BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Baja
2.1.1 Sejarah Baja
Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan beberapa
elemen lainnya, termasuk karbon.Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar
antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Elemen berikut ini selalu ada
dalam baja: karbon, mangan, fosfor, sulfur, silikon, dan sebagian kecil oksigen,
nitrogen dan aluminium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk
membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya: mangan, nikel,
krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan niobium. Dengan
memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis
kualitas baja bisa didapatkan. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur
pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice)
atom besi.
Sejarah besi dimulai pada awal penggunaannya yaitu di tahun sekitar antara 1500
SM hingga 1100 SM. Selama 400 tahun, bangsa Hittites merahasiakan adanya
pembuatan besi pada saat masih dikuasai oleh bangsa dari Asia Barat. Ketika
tahun 1000 SM, proses dari peleburan besi mulai diketahui oleh bangsa bangsa
lain seperti misalnya bangsa Yunani, Roma, Mesir, Yahudi, Carhaginians serta
bangsa Asyiria. Pada tahun 800 SM, India mulai membuat dan menggunakan besi
dalam kehidupan mereka setelah adanya penyerangan dari bangsa Arya. Bangsa
China mulai belajar untuk membuat besi sekitar tahun 700 hingga 600 SM.
hingga 500 SM. Dilanjutkan pada tahun 250 SM, bangsa India menemukan cara
pembuatan dari baja. Unsur lain mulai ditemukan pada tahun 1000 M ketika
masih dalam kekaisaran Fatim yang kemudian dinamakan dengan baja Damaskus.
Rahasia dari pembuatan baja Damaskus hilang dari muka Bumi pada tahun 1300
M. Kemudian di tahun 1700 M, penggunaan dan pembuatan baja mulai diteliti
kembali oleh orang orang di Eropa.
Sebelum diperkenalkannya metode produksi Bessmer dan berbagai teknik
produksi modern lainnya, baja termasuk material yang mahal dan hanya
digunakan ketika tidak ada material alternatif yang lebih murah, khususnya untuk
bagian tajam dari pisau, alat pencukur, dan pedang, dan berbagai alat perkakas
yang membutuhkan bagian yang keras dan tajam. Baja pada saat itu juga
digunakan untuk pegas, termasuk pegas yang digunakan pada jam. Dengan
berkembangnya metode produksi yang lebih cepat dan ekonomis, baja menjadi
lebih mudah didapat dan menjadi jauh lebih murah.
Perkembangan ekonomi di India dan Cina yang pesat mengakibatkan peningkatan
permintaan baja pada tahun belakangan ini.Antara tahun 2000 hingga 2005,
permintaan dunia terhadap baja meningkat sekitar 6%. Sejak tahun 2000,
beberapa perusahaan baja Cina dan India telah menjadi perusahaan besar di
industri ini, seper
Pada ta
produsen baja terbesar di dunia, sekitar sepertiga produksi baja dunia berasal dari
Tahun 2008, baja menjadi komoditas perdagangan di London Metal
Exchange.Pada akhir 2008, industri baja sempat terjatuh sehingga banyak
menyebabkan pemutusan hubungan kerja.
2.1.2 Sifat-sifat Baja
Baja mempunyai sejumlah sifat yang membuatnya menjadi bahan bangunan yang
sangat berharga. Beberapa sifat baja yang penting adalah:
1. Kekuatan
Baja mempunyai daya tarik,lengkung, dan tekan yang sangat besar. Pada setiap
partai baja, pabrikan baja menandai beberapa besar daya kekuatan baja
itu.Pabrikan baja misalnya, memasukan satu partai baja batangan dan
mencatumkan pada baja itu Fe 360.di sini Fe menunjukan bahwa partai itu
menunjukkan daya kekuatan (minimum) tarikan atau daya tarik baja itu. Yang
dimaksud dengan istilah tersebut adalah gaya tarik N yang dapat dilakukan baja
bergaris tengah 1 mm2 sebelum baja itu menjadi patah. Dalam hal ini daya tarik
itu adalah 360 N/mm2.dahulu kita mencantumkan daya tarik baja itu Fe 37, karena
daya tariknya adalah 37 kgf/mm2, karena mengandung sedikit kadar karbon, maka
semua jenis baja mempunyai daya tarik yang kuat. Oleh karena daya tarik baja
yang kuat maka baja dapat menahan berbagai tegangan, seperti tegangan lentur.
2. Kekerasan
Baja itu sangat keras sehingga dapat dipakai sebagai bahan konstruksi, baja
mungkin saja digunakan untuk berbagai tujuan. Apabila untuk produk-produk
baja tertentu ada suatu keharusan, maka bisa saja baja itu dengan cara dipanaskan
3. Ketahanan terhadap korosi
Tanpa perlindungan, baja sangat cepat berkarat. Untung saja baja diberikan
perlindungan yang sangat efektif dengan berbagai cara, yaitu :
a. Perawatan dengan panas
Kekerasan yang lebih besar adalah sangat penting untuk benda-benda tertentu
yang dibuat dari baja. Yang dimaksud dari kekerasan suatu bahan adalah
ketahanannya terhadap bisa atau tidak dimasuki oleh bahan lain. Untuk dapat
mencapai kekerasan yang tinggi, maka diperlukan sistim perawatan dengan panas
khusus yang disebut “pengerasan”.
Ada beberapa cara untuk mengeraskanbaja :
- mengeraskan secara mendalam:Benda dari baja baik bagian luar maupun bagian
dalam dibuat menjadi sangat keras.
- mengeraskan permukaan:Hanya bagian luar saja yang keras sedangkan bagian
intinya tidak.
b. Pengerasan yang mendalam
Pada pengerasan mendalam, benda yang sudah terbentuk, dipanaskan dengan
temperatur yang cukup tinggi. Kemudian dengan cepat didinginkan, tindakan ini
disebut mengejutkanbaja. Pendinginan ini bisa dilakukan di dalam air minyak atau
udara.Benda itu menjadi keras bukan hanya bagian luar saja, tetapi juga intinya
menjadi keras. Dengan cara ini baja menjadi cepat rapuh, berarti baja itu dapat
cepat patah.
c. Pengerasan permukaan
Untuk peralatan-peralatan tertentu hanya bagian luarnya saja yang harus
lentur. Hal ini dapat dicapai dengan hanya mengeraskan bagian permukaan dari
benda tersebut. Pengerasan permukaan dipakai pada poros engkol (crankshaft),
kopling akar,cacing,roda cacing, dan gigi cacing.
d. Tempering
Tempering adalah memanaskan baja yang sudah diperkeras dengan temperatur
yang cukup rendah (180oC), diikuti dengan pendinginan secara
perlahan-lahan.Tempering dilakukan dengan tujuan memberikan struktur yang lebih merata
pada bahan itu. Lewat proses ini maka baja yang telah diperkeraskan tadi hanya
sedikit saja yang diperlunak, tetapi baja itu menjadi tidak begitu rapuh. Karena
tempering, produk tersebut menjadi terhindar dari perubahan bentuk (pertambahan
isi) sebagai kibat proses pengerasan. Hal ini, terutama ukuran akhir dan
semacamnya sangat penting untuk alat pengukur yang tepat seperti caliber.
2.1.3 Klasifikasi Baja
1) Menurut kekuatannya terdapat beberapa jenis baja, diantaranya: ST 37, ST42,
ST 50, dst. Standart DIN (Jerman) St X X kekuatan dalam kg/mm2steel (baja).
Contoh : ST37: baja dengan kekuatan 37 kg/mm2.
