Tugas Welding 3

(1)

DEWI LESTARI NATALIA

1006704530

(2)

Departemen Teknik Metalurgi dan Material FTUI Page 1

1. a. Jelaskan secara singkat dengan cara sketsa transfer logam modus dalam pengelasan MAG!

Jawab:

Pada pengelasan MAG, transfer logam ditentukan berdasarkan kandungan penggunaan gas CO2 sebagai shielding gas dan arus yang digunakan selama proses

pengelasan. Terdapat tiga mode transfer logam pada MAG, yaitu mode short circuit transfer, globular transfer dan spray transfer.

1. Mode short circuit transfer digunakan saat kandungan gas CO2 lebih dari 30%

dan kurang dari 25% pada arus rendah, maka digunakan. Pada kandungan gas CO2 yang sama, namun arus yang digunakan medium, maka digunakan

globular transfer.

2. Mode globular transfer digunakan pada kandungan gas CO2 lebih dari 30%

dengan arus tinggi.

3. Mode spray transfer digunakan jika terdapat kurang dari 25% CO2 pada arus

tinggi kemungkinan digunakan. 4.

(3)

b. Jelaskan dengan sketsa gambar, Dalam las busur MAG pada rentang arus tinggi, mode transfer logam "globular" dari tetesan logam ketika CO2 digunakan sebagai shielding gas, sedangkan mode "spray" dengan campuran 80% Ar +20% CO2!

` Jawab:

Muncratan atau spattering akan sering terjadi ketika shielding gas CO2 pada mode

transfer logam. Walaupun terjadi gaya elektromagnetik yang mengapit tetesan logam, namun akibat gas CO2 menyebabkan spattering yang tinggi akan memungkinkan menghasilkan

penetrasi yang lebar dan dalam. Hal ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar skema transfer logam gobular (kiri) dan skema hasil penetrasi MAG dengan 100% CO2 (kanan)

Ketika shielding gas campuran 80% Ar +20% CO2 akan menghasilkan tetesan logam

tanpa spattering. Hal tersebut dikarenakan adanya gaya elektromagnetik yang mengapit tetesan logam dari elektroda, kemudian dijatuhkan oleh drag force sehingga dengan adanya plasma jet pula tetesan logam akan menempati daerah lasan yang sesuai dan penetrasi yang dihasilkan pun merata dan tidak terlalu dalam. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

(4)

Gambar skema transfer logam spray (kiri) dan skema hasil penetrasi MAG dengan campuran 80% Ar +20% CO2 (kanan)

2. a. Jelaskan secara singkat perbedaan antara AC & DC welding power supply.

Jawab:

Perbandingan DC power source AC power source

Kestabilan busur Stabil Kurang stabil

Merubah kutub Mungkin Tidak mungkin

Ledakan magnetik Ada Hampir tidak ada

Sirkuit open voltage Rendah (50 – 60 V) Tinggi (65 – 95 V)

Bahaya tersengat listrik Jarang Sering

Konstruksi Rumit Sederhana

Perawatan Tidak mudah Mudah

Kesulitan Keseringan pada tipe rotary Sedikit Kebisingan Untuk tipe rotary bising

Untuk tipe rectifier tidak

Tidak bising

(5)

b. Jelaskan secara singkat istilah "cleaning action" & "stiffness of arc". Jawab:

Cleaning Action:

Cleaning action merupakan satu kondisi pembersihan permukaan material dari lapisan oksida yang terbentuk dengan menggunakan ion positif dari shielding gas. Contohnya adalah pembersihan lapisan Al2O3 pada aluminum, sehingga pelelehan material di bawah lapisan

oksida tersebut menjadi jauh lebih mudah.

Stifness of Arc:

Stifness of arc merupakan fenomena meningkatnya kekakuan dari busur yang disebabkan oleh peningkatan frekuensi arus yang digunakan pada proses pengelasan. Fenomena ini juga akan menyebabkan penetrasi yang dalam dan peningkatan kecepatan pengelasan, serta menurunkan kemungkinan terjadinya porositas pada hasil lasan.

