Parameter-parameter dasar pengelasan untuk mendapatkan hasil lasan yang baik, diantaranya :
1. Heat Input
Dari sumber panas yang digunakan, pemanasan logam induk sampai pada suhu puncak (mencair), mempunyai karakteristik sesuai sifat fisik logam tersebut antara lain pada suhu tertentu logam tersebut mengalami transformasi baik sebagian atau seluruhnya, tergantung kecepatan pemanasannya (heating rate).
Sedangkan heating rate tersebut tergantung dari jenis proses pengelasan.
Contohnya, pada proses las karbid sumber panasnya rendah, kecepatan pemanasan lambat, yang berdampak transformasi dapat terjadi secara menyeluruh. Tinggi rendahnya suhu puncak (peak temperature) berdampak pada penahanan logam pada struktur tertentu, sehingga dapat menyempurnakan atau mengurangi kesempatan bertransformasi. Sedangkan pada las listrik, karena heat input lebih besar dibanding las karbid, maka kecepatan pemanasannya lebih cepat, transformasi tidak sempurna. Dengan diimbangi oleh kecepatan pengelasan yang harus lebih besar, maka las listrik mempunyai daerah yang dipengaruhi panas las yang lebih sempit.
Pemanasan yang lambat juga menyebabkan perambatan panas kesegala arah, sehingga menambah jumlah energi panas yang dibutuhkan yang berarti memperlambat pencairan, yang dampaknya menambah perubahan bentuk. Jadi pada pengelasan baja dengan menggunakan heat input yang lambat memungkinkan kesempatan transformasi dari ferit-pearlit menjadi austenit.
Bisa disimpulkan bahwa bila menggunakan heat input yang rendah, mengharuskan kecepatan pengelasan yang relatif pelan, maka energi panas banyak menyebar kebagian logam, sehingga semakin banyak daerah yang dipanasi, berarti lebih banyak daerah yang dialami perubahan struktur kristal.
Sebaliknya dengan heat input yang tinggi, baja mencair dengan cepat, sehingga kecepatan pengelasan lebih besar, yang berarti daerah yang dipengaruhi panas las sempit.
Lamanya sumber panas menyentuh permukaan logam, untuk mencairkan logam induk, mempengaruhi terbentuknya logam las dan dalamnya penetrasi.
Bertambah lamanya sumber panas ada pada satu tempat, misalnya pada kecepatan pengelasan yang lambat, menyebabkan over heating logam induk yang menghasilkan daerah yang dipengaruhi panas lebih luas namun penetrasinya dangkal.
Panas yang mengenai benda kerja merambat sesuai dengan pola pada gambar 2.2, dimana bertambah jauh letak tempat yang diukur dari sumber panas, maka suhunya bertambah rendah.
Gambar 2.2 Jenjang Suhu pada Pengelasan Baja Lunak selama Pengelasan Berlangsung
2. Daya
Daya terbagi dalam dua bagian, yaitu :
• Tegangan busur las
Tingginya tegangan busur tergantung pada panjang busur yang dikehendaki dan jenis elektroda yang digunakan. Pada elektroda sejenis tinggi tegangan busur yang diperlukan berbanding lurus dengan panjang busur. Pada dasarnya busur listrik yang terlalu panjang tidak dikehendaki karna stabilitasnya mudah terganggu sehingga hasil pengelasan tidak rata. Disamping itu, tingginya tegangan tidak banyak mempengaruhi kecepatan pencairan sehingga tegangan yang terlalu tinggi hanya akan membuang-buang energi saja.
Tegangan busur yang rendah akan menghasilkan penembusan yang dalam dengan manik yang sempit yang menyebabkan terbentuknya manik buah pear. Tegangan yang tinggi akan menghasilkan penembusan yang kurang dalam dan manik yang datar yang dapat menyebabkan terjadinya retak tegang. Disamping itu bila tegangan dinaikan maka keperluan fluks juga bertambah.
Panjang busur yang dianggap baik kira-kira sama dengan garis tengah elektroda. Tegangan yang diperlukan untuk mengelas dengan elektroda bergaris tengah 3 - 6 mm, kira-kira antara 20 – 30 volt untuk posisi datar. Sedangkan untuk posisi tegak atau atas kepala biasanya dikurangi lagi dengan 2 -5 volt. Kestabilan busur dapat juga didengar dari kestabilan suaranya selama pengelasan.
Gambar 2.3 Pengaruh Tegangan Busur terhadap Bentuk Manik
• Besar arus las
Besarnya arus las yang diperlukan tergantung dari bahan dan ukuran dari lasan, geometri sambungan, posisi pengelasan, macam elektroda dan diameter inti elektroda. Dalam hal daerah las mempunyai kapasitas panas yang tinggi maka dengan sendirinya diperlukan arus las yang kecil. Bila ada kemungkinan terjadi retak panas seperti pada pengelasan baja tahan karat austenit maka dengan sendirinya harus diusahakan menggunakan arus yang kecil saja.