2) Menurut komposisinya, yaitu :
a. Baja karbon rendah (low carbon steel): C~0,25 %
b. Baja karbon menengah (medium carbon steel): C=0,25%-0,55%
c. Baja karbon tinggi (high carbon steel): C>0,55%
d. Baja paduan rendah (low alloysteell):unsur paduan < 10 %
3) Menurut mikrostrukturnya, yaitu :
a. Baja hipoeutektoik: ferit dan ferlit
b. Baja eutektoit: perlit
c. Baja bainit
d. Baja martensit
4) Menurut cara pembuatannya
a. Baja Bessemer
b. Baja Siemen- Martin
c. Baja Listrik dan lain-lain
5) Menurut penggunaannya :
a. Baja konstruksi
b. Baja mesin
c. Baja pegas
d. Baja ketel
e. Baja perkakas
6) Menurut bentuknya
a. Baja pelat
b. Baja strip
c. Baja sheet
d. Baja pipa
2.1.4 Jenis-jenis Baja
Baja secara umum dapat dikelompokkan atas 4 jenis yaitu :
- Baja karbon (Carbon steel) - Baja Paduan Khusus (special alloy steel)
- Baja paduan (Alloy steel) - High Speed Steel (HSS)
1) Baja Karbon (carbon steel)
Baja karbon dapat terdiri atas :
a. Baja karbon rendah (low carbon steel)
Machine, machinery dan mild steel (0,05 % – 0,30% C ) Sifatnya mudahditempa
dan mudah di mesin. Penggunaannya:
• 0,05 % – 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets,screws,
nails.
• 0,20 % – 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings
b. Baja karbon menengah (medium carbon steel )
− Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.
− Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.
Penggunaan:
− 0,30 % – 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles.
− 0,40 % – 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits,
screwdrivers.
− 0,50 % – 0,60 % C : hammers dan sledges
c. Baja karbon tinggi (high carbon steel)
2) Baja Paduan (Alloy steel)
Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:
− Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan
sebagainya).
− Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah.
− Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi).
− Untuk membuat sifat-sifat spesial.
Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagimenjadi:
− Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 % .
− Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %.
− High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %.
Baja paduan juga dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran
khusus(special alloy steel) &high speed steel.
3) Baja Paduan Khusus (special alloy steel)
Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium,
mangan, molybdenum, tungsten dan vanadium. Denganmenambahkan logam
tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut akanmerubah sifat-sifat
mekanik dan kimianya seperti menjadi lebih keras, kuat danulet bila dibandingkan
terhadap baja karbon (carbon steel).
4) High Speed Steel (HSS) Self Hardening Steel
Kandungan karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat
potongseperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters.
dapatdioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel.Sedangkan
hargadari HSS besarnya dua sampai empat kali dari pada carbon steel.
Jenis Lainnya:
− Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus:
− Baja tahan garam (acid-resisting steel)
− Baja tahan panas (heat resistant steel)
− Baja tanpa sisik (non scaling steel)
− Electric steel
− Magnetic steel
− Non magnetic steel
− Baja tahan pakai (wear resisting steel)
− Baja tahan karat/korosi
Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dankomposisi
kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu:
− Baja karbon konstruksi (carbon structural steel)
− Baja karbon perkakas (carbon tool steel)
− Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel)
− Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel)
− Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel)
2.1.5 Stainless Steel (SS)
Baja stainless merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5% Cr.
Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30% Cr atau kurang dari 50% Fe.
Karakteristik khusus baja stainless adalah pembentukan lapisan film kromium
secara kasat mata. Lapisan kromium oksida dapat membentuk kembali jika
lapisan rusak dengan kehadiran oksigen. Pemilihan baja stainless didasarkan
dengan sifat-sifat materialnya antara lain ketahanan korosi, fabrikasi, mekanik,
dan biaya produk.
Penambahan unsur-unsur tertentu kedalam baja stainless dilakukan dengan tujuan
sebagai berikut :
1. Penambahan Molibdenum (Mo) bertujuan untuk memperbaiki ketahanan korosi
pitting dan korosi celah
2. Unsur karbon rendah dan penambahan unsur penstabil karbida (titanium atau
niobium) bertujuan menekan korosi batas butir pada material yang mengalami
proses sensitasi.
3. Penambahan kromium (Cr) bertujuan meningkatkan ketahanan korosi dengan
membentuk lapisan oksida (Cr2O3) dan ketahanan terhadap oksidasi temperatur
tinggi.
4. Penambahan nikel (Ni) bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam
media pengkorosi netral atau lemah. Nikel juga meningkatkan keuletan dan
mampu bentuk logam.Penambahan nikel meningkatkan ketahanan korosi
tegangan.
5. Penambahan unsur molybdenum (Mo) untuk meningkatkan ketahanan korosi
pitting di lingkungan klorida.
6. Unsur aluminium (Al) meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada
temperature tinggi.
Umumnya berdasarkan paduan unsur kimia dan presentasi, baja stainless dibagi
Baja stainless martensitik.
Baja ini merupakan paduan kromium dan karbon yang memiliki struktur martensit
Body Centered Tetragonal(BCT) terdistorsi saat kondisi bahan dikeraskan.Baja ini
merupakan ferromagnetic, bersifat dapat dikeraskan dan umumnya tahan korosi di
lingkungan kurang korosif. Kandungan kromium umumnya berkisar antara 10,5 –
18%, dan karbon melebihi 1,2%. Kandungan kromium dan karbon dijaga agar
mendaptkan struktur martensit saat proses pengerasan. Karbida berlebih
meningkatkan ketahanan aus. Unsur niobium, silicon,tungsten dan vanadium
ditambah untuk memperbaiki proses temper setelah proses pengerasan. Sedikit
kandungan nikel meningkatkan ketahan korosi dan ketangguhan.
Baja stainless Ferritik
Baja jenis ini mempunyai struktur Body Centered Cubic (BCC).Unsur kromium
ditambahkan ke paduan sebagai penstabil ferrit. Kandungan kromium umumnya
kisaran 10,5 – 30%. Beberapa tipe baja mengandung unsur molybdenum, silicon,
aluminium, titanium dan niobium. Unsur sulfur ditambahkan untuk memperbaiki
sifat mesin. Paduan ini merupakan ferromagnetic dan mempunyai sifat ulet dan
mampu bentuk baik namun kekuatan di lingkungan suhu tinggi lebih rendah
dibandingkan baja stainless austenitic.Kandungan karbon rendah pada baja ferritik
tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas.
Tingkat kekerasan beberapa tipe baja stainless ferritik dapat ditingkatkan dengan
cara celup cepat. Metode celup cepat merupakan proses pencelupan banda kerja
secara cepat dari keadaan temperature tinggi ke temperature ruang. Sifat mampu
las, keuletan, ketahanan korosi dapat ditingkatkan dengan mengatur kandungan
Baja Stainless austenitik
Baja Stainless austenititk merupakan paduan logam besi-krom-nikel yang
mengandung 16-20% kromium, 7-22%wt nikel, dan nitrogen. Logam paduan ini
merupakan paduan berbasis ferrous dan struktur kristalFace Centered Cubic
(FCC). Struktur kristal akan tetap berfasa austenit bila unsur nikel dalampaduan
diganti mangan (Mn) karena kedua unsur merupakan penstabil fasa austenit. Fasa
austenitic tidak akan berubah saat perlakuan panas anil kemudian didinginkan
pada temperatur ruang. Baja stainless austenitik tidak dapat dikeraskan melalui
perlakuan celup cepat (quenching).Umumnya jenis baja ini dapat tetap menjaga
sifat asutenitik pada temperature ruang, lebih bersifat ulet dan memiliki ketahanan
korosi lebih baik dibandingkan baja stainless ferritik dan martensit.
Baja stainless austenitic hanya bisa dikeraskan melalui pengerjaan dingin.Material
ini mempunyai kekuatan tinggi di lingkungan suhu tinggi dan bersifat cryogenic.
Tipe 2xx mengandung nitrogen, mangan 4-15,5%wt, dan kandungan 7%wt nikel.
Tipe 3xx mengandung unsur nikel tinggi dan maksimal kandungan mangan 2%wt.
Unsur molybdenum, tembaga, silicon, aluminium,titanium dan niobium ditambah
dengan karakter material tertentu seperti ketahanan korosi sumuran atau oksidasi.
Sulfur ditambah pada tipe tertentu untuk memperbaiki sifat mampu mesin.