3. Dalam kasus apa “Arc Blow” cenderung terjadi pada las busur baja? Berikan dua contoh dan jelaskan penyebabnya dengan sketsa!

Jawab:

Arc blow merupakan satu fenomena pembelokan busur elektrik dati jalur normalnya karena adanya gaya magnetic sehingga menyebabkan busur bergerak tidak terkontrol. Kasus ini sering terjadi akibat serbuk magnet yang diberikan pada logam dengan tujuan untuk menemukan retak atau cacat. Serbuk magnet akan berkumpul pada bagian retak atau cacat pada permukaan material, sehingga kita bisa mengidentifikasi letak cacat tersebut. Apabila, material tersebut langsung dilas, maka fenomena arc blow ini akan terjadi. Hal yang seharusnya dilakukan adalah melakukan proses demagnetisasi terlebih dahulu sebelum melakukan pengelasan. Proses demagnetisasi ini akan menghilangkan gaya magnet pada logam sehingga pengelasan dapat dilakukan dengan sempurna.

Selain itu, kasus yang cenderung terjadi adalah fenomena umum dimana saat adanya aliran arus pada satu material konduktor, maka akan terbentuk medan magnet di sekitar material konduktor tersebut. Sehingga keberadaan medan magnet akan memunculkan kemungkinan terjadinya fenomena arc blow terutama jika menggunakan arus DC. Pada satu posisi, busur akan cenderung tidak terkontrol.

(6)

Contoh atau tipe dari arc blow, yaitu:

 Magnetic arc blow, disebabkan oleh kondisi medan magnet yang tidak seimbang di sekeliling busur. Ketidakseimbangan tersebut disebabkan oleh perbedaan jarak elektroda dari ujung satu dan jarak elektroda ke ujung lainnya, atau dapat pula disebabkan oleh penempatan posisi ground pada benda kerja. Selain itu ketidakseimbangan disebabkan pula oleh arus yang mengalir melalui beberapa medium yang berbeda, yaitu elektroda, udara, dan benda kerja.

 Thermal arc blow, disebabkan oleh jarak antar dua busur yang terlalu dekat sehingga menghasilkan reaksi pada medan magnet. Apabila dua busur yang memiliki polaritas yang berbeda dan jarak yang terlalu dekat, medan magnet akan saling menjauhkan busur pada arah yang berlawanan (Gambar 9.a). Sedangkan dua busur dengan polaritas yang sama, medan magnet akan saling mendekatkan busur pada arah yang sama (Gambar 9.b). Dan apabila satu busur menggunakan arus DC dan busur lainnya menggunakan arus AC, mengakibatkan arah medan fluks pada busur AC saling berlawanan dan efek arc blow pada busur DC kecil.

(7)

Gambar penyebab terjadinya thermal arc blow

4. Dalam pengelasan MAG, panjang busur- dipertahankan stabil melalui “self regulation”- dengan sumber daya DC. Jelaskan secara singkat dengan sketsa gambar mekanisme pengaturan tsb!

Jawab:

Self regulation merupakan suatu peristiwa atau suatu kemampuan untuk mempertahankan panjang busur sestabil mungkin yang dikarenakan adanya perubahan arus pada proses pengelasan yang juga mengakibatkan perubahan yang besar pada laju pelelehan kawat las. Sumber daya DC memberikan karakteristik tegangan yang konstan sehingga memungkinkan untuk menjaga panjang busur tetap konstan pada kondisi kawat las diumpankan dengan kecepatan yang konstan pula.

(8)

Gambar Self regulation

5. Jelaskan prinsip dari mesin las inverter, dan berikan dua keuntungan dari mesin inverter tsb dibandingkan dengan mesin las SCR-jenis konvensional.