Dalam hal mengelas baja paduan, dimana daerah HAZ dapat
mengeras dengan mudah, maka harus diusahakan pendinginan yang pelan dan untuk ini diperlukan arus yang besar dan mungkin masih memerlukan pemanasan kemudian.
Arus las memberikan pengaruh yang terbesar pada penembusan dan penguatan. Arus yang terlalu kecil akan menghasilkan penembusan dan penguatan yang rendah, dan bila terlalu besar akan menghasilkan manik berbentuk buah pir seperti terlihat pada gambar 2.4 dan akan mudah terjadi retak panas.
Gambar 2.4 Pengaruh Arus Las pada Bentuk Manik 3. Kecepatan Pengelasan
Kecepatan pengelasan tergantung pada jenis elektroda, diameter inti elektroda, bahan yang dilas, geometri sambungan, ketelitian sambungan dan lain sebagainya. Karena itu pengelasan yang cepat memerlukan arus las yang tinggi.
Bila kecepatan pengelasan dinaikkan terus maka masukan panas per satuan panjang juga akan menjadi kecil, sehingga pendinginan akan berjalan terlalu cepat yang mungkin dapat memperkeras daerah HAZ.
Kecepatan pengelasan yang rendah akan menyebabkan pencairan yang banyak dan pembentukan manik datar yang dapat menimbulkan terjadinya lipatan manik. Sedangkan kecepatan yang tinggi akan menurunkan lebar manik dan menyebabkan terjadinya bentuk manik yang cekung dan takik, terlihat seperti gambar 2.5.
Gambar 2.5 Pengaruh Kecepatan Pengelasan pada Bentuk Manik 4. Pendinginan
Lamanya pendinginan dalam suatu daerah temperatur tertentu dari suatu siklus termal las sangat mempengaruhi kualitas sambungan. Karena itu banyak sekali usaha-usaha pendekatan untuk menentukan lamanya waktu pendinginan tersebut. Struktur mikro dan sifat mekanik dari daerah HAZ sebagian besar tergantung pada lamanya pendinginan dari temperatur 800 ºC sampai 500 ºC.
Sedangkan retak dingin, dimana hidrogen memegang peranan penting, terjadinya sangat tergantung oleh lamanya pendinginan dari temperatur 800 ºC sampai 300 ºC atau 100 ºC.
5. Polaritas Listrik
Pengelasan busur listrik dengan elektroda terbungkus dapat menggunakan polaritas lurus dan polaritas balik. Pemilihan polaritas ini tergantung pada bahan pembungkus elektroda, konduksi termal dari bahan induk, kapasitas panas dari sambungan dan lain sebagainya.
Bila titik cair bahan induk tinggi dan kapasitas panasnya besar sebaiknya digunakan polaritas lurus dimana elektrodanya dihubungkan dengan kutub negatif. Sebaliknya bila kapasitas panasnya kecil seperti pada pelat tipis maka dianjurkan untuk menggunakan polaritas balik dimana elektroda dihubungkan dengan kutub positif.
Sifat busur pada umumnya lebih stabil pada arus searah dari pada arus bolak balik, terutama pada pengelasan dengan arus yang rendah. Tetapi untuk
pengelasan sambungan pendek lebih baik menggunakan arus bolak balik karena pada arus searah sering terjadi ledakan busur pada akhir dari pengelasan.
6. Besarnya Penembusan atau Penetrasi
Untuk mendapatkan kekuatan sambungan yang tinggi diperlukan penembusan atau penetrasi yang cukup. Sedangkan besarnya penembusan tergantung kepada sifat-sifat fluks, polaritas, besarnya arus, kecepatan las dan tegangan yang digunakan.
Pada dasarnya makin besar arus las makin besar pula daya tembusnya.
Sedangkan tegangan memberikan pengaruh yang sebenarnya yaitu makin besar tegangan makin besar busur yang terjadi dan makin tidak terpusat, sehingga panasnya melebar dan menghasilkan penetrasi yang lebar dan dangkal. Dalam hal tegangan ada pengecualian terhadap beberapa elektroda khusus untuk penembusan dalam yang memang memerlukan tegangan tinggi.
Pengaruh kecepatan seperti diterangkan sebelumnya bahwa sampai pada suatu kecepatan tertentu naiknya kecepatan akan memperdalam penembusan, tetapi melampaui kecepatan tersebut penembusan akan turun dengan naiknya kecepatan.