Salah satu jenis baja stainless austenitic adalah AISI 304.Baja austenitic ini
mempunyai struktur kubus satuan bidang (face center cubic) dan merupakan baja
dengan ketahanan korosi tinggi. Komposisi unsur – unsur pemadu yang
terkandung dalam AISI 304 akan menentukan sifat mekanik dan ketahanan korosi.
Baja AISI 304 mempunyai kadar karbon sangat rendah 0,08%wt. Kadar kromium
berkisar 18-20%wt dan nikel 8-10,5%wt yang terlihat pada Tabel 1. Kadar
kromium cukup tinggi membentuk lapisan Cr2O3 yang protektif untuk
meningkatkan ketahanan korosi. Komposisi karbon rendah untuk meminimalisai
sensitasi akibat proses pengelasan.
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Baja AISI 304
Unsur %wt
Komposisi kandungan unsure dalam baja AISI 304 tersebut diperoleh sifat
mekanik material yang ditunjukan pada Tabel 2.2
Tabel 2.2 Sifat Mekanik AISI 304
Poison Tensile Yield Elong Hard Mod Density
0,27-0,30 515 205 70 82 197 8
Keterangan :
Poison : Rasio Poison Density : berat jenis (g/m3)
Tensile : Tensile strength (MPa) Mod : Modulus elastisitas (GPa)
Yield : Yield Strength (MPa) Hard : Kekerasan (HRB)
Tabel 2.3 Sifat Fisik Dan Listrik AISI 304 pada Kondisi Annealed
Density (kg/m3) Thermal konduktivitas (W/mK)
Spesific heat
(J/kgK)
Modulus of Elasticity
7,9 16,2 500 193
Baja Stainless Dupleks
Jenis baja ini merupakan paduan campuran struktur ferrite (bcc) dan austenit.
Umumnya paduan-paduan didesain mengandung kadar seimbang tiap fasa saat
kondisi anil. Paduan utama material adalah kromium dan nikel, tapi nitrogen,
molybdenum,tembaga,silicon dan tungsten ditambah untuk menstabilkan struktur
dan memperbaiki sifat tahan korosi. Ketahanan korosi baja stainless dupleks
hampir sama dengan baja stainless austenitik. Kelebihan baja stainless dupleks
yaitu nilai tegangan tarik dan luluh tinggi dan ketahanan korosi retak tegang lebih
baik dari pada baja stainless austenitik.Ketangguhan baja stainless dupleks antara
baja austenitic dan ferritik.
Baja Stainless Pengerasan Endapan
Jenis baja ini merupakan paduan unsure utama kromium-nikel yang mengandung
unsur precipitation-hardening antara lain tembaga, aluminium, atau titanium. Baja
ini berstruktur austenitic atau martensitik dalam kondisi anil.Kondisi baja berfasa
austenitic dalam keadaan anil dapat diubah menjadi fasa martensit melalui
perlakuan panas.Kekuatan material melalui pengerasan endapan pada struktur
2.2 Pengelasan
2.2.1 Sejarah Pengelasan
Berdasarkan penemuan benda-benda sejarah dapat diketahui bahwa teknik
penyambungan logam telah diketahui sejak zaman prasejarah, misalnya pematrian
timbal-timah menurut keterangan yang didapat telah diketahui dan dipraktekkan
dalam rentang waktu antara 4000 sampai 3000SM. Sumber energi panas yang
dipergunakan pada waktu itu diduga dihasilkan dari pembakaran kayu atau arang.
Berhubung suhu yang diperoleh dengan pembakaran kayu dan arang sangat
rendah maka teknik penyambungan ini pada waktu itu tidak dikembangkan lebih
lanjut.
Setelah energi listrik dapat dipergunakan dengan mudah, teknologi pengelasan
maju dengan pesat sehingga menjadi suatu teknik penyambungan yang
mutakhir.Cara-cara dan teknik pengelasan yang banyak digunakan pada waktu ini
seperti las busur las resistansi listrik, las termit dan las gas, pada umumnya
diciptakan pada akhir abad ke-19.Alat-alat busur dipakai secara luas setelah alat
tersebut digunakan dalam praktek oleh Benardes dalam tahun 1885.Dalam
penggunaan yang pertama ini Benardes memakai elektroda yang dibuat dari
batang karbon atau grafit.
Dengan mendekatkan elektroda kelogam induk atau logam yang akan dilas
sejarak kira-kira 2 mm, maka terjadi busur listrik yang merupakan sumber panas
dalam proses pengelasan. Karena panas yang timbul, maka logam pengisi yang
terbuat dari logam yang sama dengan logam induk mencair dan mengisi tempat
sambungan. Dalam tahun 1889, Zerner mengembangkan cara pengelasan busur
karbon. Dengan cara ini busur yang dihasilkan ditarik ke logam dasar oleh gaya
elektromagnet sehingga terjadi semburan busur yang kuat.
Slavianoff dalam tahun 1892 adalah orang pertama yang menggunakan kawat
logam elektroda yang turut mencair karena panas yang ditimbulkan oleh busur
listrik yang terjadi.Dengan penemuan ini maka elektroda di samping berfungsi
sebagai penghantar dan pembangkit busur listrik juga berfungsi sebagai logam
pengisi.Kemudian Kjellberg menemukan bahwa kualitas sambungan las menjadi
lebih baik bila kawat elektroda logam yang digunakan dibungkus dengan
terak.Penemuan ini adalah permulaan dari penggunaan las busur dengan elektroda
terbungkus yang sangat luas penggunaanya pada waktu ini.
Kemajuan-kemajuan dalam ilmu pengetahuan dan teknologi yang dicapai sampai
dengan tahun 1950, telah mulai mempercepat lagi kemajuan dalam bidang
las.Karena itu, tahun 1950 dapat dianggap sebagai permulaan masa keemasan
yang ketiga yang masih terus berlangsung terus sampai sekarang. Selama masa
keemasan yang ketiga ini telah ditemukan cara-cara las baru antara lain las tekan
dingin, las listrik terak, las busur dengan perlindungan gas CO2, las gesek, las
ultrasonik, las sinar elektron, las busur plasma, las laser dan masih banyak lagi
lainnya. Jumlah penemuan pada tahun-tahun tertentu dan jenis pengelasan yang
ditemukan dipergunakan dalam praktek pada waktu ini, sebagian masih
memerlukan perbaikanyang mungkin dalam waktu yang dekat akan menjadi lebih
bermanfaat dan dapat merupakan sumbangan yang berharga kepada kemajuan
Gambar. 2.2 Perkembangan Cara Pengelasan (Wiryosumarto,2004) 2.2.2 Pengertian Pengelasan
Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Norman)adalah ikatan
metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yangdilaksanakan dalam
keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, las merupakansambungan setempat
dari beberapa batang logam dengan menggunakan energy panas.
Mengelas menurut Alip (1989) adalah suatu aktifitas menyambungdua bagian
benda atau lebih dengan cara memanaskan atau menekan ataugabungan dari
keduanya sedemikian rupa sehingga menyatu seperti bendautuh. Penyambungan
bisa dengan atau tanpa bahan tambah (filler metal) yangsama atau berbeda titik
cair maupun strukturnya.
Pengelasan dapat diartikan dengan proses penyambungan dua buahlogam sampai
titik rekristalisasi logam, dengan atau tanpa menggunakanbahan tambah dan
menggunakan energi panas sebagai pencair bahan yangdilas. Pengelasan juga
dipanaskan.Mengelas bukan hanya memanaskan dua bagian benda sampaimencair
dan membiarkan membeku kembali, tetapi membuat lasan yang utuhdengan cara
memberikan bahan tambah atau elektroda pada waktu dipanaskansehingga
mempunyai kekuatan seperti yang dikehendaki. Kekuatansambungan las
dipengaruhi beberapa faktor antara lain: prosedur pengelasan,bahan, elektroda dan
jenis kampuh yang digunakan.