Jawab:

Mesin las inverter digunakan untuk mengkonversi tegangan DC menjadi tegangan AC dengan frekuensi yang tinggi melalui pemasukan tegangan utama AC yang direktifikasi terlebih dahulu. Tengangan AC yang telah dikonversi tersebut disesuaikan dengan tegangan untuk proses pengelasan menggunakan transformer frekuensi tinggi. Kemudian tegangan hasil transformer direktifikasi kembali untuk mensuplai tenaga DC dalam menghasilkan busur las.

Frekuensi operasi yang dimiliki mesin las ini antara 5.000 hingga 50.000 Hz. Jika dibandingkan dengan mesin SCR jenis konvensional, mesin las inverter memiliki keunggulan secara mekanik, yaitu compact dan ringan, sedangkan secara elektrikal, yaitu mesin las inverter memiliki respon yang tinggi dan pengaturan yang akurat.

(9)

6. a. Jelaskan definisi "duty cycle" dalam mesin las listrik, dan berikan rumus untuk memperkirakan performa mesin las

Jawab:

Duty Cycle adalah periode lamanya pengelasan dengan menggunakan kapasitas arus maksimum selama 10 menit, tanpa membuat overheating selama proses pengelasan.

Rumus yang digunakan untuk memperkirakan performa mesin las:

Keterangan: T : rated duty cycle (%) Ta: required duty cycle (%)

I : rated current at rated duty cycle

Ia: the maximum current at required duty cycle

b. Hitunglah Berapa arus maksimum yang diijinkan bila mesin las dioperasi secara terus menerus (tanpa berhenti) untuk mesin las dengan menggunakan mesin berkapasitas 450A dengan 60 % duty cycle.

Jawab:

Ia = I . (T/Ta)1/2

Ia = 450 A (60/100)1/2

Ia = 450 . 0.775

Ia = 348.75 amps

Jadi, arus maksimum yang diijinkan bila mesin las dioperasi secara terus menerus (tanpa berhenti) untuk mesin las dengan menggunakan mesin berkapasitas 450A dengan 60 % duty cycle adalah 348.75 amps.

(10)

7. a.Jelaskan fungsi perangkat mengurangi tegangan (voltage reducing device) pada penggunaan las listrik AC. Jelaskan secara singkat prinsip alat tsb.

Jawab:

Perangkat penurun tegangan pada penggunaan las listrik las AC digunakan untuk menjaga keselamatan dari juru las agar terhindar dari kejut listrik akibat tegangan yang diberikan las listrik AC tergolong tinggi, yaitu sekitar 65 hingga 95 V. Pada prinsipnya, tegangan diturunkan ketika busur dihentikan. Dengan demikian tegangan antara penahan elektroda dengan logam induk dapat turun menjadi 25 V atau bahkan kurang.

b. Jelaskan arti kode sebagai berikut: E6010, E7018, E7028-B3, dan ER70T-6

Jawab:  E6010

E : Elektroda

60 : tensile strength 60,000 psi

1 : posisi pengelasan bisa dilakukan pada posisi apa saja 0 : tipe coatingnya high cellulose sodium, arus DCRP

 E7018

E : Elektroda

1 : posisi pengelasan bisa dilakukan pada posisi apa saja

8 : tipe coating low hydrogen potassium, iron powder, arus DCRP atau AC

 E7028-B3 E : Elektroda

2 : posisi pengelasan flats dan horizontal fillets 8 : tipe coating hydrogen potassium, iron powder

(11)

 ER70T-6

ER : Elektroda berupa batangan 70 : tensile strengtg 70,000 psi

T : Bersifat turbulens (flux berada di dalam)

6 : Mengandung pelindung tanpa mengeluarkan gas, tahan terhadap air, digunakan pada pengelasan mild steel.

