BAB I PENDAHULUAN
1.5 Sistematika Penulisan
Laporan akan diawali dengan Bab I yang berisikan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah tentang latar belakang penelitian, batasan, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan laporan penelitian. Selanjutnya Bab II akan membahas tentang tinjauan pustaka yang berisikan terori manajemen pemeliharaan pabrik, pengoptimasian, pengelasan, dan metode optimasi Algoritma Genetika. Kemudian dilanjutkan ke Bab III yang berisikan tentang metodologi penelitian, yaitu waktu dan tempat pelaksanaan penelitian, bahan dan
alat yang digunakan, variabel penelitian, batasan optimasi, dan cara penentuan fungsi fitness untuk keperluan optimasi. Lalu memasuki Bab IV yang menguraikan data dan hasil penelitian berupa pencarian fungsi fitness berdasarkan data hasil pengelasan dan uji tarik, dan perhitungan optimasi dengan metode Algoritma Genetika. Laporan penelitian kemudian diakhiri dengan Bab V yang berisikan kesimpulan yang diperoleh, dan saran terkait hasil penelitian untuk bahan penelitian berikutnya, bagi para pembaca yang berminat.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Manajemen Pemeliharaan Pabrik
Mesin-mesin dan peralatan yang dioperasikan di pabrik saat ini cenderung semakin kompleks dan membutuhkan modal besar baik untuk investasi awal maupun untuk biaya operasional. Untuk itu, strategi dan kebijakan pemeliharaan diperlukan agar semua peralatan yang beroperasi di dalam sistem tidak mengalami kegagalan dalam pengoperasiannya.
Gambar 2.1 Tujuan manajemen pemeliharaan pabrik (Sumber: http://www.feedforward.com.au/Powerpoints/)
Upaya mengoptimalkan pemeliharaan telah banyak dilakukan, kesemuanya bertujuan untuk menjaga keandalan (reliability) dan ketersediaan (availability) sistem. Oleh sebab itu saat ini teknik pemeliharaan pabrik lebih banyak dikonsentrasikan pada pemeliharaan pencegahan (preventive) untuk menghindari kerusakan yang lebih serius. Jika tindakan pemeliharaan terhadap suatu plant menggunakan prinsip minimal maintenance approach, dan dikombinasikan dengan manajemen pemeliharaan yang terabaikan, maka hal ini
akan memperpendek masa berguna (useful life) dari plant, dan mungkin juga akan menambah biaya lainnya seperti biaya kerusakan (downtime cost) dan berbagai denda yang timbul akibat dampak yang ditimbulkan oleh kerusakan sistem[1].
2.1.1 Sistem Pemeliharaan Pabrik
Tanpa adanya sistem pemeliharaan mesin yang baik, proses produksi pada suatu pabrik akan terganggu. Jika proses produksi terganggu, proses-proses lain didalam pabrik itu juga akan menjadi kacau. Proses yang terganggu itu misalnya, bahan baku yang tertimbun di gudang penyimpanan, akibatnya proses pengiriman bahan baku baru menjadi terhambat karena gudang masih penuh. Kemudian pengiriman produk jadi juga akan terlambat. Bila produk pabrik merupakan bahan baku yang harus diproses lagi di pabrik lain, tenntunya proses produksi pabrik lain itu juga akan terhambat[1].
Gambar 2.2 Jenis manajemen pemeliharaan (Sumber: www.4goodvibrations.com/)
Jadi sangat penting untuk memiliki tim yang khusus menangani sistem pemeliharaan mesin dengan baik. Menurut Dhilon (2002), fungsi-fungsi dari departemen pemeliharaan dan organisasi:
1. Perencanaan dan perbaikan peralatan/fasilitas pada standar-standar yang ditetapkan.
2. Pelaksanakan pemeliharaan preventif, khususnya pengembangan dan penerapan program kerja yang terjadwal untuk tujuan menjaga peralatan/fasilitas beroperasi secara memuaskan.
3. Persiapkan anggaran biaya yang realistis terhadap personil pemeliharaan dan kebtuhan material.
4. Pengaturan logistik untuk menjamin ketersediaan komponen/material yang diperlukan untuk tugas-tugas pemeliharaan.
5. Pemeliharaan pencatatan peralatan, servis dan lain-lain.
6. Pengembangan pendekatan-pendekatan yang efektif untuk memonitor kegiatan-kegiatan staf pemeliharaan.
7. Pengembangan teknik-teknik yang efektif untuk mengontrol tenaga operasi, tingkat manajer, dan kelompok-kelompok lainnya yang sadar akan aktifitas pemeliharaan.