7. Pemilihan Fluks dan Kawat Elektroda
Fluks dan kawat merupakan bahan las yang sangat menentukan dan saling mempengaruhi. Karena itu, pemilihan kedua bahan ini harus dilakukan bersamaan dengan memperhatikan sifat-sifat bahan induk, kualitas sambungan, keadaan permukaan geometri sambungan dan lain-lainnya. Pelaksanaan yang berhubungan dengan fluks adalah tinggi pelepasan fluks, dimana sangat tergantung dari jenis fluks yang digunakan. Pada dasarnya tinggi pelepasan fluks adalah sedemikian rupa sehingga gas yang terbentuk mudah berdifusi dan tidak menimbulkan busur yang terbuka.
Elektroda yang biasanya digunakan pada pengelasan ada 3 macam yaitu :
• Elektroda polos
Elektroda tanpa diberi lapisan dan penggunaan elektroda jenis ini terbatas, digunakan untuk besi tempa dan baja lunak.
• Elektroda fluks
Elektroda yang mempunyai lapisan tipis fluks, dimana fluks ini berguna melarutkan dan mencegah terbentuknya oksida-oksida pada saat pengelasan.
• Elektroda berlapis tebal
Digunakan terutama pada proses pengelasan komersil.
8. Material
Berhasil atau gagalnya pengelasan pada suatu logam tergantung pada sifat mampu las pada logam tersebut. Logam yang mempunyai sifat mampu las yang baik didalam melakukan proses pengelasan lebih mudah dan menghasilkan hasil lasan yang baik. Sebaliknya pada logam yang mempunyai sifat mampu las yang rendah prosedur pengelasannya lebih sulit dan menghasilkan hasil lasan yang kurang baik. Kenyataannya di dalam suatu konstruksi sambungan hanya beberapa logam yang biasa dilakukan pekerjaan las karena pada logam-logam tersebut bisa mampu diupayakan untuk proses las yang menghasilkan sambungan yang baik.
Logam-logam tersebut antara lain : Logam Ferros seperti besi, baja serta logam-logam non-Ferros seperti aluminium, magnesium, tembaga, titanium, dan paduan dari logam-logam tersebut.
9. Bentuk Sambungan dan Alur Pengelasan
Kekuatan konstruksi las sangat tergantung pada mutu sambungannya, pemilihan bentuk sambungan dan alur pengelasan berpengaruh pada hasil las, seperti halnya kekuatan sambungan, efisiensi sambungan, dan salah satu upaya meminimalisir adanya cacat pada hasil las. Bentuk dan ukuran alur juga turut menentukan mutu lasan, dalam hal ini yang penting adalah besarnya celah akar, yang harus sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
Prosedur pengelasan tertulis yang berisikan pedoman bagi welder adalah WPS (Welding Prosedure Spesification). WPS yang baik selalu didukung pula dengan PQR (Procedure Qualification Record). PQR adalah dokumen data pengelasan pada sample pengujian dimana terdapat hasil tes. Pada umumnya parameter-parameter aktual yang digunakan akan lebih sedikit saat dilakukannya
proses pengelasan lapangan. PQR yang baik akan memberikan parameter penting termasuk parameter tambahan yang dipersyaratkan pada proses pengelasan.
Sedangkan parameter lainnya dapat pula digunakan sebagai pilihan.
Faktor-faktor penting lain, yang ada dalam prosedur pengelasan (Welding procedure), yaitu :
1. Jenis join / sambungan 2. Jenis logam dasar 3. Logam pengisi 4. Elektroda / fluks 5. Panas
6. Posisi
Para ahli las mempunyai saran untuk mendapatkan hasil las yang baik dan sempurna, yaitu perlu dilakukannya persiapan-persiapan yang matang. Guna persiapan tersebut perlu di ingat beberapa faktor dasar persiapan, yakni :
1. Faktor manusia
Maksudnya : manusia sebagai perancang, pelaksana, pengawas pemeriksaan, dan atau penguji. Syarat manusia sebagai pelaksana pengelasan paling tidak memenuhi persyaratan sebagai berikut : sehat jasmani dan rohani, berketerampilan mengelas, berpengalaman dalam pekerjaan kontruksi, mengetahui sedikit ilmu bahan dalam pengelasan, dan mengetahui syarat-syarat keselamatan dalam pengelasan.
2. Faktor prosedur dan cara kerja
Maksudnya : Sebelum kita melakukan pekerjaan pengelasan, kita harus mengetahui terlebih dahulu pengelasan tersebut dilakukan guna untuk menyambung, menutup, melapisi, mengunci, atau lain sebagainya. Hal lain yang ditentukan juga, yaitu : prosedur pengelasan yang tepat, cara pengelasan yang benar/efisien/selamat, ukuran dan bahan pokok atau tambahan yang mengetahui syarat dan ekonomis, serta setelah prosedur pengelasan telah tersusun, maka cara-cara kerja pengelasan yang benar/tepat juga harus dipersiapkan.
