1
TUGAS - 01
1. Berilah penjelasan mengenai definisi pengelasan yang saudara ketahui. Point terpenting apa saja yang ditekankan dari definisi tersebut. Serta jelaskan perbedaan antara pengelasan dengan brazing / soldering.
Definisi pengelasan menurut British Standards Institution 1983: Bs 449 : Part 1, ialah: Penyambungan antara dua atau lebih material dalam keadaan plastis atau cair dengan menggunakan panas (heat) atau tekanan (pressure) atau keduanya. Logam pengisi (filler metal) dengan temperatur lebur yang sama dengan titik lebur dari logam induk dapat atau tanpa digunakan dalam proses penyambungan tersebut.
Definisi pengelasan menurut American Welding Society (AWS) 1989 Welding
Handbook Vol.I 8th ed., ialah:
Penyambungan dari logam atau non-logam yang dihasilkan dengan memanaskan material hingga temperatur las, dengan atau tanpa menggunakan tekanan (pressure), atau hanya tekanan, dengan atau tanpa menggunakan logam pengisi.
Point terpenting yang ditekankan berdasarkan kedua pengertian tersebut tentang
pengelasan adalah:
Penyambungan logam
Diberikan panas (hingga temperatur las) dan atau tekanan Logam induk mencair
Dengan atau tanpa filler metal, dimana melting point-nya sama dengan logam induk.
Perbedaan antara pengelasan dan brazing/soldering adalah:
Pada proses pengelasan, logam induk ikut mengalami pencairan, sedangkan pada proses brazing/soldering, logam induk tidak ikut mengalami pencairan. Sehingga pada proses brazing/soldering, titik lebur kawat pengisi harus lebih rendah dari titik lebur logam induk. Selain itu, metoda penyambungan dan distribusi aliran tegangan yang dihasilkan keduanya pun berbeda, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
2 Pada brazing/soldering, kekuatan tegangan terdapat pada kekuatan geser (shear
stress), sedangkan aliran distribusi tegangan pada pengelasan searah, sehingga selain
kekuatan geser, kita juga mendapatkan kekuatan tarik yang searah longitudinal.
2. Dilihat secara sisi teknis (engineering) dan ekonomis, bagaimana saudara menentukan suatu pilihan proses pada suatu komponen mesin dengan menggunakan pilihan proses pengelasan dan proses permesinan (machining). Serta bandingkan kelebihan dan kekurangan masing-masing proses.
Aspek yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut: Disain material serta sifat mekanis yang diinginkan
Pemilihan jenis material sesuai dengan disain yang telah dibuat
Dari kedua hal di atas, maka kita dapat menentukan proses manufaktur apa yang selanjutnya akan dipilih. Tentunya kita juga harus mempertimbangkan segi ekonomis. Apabila diinginkan kekuatan tarik yang seragam (terdistribusi ke satu arah yang sama), maka kita dapat memilih proses pengelasan. Sedangkan bila kita menginginkan suatu bentuk tertentu dari material tersebut, maka kita dapat memilih melakukan proses permesinan.
3 Pengelasan (Welding) Permesinan (Machining)
Kelebihan: Adanya distribusi aliran tegangan yang seragam, sehingga kekuatan tariknya baik.
Kelebihan: Kita dapat mengontrol bentuk dari material yang diinginkan, karena material yang dilakukan proses permesinan dalam keadaaan solid.
Kekurangan: Material atau logam yang akan dilas mengalami perubahan mikrostruktur karena pengaruh panas yang diberikan (logam mengalami fasa cair).
Kekurangan: Bentuk yang tidak baik akan menyebabkan timbulnya crack atau cacat sehingga kekuatan terhadap fatik menurun.
3. Sebagai seorang metalurgist, bagaimana saudara menjelaskan dengan menggunakan ilmu metalurgi untuk mengontrol kualitas hasil lasan agar bebas dari cacat, dimana diketahui panas dari proses pengelasan mengakibatkan terjadinya perubahan struktur material.
Cara mengontrol kualitas hasil lasan agar bebas dari cacat, adalah:
Sebelum melakukan pengelasan terhadap suatu material, seorang welding engineer telah membuat disain dan fabrikasi mengenai material yang akan dilas. Dengan memperhitungkan heat input dari panas yang akan diberikan, maka dengan demikian kita pun dapat mengontrol mikrostruktur material sesuai dengan sifat mekanis yang kita inginkan.
Dari rumus di bawah ini:
HI =
V IxE
dimana:
HI = heat input (panas yang diberikan) I = arus yang diberikan
E = tegangan yang digunakan v = kecepatan
4 Maka kita dapat mengontrol besarnya kecepatan, maupun arus yang akan kita berikan dengan tegangan yang kita gunakan sebagai sumber energi. Setelah proses pengelasan selesai, maka dilakukan tahap welding inspection dengan metode NDT, maka kita dapat mengetahui apakah terjadi cacat atau tidak pada material hasil lasan. Apabila terjadi cacat, maka kita dapat meninjau kembali proses pengelasan maupun disain fabrikasi yang telah dibuat, atau mengubah teknik pengelasan. Sedangkan, apabila tidak terdapat cacat (sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan) berarti kita telah berhasil mengontrol kualitas hasil lasan.
