1. Jelaskan prinsip kerja las resistansi listrik. Jelaskan tahapan kerja dari las titik (spot welding). Serta jelaskan mengapa pelelehan terjadi pada bagian tengah kedua pelat yang disambung. Jawab : Las resistansi dilakukan dengan cara memberikan tekanan dan arus melalui elektroda yang memiliki kontak dengan logam-logam yang akan dilas. Elektroda yang digunakan pada las resistansi listrik ini berbahan tembaga karena konduktivitas termal dan listriknya yang tinggi, memiliki ketahan deformasi yang baik, dan tidak mudah terkontaminasi benda kerja. Meskipun arus yang diberikan besar, risiko tersetrum kecil karena tegangan yang diberikan kecil.
Pelelehan terjadi karena dihasilkannya panas karena resistansi pada antarmuka logam dan membentuk nugget, yang menghasilkan sambungan logam. Resistansi terjadi karena adanya arus listrik yang mengalir dari permukaan sampai ke bagian tengah kedua pelat, sehingga pelat meleleh.
2. Jelaskan pengaruh arus, waktu dan tekanan terhadap hasil las resistansi listrik Jawab :
Pengaruh arus terhadap hasil las resistansi listrik sesuai dengan persamaan
Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan semakin besar arus yang diberikan, maka akan semakin besar panas yang dihasilkan dan ukuran nugget yang dihasilkan akan semakin besar. Akan tetapi, jika arus yang diberikan terlalu besar maka akan terjadi metal expulsion yang mengakibatkan pembentukan rongga dan retak.
Pengaruh waktu terhadap hasil las resistansi listrik
Dari rumus di atas juga dapat dilihat hubungan panas yang dihasilkan dengan waktu. Semakin lama waktu yang diberikan semakin besar panas yang dihasilkan dan semakin besar pula nugget yang dihasilkan. Berikut ini adalah gambaran tahapan welding dan hubungannya dengan tekanan dan arus yang diberikan
o Waktu tekan (squeeze time)
Merupakan wajtu dimana penekanan dimulai hingga arus mengalir o Waktu tahan (hold time)
Merupakan waktu dimana elektroda masih ditahan menekan benda kerja dengan arus yang sudah tidak mengalir lagi
o Waktu henti (off time)
Merupakan waktu akhir dari waktu tahan hingga waktu tekan berikutnya.
Peningkatan tekanan elektroda menyebabkan resistansi kontak menurun seperti yang diperlihatkan pada grafik berikut.
Tekanan yang meningkat menyebabkan luas kontak menjadi lebih besar sehingga rapat arus menjadi berkurang dan tahanan pun menjadi berkurang. Hal ini mengakibatkan panas yang dihasilkan akan berkurang dan ukuran nugget pun akan lebih kecil. Sementara itu, jika tekanan yang diberikan terlalu rendah, dapat terjadi expulsion segera setelah diberikan arus yang disebabkan karena resistansi terlalu tinggi sehingga panas yang dihasilkan terlalu tinggi.
3. Jelaskan Prinsip Kerja Spot Welding berikut skematis gambar serta berikan penjelasan Masukan Panas (heat input) yang dibutuhkan untuk menyambung material dengan spot welding.
Jawab : Spot welding dilakukan dengan cara menghantarkan arus listrik melalui dua permukaan logam yang tumpang tindih di suatu titik sehingga kedua logam tersebut akan saling menempel. Spot welding membutuhkan dua elektroda tembaga dan harus memperhatikan hubungan antara arus dengan ketebalan dan massa jenis dari logam yang tersambung
Pelelehan terjadi pada bagian tengah kedua plat yang disambung disebabkan karena pada pengelasan spot welding diharapkan resistansi listrik terbesar pada permukaan antar material (r3) sedangkan tahanan listrik antara material yang akan dilas dengan elektroda harus sekecil
mungkin (r1 dan r5) sehingga panas yang dihasilkan melelehkan bagian tengah pada plat yang
disambung
Ket. Gambar :
r2 dan r4 = tahanan listrik material yang dilas
r1 dan r5= tahanan listrik pada permukaan kontak antara elektroda dengan benda kerja r3 = tahanan listrik permukaan antar material
4. Jelaskan perbedaan antara Flash welding dan Upset Welding melalui gambar skematisnya. Jawab : Perbedaan antara flash welding dan upset welding terletak pada tekanan dan arus yang diberikan
Pada butt welding dua logam yang akan disambungkan didekatkan dalam tekanaan kemudian arus diberikan sehingga terjadi pemanasan yang cukup pada area kontak untuk terjadinya penempelan pada kedua logam tersebut. Butt welding merupakan proses pengelasan satu tahap.