2.2.3 Las SMAW ( Shielded Metal Arc Welding )
Las listrik ini menggunakan elektroda berselaput sebagai bahan tambah. Busur
listrik yang terjadi diantara ujung elektroda dan bahan dasar akan mencairkan
ujung elektroda dan sebagian bahan dasar. Selaput elektroda yang turut terbakar
akan mencair dan menghasilkan gas yang melindungi ujung elektroda, kawah Ias,
busur Iistrik dan daerah las di sekitar busur listrik terhadap pengaruh udara luar.
Cairan selaput elektroda yang membeku akan menutupi permukaan Ias yang juga
berfungsi sebagai pelindung terhadap pengaruh luar.
Logam induk dalam pengelasan ini mengalami pencairan akibat pemanasan dari
busur listrik yang timbul antara ujung elektroda dan permukaan benda kerja.Busur
listrik dibangkitkan dari suatu mesin las.Elektroda yang digunakan berupa kawat
yang dibungkus pelindung berupa fluks. Elektroda ini selama pengelasan akan
mengalami pencairan bersama dengan logam induk dan membeku bersama
menjadi bagian kampuh las.
Proses pemindahan logam elektroda terjadi pada saat ujung elektroda mencair dan
digunakan arus listrik besar maka butiran logam cair yang terbawa menjadi halus
dan sebaliknya bila arus kecil maka butirannya menjadi besar.
Pola pemindahan logam cair sangat mempengaruhi sifat mampu las dari
logam.Logam mempunyai sifat mampu las yang tinggi bila pemindahan terjadi
dengan butiran yang halus.Pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar
kecilnya arus dan komposisi dari bahan fluks yang digunakan.Bahan fluks yang
digunakan untuk membungkus elektroda selama pengelasan mencair dan
membentuk terak yang menutupi logam cair yang terkumpul di tempat sambungan
dan bekerja sebagai penghalang oksidasi.
Gambar 2.3 Las SMAW (Wiryosumarto, 2004) 2.2.4 Struktur Mikro Daerah Lasan
Daerah las-lasan terdiri dari tiga bagian yaitu: daerah logam las, daerahpengaruh
panas atau heat affected zone disingkat menjadi HAZ dan logam induk yang tak
a. Daerah Logam Las
Daerah logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu
pengelasan mencair dan kemudian membeku.Komposisi logam las terdiri
dari komponen logam induk dan bahan tambah dari elektroda. Karena
logam las dalam proses pengelasan ini mencair kemudian membeku, maka
kemungkinan besar terjadi pemisahan komponen yang menyebabkan
terjadinya struktur yang tidak homogen, ketidakhomogenannya struktur akan
menimbulkan struktur ferit kasar dan bainit atas yang menurunkan
ketangguhan logam las. Pada daerah ini struktur mikro yang terjadi adalah
struktur cor. Struktur mikro di logam las dicirikan dengan adanya struktur
berbutir panjang (columnar grains).Struktur ini berawal dari logam induk
dan tumbuh ke arah tengah daerah logam las (Sonawan, 2004).
Gambar 2.4 Daerah Logam Lasan Dan Logam Induk
b. Daerah Pengaruh Panas Atau Heat Affected Zone (Haz)
Daerah pengaruh panas atau heat affected zone (HAZ) adalah
logam dasar yang bersebelahan dengan logam las yang selama proses
pengelasan mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat sehingga
daerah ini yang paling kritis dari sambungan las. Secara visual daerah yang dekat
daerah HAZ terdapat 3 titik yang berbeda, titik 1 dan 2 menunjukkan temperature
pemanasan mencapai daerah berfasa austenite dan ini disebut dengan transformasi
menyeluruh yang artinya struktur mikro baja mula-mula ferrit+perlit kemudian
bertransformasi menjadi austenite 100%. Titik 3 menunjukkan temperature
pemanasan, daerah itu mencapai daerah berfasa ferrit dan austenite dan ini yang
disebut transformasi sebagian yang artinya struktur mikro baja mula-mula
ferrit+perlit berubah menjadi ferrit dan austenite.
Gambar 2.5 Heat Affected Zone (HAZ)
c. Logam Induk
Logam induk adalah bagian dari logam dasar dimana panas dan suhu pengelasan
tidak menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan struktur dan sifat.Disamping
ketiga pembagian utama tersebut masih ada satu daerah pengaruh panas yang
disebut batas las (Wiryosumarto, 2000).
2.2.5 Prinsip Kerja Las Listrik
Pada dasarnya las listrik yang menggunakan elektroda karbon maupun
terjadiantara ujung elektroda dan benda kerja dapat mancapai temperatur tinggi
yangdapat melelehkan sebagian bahan merupakan perkalian antara tegangan
listrik (E)dangan kuat arus (I) dan waktu (t) yang dinyatakan dalam satuan panas
joule ataukalori seperti rumus dibawah ini :
H = E x I x t ………..(2.1)(anonymous 2015) dimana :
H = Panas (Joule)
E = Tegangan Listrik (Volt)
I = Kuat Arus (Ampere)
t = Waktu (detik)
a. Las Listrik Dengan Elektroda Karbon (Carbon Arc Welding)
Carbon Arc Welding mungkin adalah proses las listrik yang dikembangkan
pertama kali menurut catatan, eksperimen las listrik pertama kali dilakukan pada
tahun 1881, ketika Auguste de Meritens (Perancis) menggunakan busur karbon
sebagai sumber pengelasan dengan aki sebagai sumber listriknya. Dalam
eksperimennya, dia menghubungkan benda kerja dengan kutub positif.Walaupun
kurang efisien, proses ini berhasil menyatukan timah dengan timah.Carbon
ArcWelding adalah proses untuk menyatukan logam dengan menggunakan panas
dari busur listrik, tidak memerlukan tekanan dan batang pengisi (filler metal)
dipakai jika perlu.
Carbon Arc Welding banyak digunakan dalam pembuatan aluminium dan
besi.Mula-mula elektroda kontak/bersinggungan dengan logam yang dilas,
sehingga terjadi aliran arus listrik, kemudian elektroda diangkat sedikit
arusnya bisa DC maupun AC. Dengan menggunakan DC/AC, proses Carbon Arc
Welding bisa dipakai secara manual ataupun otomatis. Pendinginannya tergantung
besarnyaarus, bila penggunaan arus di atas 200 Ampere digunakan air pendingin
(WaterCooled). Dan sebaliknya bila di bawah 200 Ampere digunakan pendingin
denganudara bebas (Air cooled). Jenis bahan elektroda yang banyak digunakan
adalahelektroda jenis logam walaupun ada juga jenis elektroda dari bahan karbon
namunsudah jarang digunakan.
Elektroda berfungsi sebagai logam pengisi pada logam yang dilas sehinggajenis
bahan elektroda harus disesuaikan dengan jenis logam yang dilas.Untuk lasbiasa
mutu lasan antara arus searah dengan arus bolak-balik tidak jauh berbeda,namun
polaritas sangat berpengaruh terhadap mutu lasan. Elektroda yangdigunakan pada
pengelasan jenis ini ada 3 macam yaitu: elektroda polos,elektroda fluks dan
elektroda berlapis tebal.
Elektroda polos adalah elektroda tanpa diberi lapisan dan penggunaanelektroda
jenis ini terbatas antara lain untuk besi tempa dan baja lunak. Elektrodafluks
adalah elektroda yang mempunyai lapisan tipis fluks, dimana fluks iniberguna
melarutkan dan mencegah terbentuknya oksida-oksida pada saatpengelasan.