8. Pelatihan terhadap staf pemeliharaan dan karyawan lainnya untuk meningkatkan keterampilan mereka dan kinerja yang efektif.
9. Peninjauan ulang rencana-rencana terhadap fasilitas, instalasi dan peralatan baru.
10. Penerapan metoda-metoda untuk meningkatkan keamanan/keselamatan ditempat kerja dan pengembangan pendidikan keamanan/keselamatan yang berhubungan dengan program-program staf pemeliharaan.
Secara umum, ada beberapa sistem pemeliharaan mesin di dunia industri yaitu:
1. Sistem pemeliharaan sesudah rusak (Breakdown Maintenance)
Sistem ini dilakukan tepat setelah ada mesin yang rusak. Perbaikan hanya dilakukan pada keadaan yang benar-benar perlu saja. Tujuannya adalah untuk mendapatkan penghematan waktu dan biaya. Kelemahan sistem ini adalah, kerusakan mesin akan terjadi berkali-kali dan frekuensi kerusakan hamper sama setiap tahunnya. Artinya, ada beberapa mesin yang paling sering diperbaiki, yang tentunya akan menyebabkan umur mesin tersebut semakin pendek setiap kali perbaikan dilakukan. Sebaiknya disediakan mesin cadangan untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan.
2. Sistem pemeliharaan rutin (Preventive Maintenance)
Sistem ini dilakukan pada mesin yang tidak bekerja maksimal lagi.
Untuk mengetahui mesin mana yang tidak maksimal lagi, disusunlah jadwal pemeriksaan untuk tiap mesin. Jika saat pemeriksaan rutin ditemukan mesin dengan kinerja menurun, perbaikan langsung dilakukan.
Contoh gejala yang menunjukkan turunnya kinerja mesin adalah semakin tingginya tingkat kebisingan, getaran dan konsumsi bahan bakar.
Keuntungan sistem ini adalah kita dapat meramalkan lama perbaikan mesin, sebelum kerusakan menjadi lebih fatal, sehingga biaya perbaikan mesin dapat diminimalkan.
3. Sistem pemeliharaan ulang (Corrective Maintenance)
Cara kerja sistem ini adalah menganalisa data-data perbaikan mesin selama beberapa tahun terakhir. Kemudian kita dapat menentukan mesin mana yang harus diperbaiki lebih dulu. Agar sistem ini dapat berjalan dengan baik, diperlukan kerjasama antara tim inspeksi dan perencanaan, tim produksi, pekerja lapangan dan teknisi mesin. Dengan mereka saling bertukar informasi seputar mesin pabrik, akan diketahui prosedur perbaikan yang tepat pada mesin yang tepat, sehingga lamanya waktu perbaikan mesin dapat diminimalkan.
4. Sistem pemeliharaan proaktif (Proactive Maintenance)
Konsep dasar sistem ini adalah mengoptimalkan sistem pemeliharaan yang ada, disesuaikan dengan kondisi suatu pabrik. Suatu pabrik dengan kapasitas produksi rendah tentunya tidak memerlukan sistem pemeliharaan yang terlalu kompleks, karena tidak akan efisien. Jadi cukup dengan sistem yang sederhana saja. Kemudian bila pabrik berada pada posisi yang strategis, misalnya di kompleks industri dimana fasilitas penunjang pabrik telah tersedia, kita dapat mengurangi fasilitas dalam pabrik untuk menghemat biaya pemeliharaan pabrik itu.
2.1.2 Strategi Pemeliharaan Pabrik
Strategi pemeliharaan adalah teknik/metoda yang digunakan untuk mencapai tingkat keandalan dan ketersediaan sistem yang tinggi dengan biaya
operasional yang minimal. Maka strategi pemeliharaan sangatlah penting bagi suatu perusahaan untuk menekan biaya yang harus dikeluarkan, karena kegiatan pemeliharaan secara proposional mempunyai konsekuensi terhadap biaya keseluruhan operasi[2]. Menurut Smith (2001), elemen-elemen strategi pemeliharaan meliputi:
1. Organisasi sumber daya pemeliharaan (Organization of maintenance resources).
2. Prosedur pemeliharaan (Maintenance procedures ).
3. Peralatan dan alat-alat uji (Tools and test equipent).
4. Seleksi karyawan, pelatihan dan motivasi (Personnel selecting, training and motivation).
5. Manual dan petunjuk pemeliharaan (Maintenance instructions and manuals).
6. Penyediaan suku cadang (Spares provisioning).
7. Logistik (Logistics).
Elemen-elemen pemeliharaan tersebut biasanya dibagi kedalam tiga grup tugas pemeliharaan, yaitu; pemeliharaan korektif (corrective), pemeliharaan rutin (preventive) dan perbaikan tahunan (overhaul). Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan pemeliharaan suatu pabrik menurut Paul (1989) dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Faktor penentu keberhasilan pemeliharaan menurut Paul (1989)
Prioritas Elemen Kontrol Tingkat Kepentingan
1 Produktifitas Buruh 10
2 Pembelian dan Kontrol Material 10
3 Kepemimpinan 9
4 Kapasitas Kerja 9
5 Organisasi 8
6 Hubungan Antar Departemen 8
7 Data Biaya 7
8 Data Performansi 7
9 Prosedur Pemeliharaan Prefentif 7
10 Perencanaan 6
11 Penjadwalan 5
12 Pelatihan 4
13 Teknisi 4
14 Teknologi 3
15 Latihan Untuk Buruh 2
Dimana: Skala 1 s/d 3 ... sedikit pengaruh, 4 s/d 6 ... cukup berpengaruh, skala 7 s/d 10 ... besar pengaruhnya(Sumber: repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/).
Faktor-faktor pada tabel 2.1 tersebut dapat digunakan sebagai pedoman untuk memprioritaskan perhatian dalam perencanaan strategi pemeliharaan.
Sistim pemeliharaan yang baik adalah berbeda untuk masing-masing pabrik karena masingmasing pabrik berbeda pemakaian bahan dan energinya.
Keterkaitan antar elemen-elemen yang berhubungan dengan strategi pemeliharaan dalam menunjang proses produksi (manufacturing operation) dapat diilustrasikan seperti pada gambar 2.2. Kebijakan yang diambil dalam strategi pemeliharaan untuk pelaksanaan pemeliharaan dan perbaikan (maintenance & repair) adalah berdasarkan analisis keandalan, ketersediaan dan laju kegagalan mesin.
Gambar 2.3 Kerangka berpikir sistem pemeliharaan (Sumber:repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/)
2.1.3 Mesin Las Sebagai Salah Satu Mesin Pabrik
Setiap pabrik baik besar maupun kecil, memiliki workshop didalamnya.
Workshop atau lebih dikenal dengan nama bengkel adalah tempat untuk memperbaiki, ataupun membuat komponen-komponen mesin pabrik. Terdapat bermacam-macam mesin didalam workshop, tergantung kebutuhan pabriknya.
Salah satu mesin yang ada didalam sebuah workshop pabrik adalah mesin las. Mesin ini biasanya digunakan untuk menyambung bagian mesin produksi yang patah, melapis bagian yang bocor, atau dapat juga digunakan untuk memotong. Pada pabrik besar, waktu produksi adalah segalanya. Sebisa mungkin, mesin-mesin pabrik dijaga agar terus beroperasi tanpa henti. Oleh karena itu jika ada mesin yang perlu diperbaiki, diperlukan penanganan yang cepat, dengan kata lain optimal, baik dalam hal waktu, energi, biaya, sumber daya dan sebagainya.
Atas alasan inilah mengapa mesin las sebagai salah satu mesin yang menjaga atau membantu mesin-mesin produksi pabrik tetap bekerja perlu dioptimasi, sehingga proses produksi didalam pabrik tidak terganggu.
2.2 Optimasi
2.2.1 Sejarah Optimasi
Keberadaan metode optimasi telah dikenal sejak zaman Newton, Lagrange, dan Cauchy. Pengembangan metode optimasi menggunakan kalkulus tidak mungkin terjadi tanpa adanya kontribusi yang diberikan oleh Newton dan Leibnitz. Pondasi kalkulus, yang berkaitan dengan minimalisasi fungsional, diletakkan oleh Bernoulli, Euler, Lagrange, dan Weirstrass.
