SMAW dan GTAW

(1)

Mechanical Engineering

wahyukurniawan.web.id

1.3 SHIELDED METAL ARC WELDING 1.3.1 Proses

Shielded metal arc welding (SMAW) adalah sebuah proses mencairkan dan mengabungkan logam dengan pemanasan melalui busur yang dibentuk antara stick elektroda tertutup dan logam, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1,10. Hal ini sering disebut stick welding. Pemegang elektroda terhubung melalui kabel las ke salah satu terminal dari sumber listrik, dan benda kerja terhubung melalui kabel kedua ke terminal lain dari sumber daya (Gambar 1.10a).

Prinsipnya adalah, core wire, memberikan arus listrik sehingga terjadi kontak antara core wire dengan benda kerja. Sudut antara ujung core wire dengan benda kerja dinamakan busur (arc). Akibat panas yang dihasilkan pada busur menyebabkan core wire dan fluks mencair sebagai tetesan (Gambar 1.10b). Logam cair mengumpul pada permukaan lasan dan mengeras ke dalam logam las. Fluks cair ringan, di sisi lain mengapung di atas permukaan kolam dan mengeras menjadi lapisan terak di bagian atas logam las.

(2)

Mechanical Engineering

Teknologi Pengelasan 2

CO, H2O, dan CO2 yang dihasilkan ketika selulosa didalam elektroda dipanaskan dan terurai. Untuk elektroda jenis batu kapur (CaCO3), gas CO2 dan terak CaO terbentuk ketika batu kapur terurai. Hal ini sering digunakan untuk logam las yang rentan terhadap retak hidrogen, seperti high-strength steels. b. Deoxidasi, yaitu menyediakan deoxidizers dan fluxing agents untuk

menghilangkan oksigen dan membersihkan logam las. Terak solid yang terbentuk melindungi lasan yang sudah padat dan juga logam las yang masih panas dari oksidasi.

c. Arc Stabilization, yaitu menyediakan stabilisator busur untuk membantu menjaga busur agar tetap stabil. Busur adalah gas ion (plasma) yang mengalirkan arus listrik. Arc Stabilization adalah senyawa yang mudah terurai menjadi ion-ion di busur, seperti potassium oksalat dan lithium carbonate. Senyawa tersebut mampu meningkatkan konduktivitas listrik busur dan membantu agar arus listrik lebih lancar.

d. Penambahan logam, yaitu menyediakan unsur-unsur dan / atau serbuk logam ke kolam las. Fungsinya yaitu membantu mengontrol komposisi logam las dan membantu meningkatkan laju deposisi.

1.3.3 Keuntungan dan Kerugian

Peralatan pengelasan relatif sederhana, portabel, dan murah jika dibandingkan dengan proses pengelasan busur yang lainnya. Untuk alasan ini, SMAW sering digunakan untuk pemeliharaan, perbaikan, dan konstruksi lapangan. Namun, pelindung gas pada SMAW tidak cukup bersih untuk logam reaktif seperti aluminium dan titanium. Tingkat deposisi dibatasi oleh fakta bahwa elektroda cenderung lebih panas dan jatuh ketika digunakan arus pengelasan yang terlalu tinggi. Panjang elektroda terbatas (sekitar 35 cm) sehingga membutuhkan pengantian elektroda, lebih lanjut mengurangi tingkat produksi secara keseluruhan.

(3)

Mechanical Engineering

1.4 GAS–TUNGSTEN ARC WELDING

Gas–tungsten arc welding (GTAW) adalah sebuah proses mencairkan dan mengabungkan logam dengan memanaskan logam melalui busur yang dipasang antara elektroda tungsten dan logam, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.11. Torch elektroda tungsten terhubung ke silinder gas pelindung dan juga terhubung ke salah satu terminal dari sumber daya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.11a. Elektroda tungsten biasanya terhubung dengan sebuah pendingin melalui pipa air tembaga, yang disebut contact tube, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.11b. Hal ini bertujuan agar pada saat pengelasan arus dari sumber listrik untuk memasukkan elektroda dan elektroda yang akan didinginkan dijaga agar tidak terlalu panas. Selanjutnya agar dapat terjadi arus listrik maka ujung terminal lainnya dihubungkan ke benda kerja. Gas pelindung melewati body torch dan diarahkan oleh sebuah nosel ke kolam las untuk melindungi dari udara sehingga model perlindungan dari udara ini jauh lebih baik daripada GTAW. Gas yang biasanya digunakan sebagai pelindung adalah argon atau helium.