Kawat las berlapis tebal paling banyak digunakan terutama padaproses pengelasan
komersil. Lapisan pada elektroda berlapis tebal mempunyaifungsi :
1. Membentuk lingkungan pelindung.
2. Membentuk terak dengan sifat-sifat tertentu untuk melindungi logam cair.
Kecepatan pengelasan dan keserbagunaan mesin las arus bolak-balik dan
arussearah hampir sama, namun untuk pengelasan logam/pelat tebal, las arus
bolak-baliklebih cepat.
b. Las Elektroda Terbungkus (Coated Electrode Welding)
Cara Pengelasan dimana elektrodanya dibungkus dengan fluks
merupakanpengembangan lebih lanjut dari pengelasan dengan eletroda logam
tanpapelindung (Bare Metal Electrode).Dengan elektroda logam tanpa
pelindung,busur sulit dikontrol dan mengalami pendinginan terlalu cepat sehingga
O2 dan N2dari atmosfir diubah menjadi oksida dan nitrida, akibatnya sambungan
menjadirapuh dan lemah.Prinsip Las Elektroda Terbungkus adalah akibat dari
busurlistrik yang terjadi antara elektroda dan logam induk yang mengakibatkan
logaminduk dan ujung elektroda mencair dan kemudian membeku
bersama-sama.lapisan (pembungkus) elektroda terbakar bersama dengan meleburnya
elektroda.
Fungsi Fluks ini antara lain:
- Melindungi logam cair dari lingkungan udara.
- Menghasilkan gas pelindung
- Menstabilkan busur
- Sumber unsur paduan (V, Zr, Cs, Mn)
c. Las Busur Rendam (Submerged Arc Welding)
Dalam pengelasam busur rendam otomatis, busur dan material yangdiumpankan
untuk pengelasan tidak diperlukan seorang operator yang ahli.Pengelasan otomatis
dipraktekkan pertama kali oleh D. Dulchevsky.Las busurrendam adalah
pengelasan dimana logam cair tertutup dengan fluks yang diaturmelalui suatu
penampung fluks dan logam pengisi yang berupa kawat pejaldiumpankan secara
terus menerus.
Dalam pengelasan ini busur listriknyaterendam dalam fluks.Karena dalam
pengelasan ini, busur listriknya tidakkelihatan, maka sangat sukar untuk mengatur
jatuhnya ujung busur.Di sampingitu karena mempergunakan kawat elektroda yang
besar maka sangat sukar untukmemegang alat pembakar dengan tangan tepat pada
tempatnya.Karena kedua haltersebut maka pengelasan selalu dilaksanakan secara
otomatis penuh.Mesin lasini dapat menggunakan sumber listrik AC yang lamban
dan DC dengan tegangantetap.
Bila menggunakan listrik AC perlu adanya pengaturan kecepatanpengumpanan
kawat las yang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan panjangbusur yang
diperlukan.Bila menggunakan sumber listrik DC dengan tegangantetap, kecepatan
pengumpanan dapat dibuat tetap dan biasanya menggunakanpolaritas balik
(DCRP).Mesin las dengan listrik DC kadang-kadang digunakanuntuk mengelas
pelat tipis dengan kecepatan tinggi atau untuk pengelasan denganeletroda lebih
dari satu.
2.2.6 Klasifikasi Kawat Elektroda dan Fluksi 2.2.6.1 Kawat Elektroda
Elektroda baja lunak dan baja paduan rendah untuk las busur listrik menurut
klasifikasi AWS (American Welding Society) dinyatakan dengan tanda E XXXX
yang artinya sebagai berikut :
• XX (dua angka) sesudah E menyatakan kekuatan tarik deposit las dalam
ribuan Ib/in2 ( lihat table ).
• X (angka ketiga) menyatakan posisi pangelasan angka 1 untuk pengelasan
segala posisi. angka 2 untuk pengelasan posisi datar di bawah tangan.
• X (angka keempat) menyatakan jenis selaput dan jenis arus yang cocok
dipakai untuk pengelasan.
Contoh : E 6013
Artinya sebagai berikut:
• Kekuatan tarik minimum dan deposit las adalah 60.000 Ib/in2 atau 42 kg/mm2
• Dapat dipakai untuk pengelasan segala posisi
• Jenis selaput elektroda Rutil-Kalium dan pengelasan dengan arus AC atau DC
+ atau DC –.
Elektroda berselaput yang dipakai pada las busur listrik mempunyaiperbedaan
komposisi selaput maupun kawat inti. Pelapisan fluksi pada kawat intidapat
dengah cara destrusi, semprot atau celup. Ukuran standar diameter kawatinti dari
1,5 mm sampai 7 mm dengan panjang antara 350 sampai 450 mm.
Jenis-jenisselaput fluksi pada elektroda misalnya selulosa, kalsium karbonat
(CaCO3),titanium dioksida (rutil), kaolin, kalium oksida mangan, oksida besi,
serbuk besi,besi silikon, besi mangan dan sebagainya dengan persentase yang
berbeda-beda,untuk tiap jenis elektroda. Tebal selaput elektroda berkisar antara
70% sampai50% dari diameter elektroda tergantung dari jenis selaput.
Pada waktu pengelasan,selaput elektroda ini akan turut mencair dan menghasilkan
terhadap udara luar.Udara luar yang mengandung O2 dan N akan dapat
mempengaruhi sifat mekanikdari logam Ias. Cairan selaput yang disebut terak
akan terapung dan membekumelapisi permukaan las yang masih panas.
2.2.6.2 Fluksi
Fluksi merupakan pembungkus elektroda yang sangat diperlukan
untukmeningkatkan mutu sambungan karena fluksi bersifat melindungi metal cair
dariudara bebas serta menstabilkan busur.Terdapat 2 macam Fluksi sesuai dengan
pembuatannya :
- Fused Fluksi.
- Bonded Fluksi.
a)Fused Fluksi
Fused Fluksi terbuat dari campuran butir-butir material seperti mangan,kapur,
boxit, kwarsa dan fluorpar didalam suatu tungku pemanas. Cairan terakyang
terbentuk akan diubah ke dalam bentuk fluksi dengan jalan :
- Dituang di suatu cetakan dalam bentuk beberapa lapis / susun yang
tebalkemudian dipecah serta disaring sesuai dengan ukuran butiran yang
diinginkan.
- Dari kondisi panas dituang ke dalam air, sehingga timbul percikan –
percikanyang kemudian disaring sesuai ukurannya. Metode ini lebih effisien,
tetapikualitas fluksi yang dihasilkan mengandung hidrogen yang cukup tinggi
yangmemerlukan prose lebih lanjut untuk mengurangi kadar hidrogen tersebut.
Bonded Fluksi ini dibuat di pabrik dengan jalan mencampur
butiran-butiranmaterial yang ukurannya jauh lebih halus seperti mineral, ferroalloy, water
glasssebagai pengikat dalam suatu pengaduk (mixer) yang khusus. Campuran
tersebutkemudian akan dikeringkan dalam suatu pengering yang berputar pada
temperature 6000 – 8000oC.
2.2.7 Teknik Mengelas dan Desain Sambungan Las 2.2.7.1 Teknik Mengelas
Macam macam cara teknik mengelas dalam teknik pengelasan dikenal beberapa
cara yaitu:
1. Pengelasan di bawah tangan
Pengelasan di bawah tangan adalah proses pengelasan yang dilakukandi bawah
tangan dan benda kerja terletak di atas bidang datar. Sudut ujungpembakar
(brander) terletak diantara 60° dan kawat pengisi (filler rod)dimiringkan dengan
sudut antara 30°-40° dengan benda kerja. Kedudukanujung pembakar ke sudut
sambungan dengan jarak 2–3 mm agar terjadipanas maksimal pada
sambungan.Pada sambungan sudut luar, nyaladiarahkan ke tengah sambungan dan
gerakannya adalah lurus.
2. Pengelasan mendatar (horizontal)
Pada posisi ini benda kerja berdiri tegak sedangkan pengelasandilakukan dengan
arah mendatar sehingga cairan las cenderung mengalir kebawah, untuk itu ayunan
brander sebaiknya sekecil mungkin. Kedudukanbrander terhadap benda kerja
menyudut 70° dan miring kira-kira 10° di bawahgaris mendatar, sedangkan kawat
3. Pengelasan tegak (vertikal)
Pada pengelasan dengan posisi tegak, arah pengelasan berlangsung keatas atau ke
bawah. Kawat pengisi ditempatkan antara nyala api dan tempatsambungan yang
bersudut 45°-60° dan sudut brander sebesar 80°.