Gambar 2.4 Pelopor metode optimasi, Isaac Newton, Joseph Louis de Lagrange, dan Augustin Louis Cauchy
(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/)
Metode optimasi untuk suatu masalah berbatas, dengan pengali tambahan yang tidak diketahui nilainya, diperkenalkan oleh Lagrange. Cauchy membuat aplikasi pertama untuk menyelesaikan suatu permasalahan optimasi. Meskipun dengan adanya kontribusi awal dari para ilmuwan diatas, perkembangannya sangat lambat hingga ke pertengahan abad ke duapuluh, dimana komputer berkecepatan tinggi mulai dikenal luas, dan digunakan untuk memecahkan suatu permasalahan optimasi, serta memudahkan para ilmuwan untuk meneliti metode optimasi baru[3].
Berkat kecanggihan komputer, literatur tentang teknik optimasi mulai diproduksi secara massal, dibarengi lahirnya teori-teori baru untuk permasalahan optimasi. Perlu kita ketahui bahwa, pengembangan terbesar pemecahan suatu masalah optimasi tak berbatas, dilakukan oleh Inggris pada tahun 1960. Pengembangan metode sederhana oleh Dantzig pada tahun 1947 untuk masalah pemrograman linear, dan pengenalan prinsip optimalisasi tahun 1957 oleh Bellman untuk masalah pemrograman menjadi awal lahirnya metode optimasi untuk suatu masalah berbatas.
Gambar 2.5 Diagram sederhana proses optimasi (Sumber: Randy, 2004)
Dikerjakan dengan baik oleh Kuhn dan Tucker pada tahun 1951, solusi optimal untuk masalah pemrograman menjadi pondasi awal bagi lahirnya pemrograman nonlinear. Kontribusi dari Zoutendijk dan Rosen untuk pemrograman nonlinier pada awal 1960-an sempat memberikan pengaruh besar bagi dunia optimasi. Meskipun tidak ada satupun teknik optimasi yang dapat memecahkan semua masalah pemrograman nonlinear, tetap saja hasil kerja Carroll, Fiacco dan McCormick-lah yang memungkinkan banyak masalah optimasi yang sulit dapat terpecahkan menggunakan teknik optimasi yang sudah ada.
Pemrograman geometrik dikembangkan pada tahun 1960 oleh Duffin, Zener, dan Peterson. Gomory menjadi perintis lahirnya bahasa pemrograman integer, salah satu teknik paling menarik dan paling berkembang di dunia optimasi. Dantzig, Charnes, dan Cooper mengembangkan teknik pemrograman stochastic dan yang dapat memecahkan masalah dengan sumsi desain parameter tersendiri dan terdistribusi normal[3].
2.2.2 Metode Optimasi Modern
Metode optimasi modern, juga dikenal dengan sebutan metode optimasi non-tradisional, telah terlahir sebagai metode terbaik dan terpopuler untuk memecahkan masalah optimasi rumit di bidang teknik dalam beberapa tahun terakhir. Adapun yang termasuk metode ini adalah:
1. Algoritma Genetika (Genetic Algorithm)
Algoritma Genetika (GA) merupakan optimasi algoritma terkomputerisasi berdasarkan struktur genetika dan seleksi alam. GA ditemukan oleh John Holland pada tahun 1975. Optimasi dimulai dengan menetapkan sejumlah populasi dengan individu acak didalamnya. Individu pada setiap populasi kemudian diseleksi berdasarkan syarat tertentu.
Hanya individu terpilih yang dapat memasuki tahap rekombinasi atau pindah silang.
Gambar 2.6 Konsep GA sederhana
(Sumber: http://www.engineering.lancs.ac.uk/lureg)
Keterangan:
1. Populasi 2. Seleksi 3. Rekombinasi 4. Mutasi
Pada tahap pindah silang, dipilih lagi induk-induk yang akan saling ditukarkan gen-gennya. Pemilihan berdasarkan probabilitas pindah silang yang kita tentukan. Individu yang tidak terpilih akan langsung memasuki tahapan mutasi. Mutasi adalah tahapan GA yang terakhir. Disini, kita tetapkan probabilitas mutasinya, kemudian individu yang termasuk kedalam probabilitas itu diganti nilai gennya[3].
2. Simulasi Penguatan (Simulated Annealing)
Metode ini didasarkan pada proses metalurgi logam. Biasanya digunakan untuk menyelesaikan permasalahan optimasi kombinatorial.