4. Jelaskan keuntungan dan keterbatasan penyambungan dengan metoda mechanical fastening dengan welding. Serta Berilah beberapa contoh metoda penyambungan dengan cara Adhesive Bonding.
Metode penyambungan dengan mechanical fastening merupakan metoda penyambungan material, khususnya logam secara mekanik dengan menggunakan baut atau paku keling umumnya digunakan pada bangunan konstruksi baja dan jembatan. Contoh: screwing, riveting.
→ Keuntungan penyambungan dengan mechanical fastening dibandingkan welding, ialah:
Dengan menerapkan metoda mechanical fasting, kita tidak mengubah mikrostruktur material, karena pada metoda ini tidak ada pemberian panas yang dapat mengubah struktur material. Sehingga untuk metoda mechanical fastening, kita tidak perlu mengontrol mikrostruktur material. Selain dari itu, kelebihan metoda ini dengan welding ialah tidak diperlukannya material tambahan yang berfungsi sebagai
filler metal, kita dapat dengan langsung menyambung logam dengan mechanical fasting.
→ Keterbatasan penyambungan dengan mechanical fastening dibandingkan welding, ialah:
Distribusi aliran tegangan pada metoda mechanical fastening tidak seseragam dibandingkan dengan metoda welding. Hal ini disebabkan adanya penyambungan
5 berat). Selain itu, ketahanan fatik yang dimiliki juga cenderung lebih rendah, karena dengan metoda mechanical fastening, kita cenderung memberikan cacat awal berupa lubang yang dapat memungkinkan terjadinya initial crack lebih besar dibandingkan
welding
Metode penyambungan adhesive bonding merupakan penyambungan secara kimia, biasa digunakan untuk menyambung material polimer.
Gambar di atas adalah gambar distribusi aliran tegangan yang dihasilkan pada metoda penyambungan Adhesive bonding. Secara umum, metoda ini dipakai pada penyambungan material polimer, sebagai perekat atau lem, seperti:
→ Penyambungan pada plastik → Penyambungan pada karet → Penyambungan pada kertas
6 → Penyambungan pada material keramik
5. Jelaskan beberapa kondisi yang harus dipenuhi untuk proses pengelasan logam. Serta jelaskan kelebihan dan kekurangan bila saudara menggunakan metoda las SMAW untuk mengelas baja karbon rendah.
Kondisi yang harus dipenuhi dalam proses pengelasan logam ialah; a. Sumber Energi :
Electrical (resistance, radiation, induction, conduction and electric arc)
Chemicals (flame, radiation, explosion and solid reactants)
Mechanical (no heating and friction)
b. Mekanisme penghilangan kontaminasi pada permukaan sambungan
Permukaan sambungan, baik berupa karat, grease, maupun penerasan permukaan, harus dihilangkan terlebih dahulu agar tidak menimbulkan cacat pada las-lasan.
c. Perlindungan terhadap kontaminasi udara
Unsur-unsur yang terkontaminasi dengan udara luar yang banyak mengandung oksigen (biasanya berupa oksida), maka akan ada unsur-unsur yang hilang. Sedangkan apabila terkontaminasi oleh hidrogen, maka akan menyebabkan delay cold cracking.
d. Pengontrolan metalurgi las
HI = V IxE
dimana:
HI = heat input (panas yang diberikan) I = arus yang diberikan
E = tegangan yang digunakan v = kecepatan
Dengan demikian, kita dapat mengontrol besarnya kecepatan, maupun arus yang akan kita berikan dengan tegangan yang kita gunakan sebagai sumber energi.
7 Kelebihan metoda las SMAW:
Peralatan sederhana dan minim,
Proses dapat digunakan utuk beberapa macam posisi pengelasan, Peralatan mudah diset dan dapat dipindah ke lokasi yang diinginkan, Mesin umumnya paling murah,
Digunakan untuk repair di workshop, sambungan pipa saluran (pipeline) dan konstruksi banguan,
Sangat cocok digunakan di lapangan yang kondisi anginnya sangat kencang.
Kekurangan metoda las SMAW:
Kecepatan deposisi logam las rendah karena panjang kawat las terbatas, Lasan banyak terdapat inklusi daripada metode lasan lainnya,
Perlu waktu untuk melepas terak dari logam las. Lasan tidak terproteksi dari atmosfir dengan baik.
6. Jelaskan perbedaan antara plasma arc welding (PAW) dan TIG. Serta jelaskan kelebihan dan keterbatasan pengelasan Flux core arc welding (FCAW).
Perbedaan antara PAW dan TIG:
Konsentrasi energi PAW lebih besar dibandingkan dengan TIG karena temperaturnya lebih tinggi,
Stabilitas busur pada PAW lebih stabil dibanding TIG, Peralatan PAW lebih mahal dibanding TIG
PAW dapat digunakan untuk proses pemotongan hard surfacing, metal spraying dan pengelasan.