4. Pengelasan di atas kepala (over head)
Pengelasan dengan posisi ini adalah yang paling sulit dibandingkandengan posisi
lainnya dimana benda kerja berada di atas kepala danpengelasan dilakukan dari
bawahnya. Pada pengelasan posisi ini sudutbrander dimiringkan 10° dari garis
vertikal sedangkan kawat pengisi berada dibelakangnya bersudut 45°-60°.
5. Pengelasan dengan arah ke kiri (maju)
Cara pengelasan ini paling banyak digunakan dimana nyala apidiarahkan ke kiri
dengan membentuk sudut 60° dan kawat las 30° terhadapbenda kerja sedangkan
sudut melintangnya tegak lurus terhadap arahpengelasan. Cara ini banyak
digunakan karena cara pengelasannya mudah dantidak membutuhkan posisi yang
sulit saat mengelas.
6. Pengelasan dengan arah ke kanan (mundur)
Cara pengelasan ini adalah arahnya kebalikan daripada arahpengelasan ke kiri.
Pengelasan dengan cara ini diperlukan untuk pengelasanbaja yang tebalnya 4,5
mm ke atas.
2.2.7.2 Desain Sambungan Las
Untuk menghasilkan kualitas sambungan las yang baik, salah satu faktor yang
bahan pengisi agar lebih banyak yang merekat pada benda kerja, dengan demikian
kekuatan las akan terjamin. Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam
pemilihan jenis kampuh adalah:
1. Ketebalan benda kerja.
2. Jenis benda kerja.
3. Kekuatan yang diinginkan.
4. Posisi pengelasan.
Sebelum memulai proses pengelasan terlebih dahulu ditentukan jenis sambungan
las yang akan dipilih. Hal-hal yang harus diperhatikan bahwa sambungan yang
dibuat akan mampu menerima beban (beban statis, beban dinamis, atau
keduanya). Dengan adanya beberapa kemungkinan pemberian beban sambungan
las, maka terdapat beberapa jenis sambungan las, yaitu sebagai berikut :
a) Kampuh V Tunggal
Sambungan V tunggal juga dapat dibuat tertutup dan terbuka. Sambungan ini juga
lebih kuat dari pada sambungan persegi, dan dapat dipakai untuk menerima gaya
tekan yang besar, serta lebih tahan terhadap kondisi beban statis dan dinamis.
Pada pelat dengan tebal 5 mm–20 mm penetrasi dapat dicapai 100%.
b) Kampuh Persegi
Sambungan ini dapat dibuat menjadi 2 kemungkinan, yaitu sambungan tertutup
dan sambungan terbuka.Sambungan ini kuat untuk beban statis tapi tidak kuat
c) Kampuh V Ganda
Sambungan ini lebih kuat dari pada V tunggal, sangat baik untuk kondisi beban
statis dan dinamis serta dapat menjaga perubahan bentuk kelengkungan sekecil
mungkin.dipakai pada ketebalan 18 mm-30 mm.
d) Kampuh Tirus Tunggal
Sambungan ini digunakan untuk beban tekan yang besar.Sambungan ini lebih baik
dari sambungan persegi, tetapi tidak lebih baik dari pada sambungan V. Letaknya
disarankan terbuka dan dipakai pada ketebalan pelat 6 mm-20 mm.
e) Kampuh U Tunggal
Kampuh U tunggal dapat dibuat tertutup dan terbuka.Sambungan ini lebih kuat
menerima beban statis dan diperlukan untuk sambungan berkualitas
tinggi.Dipakai pada ketebalan 12 mm-25 mm.
f) Kampuh U Ganda
Sambungan U ganda dapat jg dibuat secara tertutup dan terbuka, sambungan ini
lebih kuat menerima beban statis maupun dinamis dengan ketebalan pelat 12
mm-25 mm dapat dicapai penetrasi 100%.
g) Kampuh J Ganda
Sambungan J ganda digunakan untuk keperluan yang sama dengan sambungan V
ganda, tetapi tidak lebih baik untuk menerima beban tekan. Sambungan ini dapat
Gambar 2.6 Jenis-Jenis Sambungan Las (Wiryosumarto, Harsono 2004) 2.2.8 Parameter Pengelasan
Kestabilan dari busur api yang terjadi pada saat pengelasan merupakan masalah
yang paling banyak terjadi dalam proses pengelasan dengan las SMAW, oleh
karena itu kombinasi dari Arus listrik (I) yang dipergunakan dan Tegangan (V)
harus benar-benar sesuai dengan spesifikasi kawat elektroda dan fluksi yang
dipakai.
1. Pengaruh dari Arus Listrik (I)
Setiap kenaikan arus listrik yang dipergunakan pada saat pengelasan akan
meningkatkan penetrasi serta memperbesar kuantiti lasnya. Penetrasi akan
Gambar 2.7 Pengaruh Arus Listrik 2. Pengaruh dari Tegangan Listrik (V)
Setiap peningkatan tegangan listrik (V) yang dipergunakan pada proses
pengelasan akan semakin memperbesar jarak antara tip elektroda dengan material
yang akan dilas, sehingga busur api yang terbentuk akan menyebar dan
mengurangi penetrasi pada material las. Konsumsi fluksi yang dipergunakan akan
meningkat sekitar 10% pada setiap kenaikan 1 volt tegangan.
3. Pengaruh Kecepatan Pengelasan
Jika kecepatan awal pengelasan dimulai pada kecepatan 40 cm/menit, setiap
pertambahan kecepatan akan membuat bentuk jalur las yang kecil (Welding
Bead), penetrasi, lebar serta kedalaman las pada benda kerja akan berkurang.
Tetapi jika kecepatan pengelasannya berkurang dibawah 40 cm/menit cairan las
yang terjadi dibawah busur api las akan menyebar serta penetrasi yang dangkal,
hal ini dikarenakan over heat.
4. Pengaruh Polaritas arus listrik (Alternating Curret atau Direct Current)
Pengelasan dengan kawat elektroda tunggal pada umumnya menggunakan tipe
arus Direct Current (DC), elektroda positif (EP), jika menggunakan elektroda
Pengaruh dari arus Alternating Curret (AC) pada bentuk butiran las dan kuantiti
pengelasan antara elektroda positif dan negatif adalah sama yaitu cenderung
porosity, oleh karena itu dalam proses pengelasan yang menggunakan arus AC
harus memakai fluks yang khusus.
Arus adalah aliran pembawa muatan listrik,simbol yang digunakan adalah huruf
besar I dalam satuan ampere. Pengelasan adalah penyambungan dua logam dan
atau logam paduan dengan cara memberikan panas baik diatas atau dibawah titik
cair logam tersebut,baik dengan atau tanpa tekanan serta ditambah atau tanpa
logam pengisi yang dimaksud dengan arus paengelasan disini adalah aliran
pembawa muatan listrik dari mesin las yang digunakan untuk menyambung dua
logam dengan mengalirkan panas ke logam pengisi atau elektroda. Hubungan
diameter elektroda dengan arus pengelasan menurut Howard BC,1998dapat dilihat
pada tabel 2.4.
Tabel 2.4. Hubungan Diameter Elektroda Dengan Arus Pengelasan(Howard BC,1998)
Diameter Elektroda (mm) Arus (Ampere)
2,5 60-90
Cacat las dapat dibagi dalam tiga kelompok, yakni :
• Kelompok cacat visual
Yakni cacat yang tampak di permukaan las, seperti : spatters (percikan
las), pin hole (lubang jarum), porosity (gelembung gas/keropos),
(lapis dingin), undercut (longsor pinggir) baik yang bertegangan rendah
maupun tinggi (notch), excessive reinforcement (terlalu menonjol), wide
bead (terlalu lebar), high low (tinggi rendah/salah penyetelan), stop start
(salah sewaktu mengganti elektrode).