Permasalahan optimasi kombinatorial adalah permasalahan minimum dan maksimum yang dirincikan dengan himpunan beserta beberapa kendala didalamnya. Pelopor metode ini adalah Kirkpatrick, Gellat, dan Vecch[3].
Gambar 2.7 Simulated Annealing
(Sumber: http://www.frankfurt-consulting.de/English/)
Keterangan:
1. Fungsi fitness 2. Parameter pertama 3. Solusi optimal
4. Lompatan 5. Titik mulai 6. Parameter kedua
3. Optimasi Kelompok Partikel (Particle Swarm Optimization)
Cara kerja metode ini adalah dengan meniru kebiasaan bersosial suatu organisme, misalnya koloni serangga seperti semut, lebah, tawon, dan rayap, lalu segerombolan burung, ataupun sekelompok ikan. Metode ini ditemukan oleh Kennedy dan Eberhart pada tahun 1995[3].
(a) (b)
Gambar 2.8 Contoh PSO. (a) Sebelum optimasi, (b) Sesudah optimasi (Sumber: http://www.esgsolutions.com/english/)
4. Optimasi Koloni Semut (Ant Colony Optimization)
Metode optimasi ini didasarkan pada kehidupan koloni semut, dimana mereka dapat mencari rute terpendek dari sarang mereka ke sumber makanan. Metode ini ditemukan oleh Marco Dorigo tahun 1992[3].
Gambar 2.9 Gambaran sederhana ACO (Sumber: http://pem-tuklas.blogspot.com/2012/01/)
5. Optimasi Berbasis Jaringan Saraf (Neural Network-based Optimization) Metode ini didasarkan pada kekuatan sistem saraf yang dikomputerisasi, untuk memecahkan masalah dalam cakupan data yang sangat banyak melalui kemampuan sistem saraf untuk memproses data tersebut. Metode ini diciptakan oleh Hopfield dan Tank pada tahun 1985[3].
Gambar 2.10 Diagram sederhana NNO (Sumber:
http://www.google.com/imgres?q=neural+network+optimization)
Keterangan:
1. Input 2. Hidden 3. Output
6. Optimasi Fuzzy (Fuzzy Optimization)
Metode ini dibuat untuk memecahkan suatu permasalahan optimasi yang berkaitan dengan desain data dan fungsi fitness. Optimasi Fuzzy ini diperkenalkan pertama sekali oleh Rao pada tahun1986[3].
Gambar 2.11 Diagram sederhana FO (Sumber: emeraldinsight.com)
2.2.3 Optimasi Dibidang Teknik
Optimasi dalam arti teknik, dapat digunakan untuk memecahkan semua masalah optimasi di bidang teknik. Adapun contoh optimasi di berbagai cabang ilmu teknik adalah sebagai berikut:
1. Desain struktur pesawat dan pesawat luar angkasa dengan berat minimum.
2. Mencari lintasan yang optimal untuk kendaraan luar angkasa.
3. Desain struktur pada teknik sipil seperti rangka, pondasi, jembatan, menara, cerobong, dan bendungan dengan biaya minimum.
4. Desain struktur untuk bangunan anti gempa bumi, angin, dan banjir.
5. Desain sistem pengambilan air dari sumbernya agar efisien.
6. Optimasi desain berbahan plastik.
7. Optimasi desain plastik untuk membuat struktur.
8. Optimasi desain komponen mesin seperti poros, roda gigi, kopling dan lain-lain.
9. Mencari biaya minimum pada proses pemotongan logam
10. Mencari biaya minimum untuk pemeliharaan mesin-mesin besar seperti konveyor, truk, Derek dan lain-lain.
11. Desain pompa, turbin, dan peralatan perpindahan panas untuk efisiensi maksimum.
12. Desain optimum untuk mesin elektrik seperti motor, generator, dan transformator.
13. Desain optimal untuk jaringan elektrik.
14. Mencari rute terpendek seorang pedagang keliling yang mengunjungi beberapa kota dalam sekali perjalanan.
15. Optimasi perencanaan proses produksi, kontrol, dan penjadwalan.
16. Desain optimum untuk proses kimia.
17. Mencari lokasi strategis untuk pabrik.
18. Optimasi desain mesin-mesin pabrik
19. Perencanaan pemeliharaan mesin untuk mengurangi biaya operasi.
20. Desain yang optimal untuk suatu sistem kontrol.
2.3 Pengelasan
2.3.1 Sejarah Pengelasan
Berdasarkan penemuan benda-benda sejarah dapat diketahui bahwa teknik penyambungan logam telah diketahui sejak zaman prasejarah, misalnya pembrasingan logam paduan emas tembaga dan pematrian paduan timbal-timah.
