penurun tekanan digunakan untuk mengurangi tekanan. Katup penurun tekanan biasanya dilengkapi dengan alat pengukur di mana tekanan silinder yang sebenarnya bisa dibaca. Dalam rangka menyesuaikan gas flow yang diperlukan untuk TIG pengelasan gambar di bawah ini menunjukkan tekanan-mengurangi katup dengan flowmeter dimasukkan.
Dalam flowmeter ada bola kecil yang ditinggikan oleh gas yang mengalir sehingga memungkinkan untuk membaca aliran gas dalam liter per menit. Harap dicatat bahwa pengukuran meter flowmeter harus ditempatkan secara vertikal dan yang flowmeter yang dirancang untuk jenis digunakan gas perisai yang lain ada risiko untuk kesalahan bacaan.
Tidak semua katup penurun tekanan dilengkapi denganh flowmeter. Beberapa jenis memiliki alat pengukur kerja dengan skala liter, atau menggunakan flowmeter terpisah.
Gambar 2.26 flowmeter Dengan Skala Liter
Sebuah flowmeter, yang mengukur langsung pada nozzle gas, dapat digunakan untuk mengontrol bahwa jumlah yang diminta dari shielding gas ada pada pembukaan nosel gas.
Jumlah shielding gas tergantung pada diameter bagian dalam nozzle gas. Diindikasikan nilai untuk jumlah shielding gas.