PAW sulit digunakan secara manual.
Kelebihan pengelasan Flux core arc welding (FCAW):
Kecepatan deposisi lebih tinggi daripada SMAW dan GMAW (MIG), Dapat mengelas dengan berbagai posisi,
8 Kualitas logam las yang dihasilkan tinggi dengan penampakan yang halus dan
seragam.
Keterbatasan pengelasan Flux core arc welding (FCAW): - Terak (slag) harus dibersihkan antar pass-nya, - Banyak asap dan radiasi sinar UV,
- Dapat terjadi inklusi terak,
- Penggunaan terbatas pada logam ferrous. - Harga elektroda mahal.
- Peralatan lebih kompleks dibandingkan SMAW.
7. Jelaskan faktor apa saja yang harus saudara lakukan bila saudara ingin mengelas material baja yang cukup tebal (lebih dari 1 inchi) dengan posisi mendatar. Serta gambarkan secara skematis proses pengelasan Elektro Slag (ESW) beserta kelebihan dan keterbatasannya.
Faktor yang harus dilakukan bila ingin mengelas material baja yang cukup tebal (lebih dari 1 inchi) dengan posisi mendatar:
Posisi material baja harus diletakan secara mendatar. Bentuk sambungan V.
Untuk mencegah grain growth di sekitar batas butir, pada sisi sambungan dalam
di-pinning dengan zirconium.
Karena material cukup tebal, digunakan arus yang tinggi agar efisien. Dapat menggunakan Submerged Arc Welding (SAW) karena penetrasi cukup dalam dan menggunakan flux yang dapat menghasilkan kecepatan tinggi sehingga kualitas lasan baik.
9 Kelebihan Proses Pengelasan ESW:
Penetrasi cukup dalam
Menghemat biaya untuk material yang cukup tebal Deposition rate cukup tinggi
Konsumsi flux kecil Distorsi minimal
Waktu pengelasan cepat Menggunakan arus yang tinggi
Kekurangan Proses Pengelasan ESW:
→ Hanya untuk posisi pengelasan datar (flat)
→ Membutuhkan sepatu tembaga untuk menutupi celah
→ Terbatas hanya untuk pengelasan baja karbon, baja paduan, dan beberapa baja paduan tahan karat.
→ Proses tidak dapat dihentikan sebelum selesai
→ Tidak dapat mengelas pelat dengan ketebalan lebih kecil dari 19 mm.
→ Ukuran butir sangat besar, struktur dan sifat lasan hamper mirip hasil cor (casting) → Karena penetrasi las sangat dalam maka kualitas las tergantung kondisi pengelasan
10 8. Jelaskan tentang transfer logam pada pengelasan GMAW (MIG) dan jenis transfer mana
yang saudara pilih bila digunakan untuk mengelas pelat tipis. Rotary Arc
Pola transfer dengan pergerakan busur memutar.
Spray Arc
Dapat digunakan untuk mengelas hampir semua logam dan paduannya karena karakteristik inert pelindung argon, tetapi arus yang besar yang diperlukan untuk menciptakan spray arc menyebabkan sulitnya mengelas pelat yang tipis.
Globular Transfer
Tercipta dengan menggunakan elektroda positif (DCEP) tanpa memperhatikan jenis gas pelindung yang digunakan, bila arus relatif rendah.
Short Arc
Tercipta dengan menggunakan rentang arus las yang paling rendah (masukan panas yang paling rendah) sehingga menghasilkan zona logam las yang kecil dan pembekuan yang cepat.
Yang paling cocok untuk pengelasan pelat tipis adalah transfer logam jenis Short Arc 9. Bila saudara diminta untuk mengelas material seperti aluminium dan paduannya dengan
pengelasan TIG (GTAW), jelaskan jenis polaritas arus (DCRP, DCSP atau AC baik yang low frekwensi atau high frekuensi) yang harus saudara dipilih dan beri alasan hasil pilihan saudara.
Untuk mengelas aluminium dan paduannya dengan menggunakan proses TIG (GTAW-Gas Tungsten Arc Welding), kita harus memperhatikan ketebalannya dalam memilih jenis polaritas arus yang akan digunakan.
11 Secara umum untuk semua jenis ketebalan, kita menggunakan polaritas AC (baik low maupun high frequency), karena penetrasi yang dihasilkan medium dan kapasitas elektroda baik. Selain itu, polaritas AC dapat mengurangi efek magnetic arc blow.
10. Dalam memilih gas pelindung untuk mengelas baja karbon, mana yang saudara harus pilih gas argon, gas karbon dioksida (CO2) atau campurannya. Jelaskan pilihan yang
saudara ambil.
Gas pelindung yang tepat ialah Argon (Ar). Pengelasan yang menggunakan gas argon menghasilkan bentuk penetrasi yang bersifat deep dan narrow. Jika kita menggunakan gas CO2 maka akan terjadi sputtering yang dapat menimbulkan cacat berupa pembekuan
filler metal di luar daerah lasan. Di bawah ini merupakan perbandingan antara
penggunaan gas pelindung argon dan karbon dioksida.