• Kelompok cacat non visual
Yakni cacat yang terdapat di permukaan namun tidak tampak karena
berada pada akar las, seperti :porosity, convacity (sutc up), undercut,
crack, excessive penetration (tembusan berlebihan), incomplete
penetration (tidak ada tembusan), blow hole (terbakar tembus).
• Kelompok cacat internal
Yakni cacat yang terdapat di dalam bahan las yang baru dapat dideteksi
dengan menggunakan teknik uji tanpa merusak seperti : radiografi,
ultrasonik maupun magnetik particle, seperti : slag inclusion (inklusi
terak), porosity, slag lines (jajaran terak) atau wagon track (jejak
gerobak), crack, worm metal (inklusi tungsten/ logam berat), incomplete
fussion (fusi tidak sempurna), cold lap.
Jenis Cacat Permukaan Las adalah sebagai berikut :
• Lubang Jarum (Pin Hole)
Sebab : Terbentuk gas di dalam bahan las sewaktu pengelasan akibat
kandungan belerang dalam bahan
Akibat : Kemungkinan bocor di lokasi cacat
• Percikan Las (Spatter)
Sebab : Elektroda lembab, kampuh kotor, angin kencang, lapisan galvanisir,
ampere capping terlalu tinggi
Akibat : Tampak jelek, mengalami karat permukaan.
Penanggulangan : Cukup dibersihkan dengan pahat. Pembersih dengan
gerinda tidak boleh mengingat akan memakan bahan induk.
• Retak (Crack)
Sebab : Tegangan di dalam material, penggetasan pada bahan dan daerah
terimbas panas, karat tegangan, bahan tidak cocok dengan kawat las,
pengelasan tanpa perlakuan panas yang benar.
Akibat : Fatal
Penanggulangan :Diselidiki dulu sebabnya, setelah diketahui baru ujung-ujung
retak dibor dan bagian retak digouging (dikikis) 100% kemudian diisi dengan
bahan yang cocok sesuai dengan WPS. Jika sebabnya adalah ketidakcocokan
materil atau retak berada di luar kampuh, maka seluruh sambungan las berikut
bahannya diganti.
• Keropos (Porosity)
Sebab : Lingkungan las lembab atau basah, kampuh kotor, angin berhembus
dipermukaan las, lapisan galvanis, salah jenis arus, salah jenis polaritas,
ampere capping terlalu besar.
Akibat : Melemahkan sambungan, tampak buruk, mengawali karat
permukaan.
Penanggulangan : Cacat digerinda hingga hilang kemudian dilas isi sesuai
• Muka Cekung (Concavity)
Sebab : Tukang las terlalu cepat selesai, amper capping terlalu tinggi,
kecepatan las capping terlalu tinggi, elektrode terlalu kecil, bukaan sudut
kampuh terlalu besar.
Akibat : Melemahkan sambungan, mengawali karat permukaan, dapat terjadi
keretakan akibat tegangan geser.
Penanggulangan : Cukup di sempurnakan bentuk capping dan sedikit penguat
(reinforcement)
• Longsor Pinggir (Undercut)
Sebab : Suhu metal terlalu tinggi, ampere capping terlalu tinggi.
Akibat : Melemahkan sambungan, mengawali karat permukaan.
Penanggulangan : Cukup diisi dengan stringer saja.Undercut yang tajam
seperti takik, dilarang (harus segera diperbaiki) karena dapat menyebabkan
keretakan notch.
• Penguat berlebihan (Excessive Reinforcement)
Sebab : Elektroda terlalu rapat, kecepatan capping terlalu rendah, ampere
capping terlalu rendah, suhu metal terlalu dingin.
Akibat : Diragukan fusi dan kekuatannya, perlu diuji eltrasonik proba sudut
(angle probe), jika ternyata fusi tidak ada, seluruh sambungan diapkir.
Penanggulangan :gounging 100% dan dilas ulang sesuai WPS. Welder
diperingatkan.
• Jalur Terlalu Lebar (Wide Bead)
Akibat : Jika terbukti, seluruh material diapkir. Welder tidak lulus.
• Tinggi Rendah (High Low)
Sebab : Penyetelan tidak benar.
Akibat : Sambungan diapkir.
Penanggulangan: gouging 100%, distel dan dilas ulang sesuai WPS. Welder
diperingatkan.
• Lapis Dingin (Cold Lap)
Sebab : Suhu metel terlalu dingin, ampere capping terlalu rendah, ayunan
(sway) tidak tetap (consistent).
Akibat : Terjadi fusi tidak sempurna dipermukaan dan mungkin juga di dalam.
Karenanya mutu las dipertanyakan.
Penanggulangan : Bongkar keseluruhan jalur las untuk kemudian dibuat
kampuh lagi dan dilas ulang sesuai WPS.
• Penetrasi Tidak Sempurna (Incomplete Penetration)
Sebab : Celah terlalu sempit, elektrode terlalu tinggi, ampere mesin las tidak
tetap, celah tidak seragam ( sempit dan lebar tidak beraturan), ampere akar las
rendah, kampuh kotor, elektrode terlalu besar.
Akibat : Di bagian cacat berpotensi retak.
Penanggulangan :Gouging 100% pada bagian cacat dan dilas ulang sesuai
WPS.
• Penetrasi Berlebihan (Excessive Penetration)
Sebab : Celah terlalu lebar, elektrode terlalu kecil, ampere akar terlalu tinggi,
Akibat : Biasa menyebabkan retak akar, karat sebelah dalam, menghancurkan
piq (bola pembersih dalam pipa)
Penanggulangan : Bongkar total, stel kembali dan dilas ulang sesuai WPS.
• Retak Akar (Root Crack)
Sebab : Celah terlalu lebar, elektrode terlalu kecil, ampere akar terlalu tinggi,
kecepatan akan terlalu rendah, elektrode terlalu dalam.
Akibat : Biasa menyebabkan retak akar, karat sebelah dalam, menghancurkan
piq (bola pembersih dalam pipa)
Penanggulangan : Bongkar total, stel kembali dan dilas ulang sesuai WPS.Jika
retak keluar dari jalur las maka seluruh material diganti.
• Terbakar Tembus (Blow Hole)
Sebab : Celah tidak seragam, ampere mesin las tiba-tiba naik, posisi elektrode
naik turun.
Akibat : Pada lokasi cacat sambungan lemahdan terdapat kemungkinan bocor,
mengawali erosi dan karat tegangan pada lokasi cacat.
Penanggulangan :Gouging 100% di lokasi cacat dan diisi ulang sesuai WPS.
• Longsor Pinggir Akar (Root Undercut)
Sebab : Suhu metal terlalu tinggi pada saat pengelasan akar, ampere akan
terlalu besar.
Akibat : Mengawali erosi dan karat sebelah dalam, memungkinkan terjadinya
retak takik (notch).
• Akar Cekung (Root Concavity/ Such Up)
Sebab : Terhisapnya las akar oleh jalur las di atasnya (khususnya pada
GTAW), kecepatan las akar terlalu tinggi.
Akibat : Melemahkan sambungan,potensi terjadi erosi dan karat tegangan.
Penanggulangan : Lokasi cacat di-gouging 100% dan dilas ulang sesuai WPS.
• Stop Start A
Sebab : Penggantian elektroda terlalu mundur.
Akibat : Tampak buruk.
Penanggulangan : Cukup disesuaikan dengan sekitarnya.
• Stop Start B
Sebab ; Penggantian elektroda terlalu maju.
Akibat ; Terjadi bagian yang tidak terjadi (underfill) yang berpotensi retak.
Penanggulangan : Bersihkan bagian yang underfill.
2.3 Pengujian Hasil Pengelasan 2.3.1 Uji Kekuatan Tarik ( tensile )
Suatu logam mempunyai sifat-sifat tertentu yang dibedakan atas sifat
fisik,mekanik, thermal, dan korosif.Salah satu yang penting dari sifat tersebut
adalahsifat mekanik.Sifat mekanik terdiri dari keuletan, kekerasan, kekuatan,
danketangguhan. Sifat mekanik merupakan salah satu acuan untuk melakukan
prosesselanjutnya terhadap suatu material, contohnya untuk dibentuk dan
dilakukanproses permesinan. Untuk mengetahui sifat mekanik pada suatu logam
harusdilakukan pengujian terhadap logam tersebut.Salah satu pengujian
Proses pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik benda uji.