Menurut keterangan yang didapat telah diketahui dan dipraktekkan dalam rentang waktu antara tahun 3000 sampai 4000 SM
Alat-alat las busur dipakai secara luas setelah alat tersebut digunakan dalam praktek oleh Nikolay Benardos pada tahun 1885. Dalam penggunaan yang pertama ini Benardos memakai elektroda yang dibuat dari batang karbon atau grafit. Karena panas yang timbul, maka logam pengisi yang terbuat dari logam yang sama dengan logam induk mencair dan mengisi tempat sambungan.
Gambar 2.12 Alat las Nikolay Benardos (Sumber: en.wikipedia.org/wiki/Nikolay_Benardos)
Keterangan:
1. Elektroda dan logam pengisi dari karbon 2. Gagang las
Tahun 1889, Zerner mengembangkan cara pengelasan busur yang baru dengan dengan menggunakan busur listrik yang dihasilkan oleh dua batang karbon.
Tahun 1892, Slavianoff adalah orang pertama yang menggunakan kawat logam elektroda yang turut mencair karena panas yang ditimbulkan oleh busur listrik yang terjadi. Kedua jenis pengelasan ini sekarang dikenal dengan Pengelasan Busur Logam Terlindung (Shielded Metal Arc Welding) [4].
Kemudian Kjellberg menemukan bahwa kualitas sambungan las menjadi lebih baik bila kawat elektroda logam yang digunakan dibungkus dengan terak. Di samping penemuan-penemuan oleh Slavianoff dan Kjellberg dalam las busur dengan elektroda terbungkus seperti diterangkan diatas, Thomas (1886) menciptakan proses las resistansi listrik (resistance welding), Goldschmitt (1895) menemukan las termit dan tahun 1901 las oksi-asitelin mulai digunakan oleh Fouche dan Piccard.
Gambar 2.13 Pengelasan titik resistansi
(Sumber: http://www.robot-welding.com/spot_welding.htm)
Keterangan:
1. Titik pengelasan 2. Benda kerja
3. Gaya dari atas 4. Sumber arus 5. Gaya dari bawah
Kemudian pada tahun 1926 ditemukannya las hidrogen atom oleh Lungumir, las busur logam dengan pelindung gas mulia oleh Hobart dan Dener serta las busur rendam oleh Kennedy pada tahun 1935. Wasserman pada tahun 1936 menyusul dengan menemukan cara pembrasingan yang mempunyai kekuatan tinggi. Dari tahun 1950 sampai sekarang telah ditemukan cara-cara las baru antara lain las tekan dingin, las listrik terak, las busur dengan pelindung gas CO2, las gesek, las ultrasonik, las sinar elektron, las busur plasma, las laser, dan masih banyak lagi lainnya[4].
Gambar 2.14 Pengelasan busur plasma (Sumber: http://www.ustudy.in/node/4018)
Keterangan:
1. Benda kerja 2. Sumber arus 3. Elektroda
4. Cairan pendingin 5. Gas plasma 6. Busur plasma
Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Normen) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan atau dapat juga didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antara atom.Terwujudnya standar-standar teknik pengelasan akan membantu memperluas ruang lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar ukuran bangunan konstruksi yang dapat dilas. Dengan kemajuan yang dicapai sampai saat ini, teknologi las memegang peranan penting dalam masyarakat industri modern. Dibawah ini adalah tabel klasifikasi proses pengelasan logam.