3. Faktor bahan / material
Maksudnya : Jenis, bentuk, serta ukuran-ukuran bahan yang diperlukan dalam pengelasan harus diperhatikan. Pemilihan bahan juga harus sesuai dengan parent material untuk mencegah hal-hal yang tidak di inginkan seperti stress cracking (retak tangan), crystal growth (pertumbuhan kristal) dan sebagainya.
4. Faktor peralatan
Maksudnya : Tanpa peralatan yang baik dan lengkap akan mengakibatkan hasil pengelasan tidak sempurna, kecelakaan kerja, dan yang terburuk kebakaran/peledakan. Peralatan meliputi :
- Alat bantu : Mesin las listrik, sumber tenaga listrik, kabel las, tang las dan klem las.
- Alat keselamatan tukang las : Helm las, sarung tangan las,selongsong kaki las, jaket las, dan baju kerah dengan lengan panjang serta kerah leher yang dapat ditutup.
- Alat bantu tukang las : Chipping hammer, sikat metal, pahat runcing, dan kapur tanah panas.
- Alat keselamatan umum : Botol pemadam kebakaran, dinding pelindung nyala, gas detector (untuk daerah yang mengandung gas mudah terbakar), dan alat pemadam kebakaran yang lebih besar.
- Alat-alat bantu lainnya : Kotak PPPK (terutama untuk perawatan luka bakar dan mata), alat ukur (pengukur panjang, pengukur level, pengukur amper, dan sebagainya), alat untuk keperluan quality control (dye checking kid, magnetic particle, ultrasonic, dan sebagainya).
5. Faktor alam dan lingkungan
Maksudnya : Persiapan-persiapan tertentu sebelum pengelasan di tempat-tempat dengan keadaan alam tertentu demi menyelamatkan hasil pengelasan tersebut. Misalnya, untuk tempat-tempat dimana sering turun hujan dan kelembaban yang tinggi, perlu dibuatkan sistem pengeringan
bagi elektroda low hydrogen (didalam ruang/kamar pemanas dan di dalam dapur pengering) dengan sistem pemanasan yang dapat diatur.
6. Faktor maksud dan tujuan
Maksudnya : Suatu pengelasan harus jelas maksud dan tujuannya guna menentukan persiapan-persiapan yang diperlukan. Contohnya, pengelasan bejana bertekanan rendah akan lebih longgar jika di banding dengan pengelasan bejana bertekanan tinggi (reaktor dan lain-lain).
Selain faktor persiapan, ada juga faktor ergonomis yang mempengaruhi hasil lasan para welder dalam melakukan pengelasan. Karena faktor ergonomis memberikan keyakinan bahwa kesesuaian antara manusia, bahan, peralatan kerja dan lingkungan kerja akan meningkatkan produktivitas kerja. Berikut adalah bagian-bagian faktor ergonomis yang sangat berpengaruh secara umum yang dialami oleh para welder, yaitu :
a) Tempat/Lokasi
Perlu ditinjau letak tempat pengerjaan harus nyaman, bersih, dan terhindar dari efek kebisingan. Sebab mempengaruhi welder dalam berkomunikasi antar sesama welder dalam proses welding sehingga tidak ada miss komunikasi.
b) Ruangan Tempat Pengerjaan Welding
Pada saat proses welding harus memperhatikan tingkat penerangan ruangan (cahaya sinar matahari / lampu), lantai yang bersih dan tidak licin, jarak pengerjaan welding dengan peralatan harus cukup, cat dinding yang terkesan teduh, dan ventilasi udara yang memadai sehingga sirkulasi udara lancar.
c) Ruangan Welder
Perlu diperhatikan kenyamanan welder pada saat beristirahat seperti tempat duduk yang memadai, ruang ganti yang cukup, lemari atau tempat
barang pribadi, kamar mandi / WC yang bersih, serta fasilitas yang menunjang produktivitas welder.
d) Ruangan Penyimpanan Alat
Tempat untuk meletakkan berbagai peralatan harus mudah dijangkau, teratur, dan bersih dari kotoran berupa debu, bekas oli, dan sebagainya.
e) Proses pengerjaan Welding
Dalam proses welding dianjurkan untuk menggunakan meja las bagi proses pengelasan dengan material yang kecil serta welder harus memakai pelindung badan yang safety dan posisi ragum juga harus diletakan pada meja yang dapat diatur ketinggiannya sesuai tinggi badan welder. Pada proses welding dengan material atau obyek las yang besar harus memperhatikan posisi dalam pengelasan dan material tersebut harus ditempatkan pada ruangan yang cukup. Posisi dalam pengelasan usahakan harus sejajar dengan tangan, karna posisi yang kurang sejajar akan menyebabkan beberapa ganguan tulang seperti muscoloskeletal disolder.
Dalam proses pengelasan, welder juga perlu perlu duduk dengan nyaman agar tidak mudah lelah.