(4)

Mechanical Engineering

1.4.2 Polaritas

Gambar 1,12 menunjukkan tiga polaritas yang berbeda dalam GTAW.

a. Direct-Current Electrode Negative (DCEN). Disebut juga polaritas lurus, adalah polaritas yang paling umum di GTAW. elektroda terhubung ke terminal negatif dari catu daya. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.12a, elektron dipancarkan dari elektrode tungsten dan dipercepat saat meninggalkan busur. Selanjutnya jumlah yang signifikan dari energi, yang disebut fungsi kerja, diperlukan oleh elektron yang akan dipancarkan dari elektroda. Ketika elektron memasuki benda kerja, sejumlah energi yang setara dengan fungsi kerja dilepaskan (efek pemanasan electron berada pada benda kerja). Inilah sebabnya mengapa di GTAW dengan DCEN daya yang lebih besar (sekitar dua-pertiga) terletak pada akhir pekerjaan busur dan kurang (sekitar sepertiga) pada akhir elektroda. Model ini dapat mengerjakan untuk lasan yang relatif sempit dan dalam.

b. Direct-Current Electrode Positive (DCEP). Disebut juga polaritas terbalik. elektroda dihubungkan ke terminal positif dari sumber listrik. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.12b, efek pemanasan elektron berada di elektroda tungsten bukan di benda kerja. Akibatnya, lasan dangkal dihasilkan dan berdiameter besar, water-cooled electrodes harus digunakan untuk mencegah ujung elektroda mencair.

(5)

Mechanical Engineering

Ion positif dari gas pelindung membombardir benda kerja, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.13, dan menghasilkan permukaan las yang bersih. Oleh karena itu, DCEP dapat digunakan untuk pengelasan lembaran tipis seperti aluminium dan magnesium, di mana penetrasi yang mendalam tidak diperlukan. c. Alternating Current (AC). penetrasi cukup baik dan tindakan pembersihan

oksida dapat diperoleh dengan baik, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.12c. Hal ini sering digunakan untuk pengelasan paduan aluminium.

1.4.3 Elektroda

Elektroda tungsten dengan 2% cerium atau torium memiliki emisivitas elektron yang lebih baik, kapasitas aliran-arus, dan tahan terhadap kontaminasi daripada elektroda tungsten murni. Akibatnya, busur awal adalah busur yang lebih mudah dan lebih stabil. Emisivitas elektron mengacu pada kemampuan ujung elektroda untuk memancarkan elektron. Sebuah emisivitas elektron lebih rendah menunjukkan diperlukan suhu elektroda ujung yang lebih tinggi untuk mengeluarkan elektron dan karenanya lebih berisiko ujungnya mencair.

1.4.4 Shielding Gases

Argon dan helium keduanya dapat digunakan untuk perlindungan. Tabel 1.2 daftar properti dari beberapa gas pelindung. Seperti ditunjukkan, ionization potential masing-masing untuk argon dan helium adalah 15,7 dan 24,5 eV (elektron volt). Karena lebih mudah untuk mengionisasi argon daripada helium, dengan menggunakan argon inisiasi busur lebih mudah dan penurunan tegangan busur lebih rendah, dan juga karena argon lebih berat daripada helium, maka lebih efektif melindungi dan daya tahan yang lebih daripada helium. Dengan DCEP atau AC, argon juga memiliki kemampuan pembersihan oksida lebih besar daripada helium. Keuntungan ini ditambah bahwa biaya argon lebih rendah dibandingkan helium.

(6)

Mechanical Engineering

1.4.5 Keuntungan dan Kerugian

Gas–tungsten arc welding cocok untuk mengabungkan bagian yang tipis karena panas yang dihasilkan terbatas. Laju pemakanan dari logam filler dapat diatur sehingga memungkinkan variasi dari perpaduan antara logam dasar dan logam filler. Oleh karena itu, kontrol cairan dan masukan energi untuk pengelasan dapat dicapai tanpa mengubah ukuran las. Karena proses GTAW adalah proses pengelasan sangat bersih, dapat digunakan untuk pengelasan logam reaktif, seperti titanium dan zirkonium, aluminium, dan magnesium.

Namun, tingkat deposisi GTAW rendah. arus las yang berlebihan dapat menyebabkan pencairan elektrode tungsten dan hasil dalam inklusi tungsten pada logam las menjadi getas. Namun, dengan menggunakan pemanasan pada logam filler, laju deposisi dapat ditingkatkan. Dalam proses hot-wire GTAW, kawat dimasukkan ke dalam dan berhubungan dengan kolam lasan sehingga resistensi pemanasan dapat diperoleh dengan melewatkan arus listrik melalui kawat.