Tabel 2.2 Klasifikasi pengelasan logam
Jenis Proses Las Kode ISO
Proses Pengelasan Pengelasan Kondisi Cair (Liquid State Welding) Pengelasan Busur Listrik (Electric Arc Welding) Minim
cahaya
Tungsten Inert Gas (TIG) 141 Pengelasan Busur Plasma
Pengelasan Panas Pengelasan Gas (Gas Welding) 3
(Thermal Welding) Pengelasan Laser (Laser
Welding) -
Pengelasan Kondisi Padat (solid State Welding)
Las Bergesekan (Friction Welding) 42
Pengelasan Dingin (Cold Welding)
Pengelasan Ledakan
(Explosive Welding) 441 Pengelasan Ultrasonik
(Ultrasonic welding) 41 Pengelasan Tempa
(Forge Welding) 43
Pengelasan Difusi
(Diffusion Welding) 45
(Sumber: staff.uny.ac.id/sites/default/files/modul%20teori%20pengelasan.pdf) Untuk jenis sambungan logam las (joint), dapat dilihat dibawah ini:
Posisi mengelas datar
Groove (Butt) Joint Lap Joint Tee Joint
Posisi mengelas horizontal
Groove (Butt) Joint Lap Joint Tee Joint
Posisi mengelas vertikal
Groove (Butt) Joint Lap Joint Tee Joint
Posisi mengelas overhead
Groove (Butt) Joint Lap Joint Tee Joint
Gambar 2.15 Sambungan las dengan berbagai posisi las (Sumber: www.millerwelds.com/pdf/guidelines_smaw.pdf)
2.3.2 Las Busur Logam Terlindung (SMAW)
Las Busur Logam Terlindung adalah salah satu jenis las busur listrik. Cara kerjanya dengan menyambung logam dengan jalan menggunakan nyala busur listrik yang diarahkan ke permukaan logam yang akan disambung. Pada bagian yang terkena busur listrik tersebut akan mencair, demikian juga elektroda yang menghasilkan busur listrik akan mencair pada ujungnya dan merambat terus sampai habis. Logam cair dari elektroda dan dari sebagian benda yang akan disambung tercampur dan mengisi celah dari kedua logam yang akan disambung, kemudian membeku dan tersambunglah kedua logam tersebut[5].
Gambar 2.16 Pengelasan busur logam terlindung (Sumber: http://www.haydencorp.com/)
Keterangan:
1. Kerak pelindung (slag)
2. Lapisan pelindung 3. Logam cair
4. Busur listrik 5. Arah pengelasan 6. Elektroda
7. Logam pengisi elektroda 8. Benda kerja
Mesin las busur listrik dapat mengalirkan arus listrik cukup besar tetapi dengan tegangan yang aman (kurang dari 45 volt). Busur listrik yang terjadi akan menimbulkan energi panas yang cukup tinggi sehingga akan mudah mencairkan logam yang terkena. Besarnya arus listrik dapat diatur sesuai dengan keperluan dengan memperhatikan ukuran dan tipe elektrodanya. Pada las busur, sambungan terjadi oleh panas yang ditimbulkan oleh busur listrik yang terjadi antara benda kerja dan elektroda.
Elektroda atau logam pengisi dipanaskan sampai mencair dan diendapkan pada sambungan sehingga terjadi sambungan las. Mula-mula terjadi kontak antara elektroda dan benda kerja sehingga terjadi aliran arus, kemudian dengan memisahkan penghantar timbullah busur. Energi listrik diubah menjadi energi panas dalam busur dan suhu dapat mencapai 5500 °C.Ada tiga jenis elektroda logam, yaitu elektroda polos, elektroda fluks dan elektroda berlapis tebal.
Elektroda polos terbatas penggunaannya, antara lain untuk besi tempa dan baja lunak. Biasanya digunakan polaritas langsung.
Mutu pengelasan dapat ditingkatkan dengan memberikan lapisan fluks yang tipis pada kawat las. Fluks membantu melarutkan dan mencegah terbentuknya oksida-oksida yang tidak diinginkan. Las busur listrik yang menggunakan elektroda fluks inilah yang sering juga disebut Pengelasan Busur Logam Terlindung atau SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Tetapi elektroda berlapis tebal merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam berbagai pengelasan komersil. Terdapat beberapa jenis mesin las busur logam terlindung, yaitu:
1. Transformator
Mesin ini memerlukan sumber arus bolak-balik dan sebaliknya memberi arus bolak-balik dengan voltase (tegangan) yang lebih rendah pada proses pengelasan. Berdasarkan sistem pengaturan arus yang digunakan, mesin las busur listrik AC dapat dibagi dalam empat jenis
Mesin ini memerlukan sumber arus bolak-balik dan sebaliknya memberi arus bolak-balik dengan voltase (tegangan) yang lebih rendah pada proses pengelasan. Berdasarkan sistem pengaturan arus yang digunakan, mesin las busur listrik AC dapat dibagi dalam empat jenis