8. Mengapa beberapa jenis elektroda terbungkus (SMAW) perlu di-keringkan (drying) sebelum digunakan. Faktor-faktor apa yang harus dipertimbangkan dan apa yang terjadi bila elektrodanya tdk dikeringkan pada pengelasan baja HSLA.

Jawab:

Tujuan dilakukannya pemanasan pada elektroda terbungkus adalah karena terdapat potensi dimana elektroda akan menyerap uap air. Jika tidak dilakukan pemanasan, efek yang dapat terjadi akan memperburuk dan menurunkan kualitas hasil pengelasan.

Efek yang dihasilkan muncul karena kekhawatiran akan tebentuknya asap dari uap air tersebut. Sehingga dapat menghasilkan oksigen yang kemudian berpotensi membentuk porositas. Disamping itu, pada baja HSLA, hidrogen dari air dapat menyebabkan keretakan.

Faktor yang harus diperhatikan: 1. Kandungan uap air

2. Lamanya pengeringan

9. Apa efek polaritas (+ & -) terhadap penetrasi las untuk : (a) elektroda habis pakai (consumable electrode)

(b) non-consumable electrode. Buat gambar skematik!

Jawab:

a. Efek polaritas untuk elektroda habis pakai

Untuk pengelasan dengan elektroda habis pakasi seperti pada SMAW dan MIG, elektroda meleleh dan dikirim melalui busur elektrik menuju logam induk untuk dilas. Panjang busur harus dijaga di antara electrode wire dengan logam induk dengan mengumpan (feeding) electrode wire pada waktu yang bersamaan electrode wire meleleh. Pada pengelasan SMAW, panas dari busur tersebut tergantung pada komposisi

(12)

kimia dari flux. Dan panas busur maksimum umumnya terjadi pada polaritas negative di katoda.

Sehingga, pengelasan dengan direct polarity (DCSP) menggunakan E6012 (DCEN) dimana elektroda pada polaritas negative menyebabkan laju pelelehan menjadi semakin tinggi dan menghasilkan penetrasi yang sempit. Pengelasan dengan reversed polarity (DCRP) menggunakan E6010, panas maksimum busur akan berada pada daerah katoda namun dengan logam induk sebagai anoda, sehingga berefek pada penetrasi yang dalam.

b. Efek polaritas untuk non-consumable electrode

Efek polaritas terhadan non-consumable electrode seperti pada TIG atau PAW adalah jika elektroda yang digunakan seperti tungsten atau wolfram, maka panas maksimum busur akan terjadi pada anoda atau kutub positif. Elektroda wolfram pada umumnya dioperasikan dengan straight polarity – DCEN, sehingga panas busur maksimum akan berada pada logam induk yang kemudian menghasilkan penetrasi yang lebih dalam dari pengelasan. Namun saat elektroda tungsten dioperasikan dengan arus AC, tingkat panas dari busur akan diproduksi dalam keseimbangan antara anoda dan katoda.

(13)

10. Sebutkan keuntungan & kerugian bila menggunakan gas campuran Ar + CO2 dibandingkan dengan hanya CO2.

Jawab:

Keuntungan penggunaan gas campuran:

a. Penambahan karbondioksida pada argon akan meningkatkan stabilitas busur. b. Pencampuran kedua gas akan mengurangi efek spattering sehingga hasil

pengelasan akan berkualitas lebih baik.

c. Gas campuran Ar + CO2 dapat meghasilkan tipe busur short arc, transition arc, spray arc, pulsed arc (maksimum 20% CO2), high-performance short dan spray arc. Sedangkan pada karbondioksida, yang didapat hanya short dan globular arc.

Kerugian penggunaan gas campuran:

d. Namun harganya akan lebih mahal jika kita menggunakan campuran dibandingkan dengan karbondioksida seluruhnya.

Penggunaan CO2 murni: a. Merupakan gas aktif

b. Hanya dipakai untuk pengelasan baja karbon dan baja paduan rendah. c. Murah

(14)

e. Penetrasi tinggi