Pengujian tarik untuk kekuatan tarik daerah las dimaksudkan untuk mengetahui
apakah kekuatan las mempunyai nilai yang sama, lebih rendah atau lebih tinggi
dari kelompok raw materials. Pengujian tarik untuk kualitas kekuatan tarik
dimaksudkan untuk mengetahui berapa nilai kekuatannya dan dimanakah letak
putusnya suatu sambungan las. Pembebanan tarik adalah pembebanan yang
diberikan pada benda dengan memberikan gaya tarik berlawanan arah pada salah
satu ujung benda. Penarikan gaya terhadap beban akan mengakibatkan terjadinya
perubahan bentuk (deformasi) bahan tersebut. Proses terjadinya deformasi pada
bahan uji adalah proses pergeseran butiran Kristal logam yang mengakibatkan
melemahnya gaya elektromagnetik setiap atom logam hingga terlepas ikatan
tersebut oleh penarikan gaya maksimum.
Dalam pembuatan suatu konstruksi diperlukan material dengan spesifikasidan
sifat-sifat yang khusus pada setiap bagiannya.Sebagai contoh dalampembuatan
konstruksi sebuah jembatan.Diperlukan material yang kuat untukmenerima beban
diatasnya.Material juga harus elastis agar pada saat terjadipembebanan standar
atau berlebih tidak patah.Salah satu contoh material yangsekarang banyak
digunakan pada konstruksi bangunan atau umum adalah logam.Meskipun dalam
proses pembuatannya telah diprediksikan sifat mekanik darilogam tersebut, kita
perlu benar-benar mengetahui nilai mutlak dan akurat darisifat mekanik logam
tersebut.
Oleh karena itu, sekarang ini banyak dilakukanpengujian-pengujian terhadap
sampel dari material.Pengujian ini dimaksudkan agar kita dapat mengetahui besar
kekurangannya.Material yangmempunyai sifat mekanik lebih baik dapat
memperbaiki sifat mekanik darimaterial dengan sifat yang kurang baik dengan
cara alloying.Hal ini dilakukansesuai kebutuhan konstruksi dan pesanan. Uji tarik
adalah suatu metode yangdigunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material
dengan cara memberikanbeban gaya yang sesumbu. Hasil yang didapatkan dari
pengujian tarik sangatpenting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena
menghasilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk
mengukur ketahanan suatumaterial terhadap gaya statis yang diberikan secara
lambat.Salah satu cara untukmengetahui besaran sifat mekanik dari logam adalah
dengan uji tarik. Sifatmekanik yang dapat diketahui adalah kekuatan dan
elastisitas dari logam tersebut.
Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar
kekuatansuatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan.Nilai
kekuatandan elastisitas dari material uji dapat dilihat dari kurva uji tarik.Pengujian
tarik ini dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis suatumaterial, khususnya
logam diantara sifat-sifat mekanis yang dapat diketahui darihasil pengujian tarik
adalah sebagai berikut:
• Kekuatan tarik
• Kuat luluh dari material
• Keuletan dari material
• Modulus elastic dari material
• Kelentingan dari suatu material
Karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu material
terhadapgaya statis yang diberikan secara perlahan. Pengujian tarik ini merupakan
salahsatu pengujian yang penting untuk dilakukan, karena dengan pengujian ini
dapatmemberikan berbagai informasi mengenai sifat-sifat logam.Dalam bidang
industri diperlukan pengujian tarik ini untukmempertimbangkan faktor metalurgi
dan faktor mekanis yang tercakup dalam proses perlakuan terhadap logam jadi
untuk memenuhi proses selanjutnya.
Oleh karena pentingnya pengujian tarik ini, hendaknya mengetahui mengenai
pengujian ini.Dengan adanya kurva teganganregangan kita dapat mengetahui
kekuatan tarik, kekuatan luluh, keuletan, moduluselastisitas, ketangguhan, dan
lain-lain.Pada pegujian tarik ini juga harusmengetahui dampak pengujian terhadap
sifat mekanis dan fisik suatu logam.Dengan mengetahui parameter-parameter
tersebut maka dapat data dasarmengenai kekuatan suatu bahan atau logam.
Berikut ini adalah gambaran singkat proses uji tarik dan datanya.
Gambar 2.8 Gambaran Singkat Uji Tarik Dan Datanya
Bentuk bahan yang diuji, untuk logam biasanya dibuat spesimen dengan dimensi
Gambar 2.9 Dimensi Spesimen Uji Tarik (JIS Z2201)
Penarikan gaya terhadap beban akan mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk
(deformasi) bahan tersebut. Proses terjadinya deformasi pada bahan uji adalah
proses pergeseran butiran kristal logam yang mengakibatkan melemahnya gaya
elektromagnetik setiap atom logam hingga terlepas ikatan tersebut oleh penarikan
gaya maksimum.
Pada pengujian tarik beban diberikan secara kontinu dan pelan–pelan bertambah
besar, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjangan yang
dialami benda uji dan dihasilkan kurva tegangan-regangan.
Tegangan dimana deformasi plastik atau batas luluh mulai teramati tergantung
pada kepekaan pengukuran regangan.Sebagian besar bahan mengalami perubahan
sifat dari elastik menjadi plastik yang berlangsung sedikit demi sedikit, dan titik di
mana deformasi plastik mulai terjadi dan sukar ditentukan secara teliti. Telah
digunakan berbagai kriteria permulaan batas luluh yang tergantung pada ketelitian
pengukuran regangan dan data-data yang akan digunakan.
• Batas Elastis σE (Elastic Limit)
Berdasarkan pada pengukuran regangan mikro pada skala regangan 2 X 10-6
inchi/inchi.Batas elastik nilainya sangat rendah dan dikaitkan dengan gerakan
beberapa ratus dislokasi.
• Batas Proporsional σp (Proportional Limit)
Tegangan tertinggi untuk daerah hubungan proporsional antara
tegangan-regangan. Harga ini diperoleh dengan cara mengamati penyimpangan dari
berbagai garis lurus kurva tegangan-regangan.
• Deformasi Plastis (Plastic Deformation)
Tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh bahan tanpa terjadi regangan
sisa permanen yang terukur pada saat beban telah ditiadakan. Dengan
bertambahnya ketelitian pengukuran regangan, nilai batas elastiknya menurun
hingga suatu batas yang sama dengan batas elastik sejati yang diperoleh dengan
cara pengukuran regangan mikro.
• Tegangan Luluh Atas σuy (Upper Yield Stress)
Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan
• Tegangan Luluh Bawah σly (Lower Yield Stress)
Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi
plastis.Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang dimaksud
adalah tegangan ini.
• Regangan Luluh εy (Yield Strain)
Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.
• Regangan Elastis εe (Elastic Strain)
Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan
regangan ini akan kembali ke posisi semula.
• Regangan Plastis εp (Plastic Strain)
Regangan yang diakibatkan perubahan plastis.Pada saat beban dilepaskan
regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.
• Regangan Total (Total Strain)
Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastis, εT = εe+εp.
• Tegangan Tarik Maksimum TTM (UTS, Ultimate Tensile Strength)
Merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.
• Kekuatan Patah (Breaking Strength)
Merupakan besar tegangan dimana bahan yang diuji putus atau patah. Untuk
hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara
beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang
bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone.Tegangan yang terjadi
pertambahan panjang dibagi panjang awal bahan. Atau secara matematis dapat
ditulis:
σ
=
��……….( 2.2 )
ε
=
���
x 100%……….( 2.3 )(Dishongh, 2001)
dimana: σ= Tegangan (N/mm2) ε= Regangan
F = Gaya (N) ∆�= Pertambahan Panjang (mm)