Sedangkan pada flash welding terdapat dua tahap. Tahap pertama adalah terjadinya flashing. Arus yang diberikan ke logam menghasilkan flashing diantara dua ujung logam. Flashing
mengakibatkan logam berada dalam daerah plastis. Setelah itu tahap kedua adalah terjadinya pemberian tekanan sehingga ujung logam saling menempel. Pada flash welding permukaan ujung logam tidak perlu terlalu halus.
5. Jelaskan dengan gambar skematis siklus kerja dari Seam Welding. Jawab :
a) Baja lembaran yang saling tumpang tindih, disambung menggunakan elektroda yang bulat dan berputar di pinggiran baja. Elektroda akan menekan baja lembaran tersebut.
b) Elektroda tersebut menghasilkan resistansi panas yang akan menghasilkan nugget berbentuk lonjong, yang berderet sesuai dengan kecepatan elektrodanya. c) Akan terjadi penyambungan pada daerah nugget.
d) Arus yang diberikan disepanjang sambungan oleh split electrode rollers. 6. Jelaskan keuntungan dan keterbatasan dari proses pengelasan resistansi welding.
Jawab :
Keuntungan : Keterbatasan:
Proses pengelasan cepat untuk logam ringan
Arus tinggi pada durasi yang cepat
Proses pengelasan cepat untuk material hasil forging dan casting
Dapat digunakan untuk menambahkan fastener
Peralatan relatif mahal
7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Percussion Welding dan gambarkan skematisnya dan beri contoh aplikasinya
Jawab : Percussion welding hampir sama dengan flash welding, bedanya pada percussion welding busur dihasilkan dari discharge energi listrik yang cepat menyebrangi jarak antara ujung-ujung logam yang akan dilas. Tekanan yang digunakan progresif atau mengikuti pelepasan energi listrik. Energi yang dibutuhkan untuk discharge dapat meningkat dengan metode elektrostatik menggunakan kapasitor atau dengan metode elektromagnetik menggunakan medan magnet yang tersambung dengan transformer primer dan sekunder.
Aplikasinya banyak digunakan pada industri elektronik untuk menyambung alumunium rods, menyambung baja atau non ferrous alloy yang tahan korosi dll.
8. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Mash Seam Welding dan gambarkan skematisnya serta beri contoh aplikasinya!
Jawab : gabungan dari proses welding kovensional resistance seam welding dan projection welding. Alat yang dipakai pun hampir sama dengan yang dipakai oleh proses welding kovensional resistance seam welding yaitu large resistance welding frame, dan rotating wheel type electrode untuk menghasilkan arus.
Aplikasi yang menggunakan pengelasan jenis ini biasanya banyak dilakukan pada bidang transportasi, agrikultural, sektor produksi makanan, peralatan gardening dan machine protection.
9. Untuk material logam Tembaga, Aluminium dan Baja, urutkan mana yang material yang memiliki weldability yang baik dengan menggunakan pengelasan las titik (spot welding). Jawab :
1. Steel 2. Aluminium 3. Tembaga
Steel adalah logam yang paling baik karena memilki ketahanan listrik yang tinggi dan konduktivitas termal yang rendah, sedangkan tembaga memiliki ketahanan listrik dan konduktivitas termal yang tinggi. Aluminium konduktivitas termalnya mendekati tembaga tetapi titik leburnya lebih rendah sehingga masih mungkin dilas dengan arus yang lebih tinggi.
10. Pada pembuatan pipa ERW, mengapa digunakan arus frekwensi tinggi serta jelaskan peranan frekwensi tersebut terhadap sambungan di pipa tersebut.
Jawab : Pada pembuatan pipa baja ERW digunakan arus frekuensi tinggi karena dengan mengkonsentrasikannya pada permukaan yang akan disambung melalui dua probes yang membuat kontak ringan dengan bagian sambungan, arus yang diperlukan lebih kecil dan kontak listriknya juga lebih kecil. Dengan meningkatkan frekuensi arus yang diberikan hingga 450 Hz dan meningkatkan voltage dari satuan menjadi puluhan, dikembangkan proses yang disebut high-frequency resistance welding (HFRW).
Peranan frekuensi tersebut terhadap sambungan pipa ialah membuat kontak ringan antara probes dengan bagian sambungan sehingga arus yang diperlukan lebih kecil begitu pula dengan kontak listrik
11. Jelaskan keuntungan dan keterbatasan High Frequency Welding. Jawab :
Keuntungan : Keterbatasan:
Menghasilkan daerah HAZ yang sempit Harus berhati-hati agar tidak terjadi interferensi radiasi
Kecepatan las tinggi dan konsumsi energi sedikit
Dapat untuk mengelas tube dengan dinding yang tipis
Menghasilkan produk sampingan dalam jumlah kecil
Bisa digunakan untuk banyak jenis logam Persiapan sebelum pengelasan harus sangat diperhatikan
Oksidasi dan distorsi dapat diminimalisasi
Efisiensi tinggi Bahaya arus dengan frekuensi tinggi 12. Jelaskan prinsip kerja projection welding, beserta keunggulan dan keterbatasannya.
Jawab : Projection we,ding menggunakan aliran arus yang terkonsentrasi pada permukan kontak dengan mesin projection welding. Projection welding secara efektif melokalisasikan arus sehingga dapat meminimalisasi pemanaan berlebihan pada logam yang akan dilas.
Keuntungan Keterbatasan
Menghasilkan hasil las yang lebih rapih akibat aliran arus dan eletroda terfokus
Lap joint menyebabkan penambahan
Kecepatan pengelasan tinggi Kekuatan sambungan dan fatik rendah
Mudah beradaptasi untuk otomatisasi dalam kecepatan produksi tinggi
Peralatan lebih mahal dibandingkan arc welding
Kesalahan hasil pengelasan sulit diperbaiki
13. Jelaskan persyaratan kualitas hasil las dengan spot welding, jelaskan hal tersebut dengan menganalisa ukuran nugget lasan-nya dan hasil uji tarik gesernya.
Jawab :
Ukuran Nugget
Ukuran nugget dari logam yang mencair sangat berkaitan dengan luas kontak antara benda kerja dan elektroda, dimana dalam hal ini konsentrasi arus juga dipengaruhi oleh luas kontak. Ukuran diameter dari nugget sebagai syarat dari kualitas hasil las spot welding adalah 6-10 mm.
Hasil Uji Tarik Geser
Kuat geser nugget umumnya harus cukup dapat menjamin bahwa bila sambungan diberi tegangan hingga putus maka putus terjadi pada lembaran mengelilingi nuggget. Hal penting yang perlu diperhatikan adalah kekuatan las titik yang dapat diperoleh melalui uji mekanik berupa shear strength dan uji cross section. Indikator yang sering digunakan untuk menetukan keuletan lasan khususnya pada material yang memiliki mampu keras yang tinggi adalah besarnya rasio antara cross section strength (ft) dan shear strength (fs). Bila rasio fs/ft
mendekati satu, lasan dapat dikatakan ulet sedangkan rasio fs/ft mendekati nol, lasan bersifat getas.
14. Bila saudara di tugaskan untuk menyambung dengan metoda spot welding terhadap dua belah pelat dengan tahanan listrik yang sama namun memiliki ketebalan yang berbeda dimana t1 = 2 x t2. Buatlah skematis disain posisi elektroda yang akan dipakai terhadap sampungan kedua pelat tersebut.
Jawab : Andaikan: D1 = 10 mm ; D2 = 8 mm Sehingga, t = 5(s) . 0.5 D1 = 5(10) . 0.5 = 25 mm D2 = 5(8) . 0.5 = 20 mm
Jawab : Baja yang dilapisi seng memiliki resistansi yang lebih rendah dibandingkan baja biasa sehingga arus dan tekanan yang diberikan harus lebih tinggi dibandingkan yang dibutuhkan pada baja biasa. Zn dapat menempel pada elektroda saat pengelasan sehingga dapat menyebabkan keausan pada elektroda. Oleh karena itu, elektroda harus sedingin mungkin dengan cara mendinginkannya dengan air.
