Untuk mengelas besi tuang (welding of cast iron) perlu Untuk mengelas besi tuang (welding of cast iron) perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
1. Tentukan dulu jenis besi tuangnya (biasanya ada 1. Tentukan dulu jenis besi tuangnya (biasanya ada pada spesifikasinya), apakah besi tuang kelabu ( pada spesifikasinya), apakah besi tuang kelabu ( greygrey iron) yang biasanya di kodekan dengan FC20,FC35 , dst iron) yang biasanya di kodekan dengan FC20,FC35 , dst atau besi tuang nodular (nodular cast iron) yang
atau besi tuang nodular (nodular cast iron) yang
FCD40, FCD60,dst. biasanya untuk engine blok terbuat FCD40, FCD60,dst. biasanya untuk engine blok terbuat dari dua jenis material tersebut.
dari dua jenis material tersebut.
2. Mengenai kemampulasan (weldability) dari besi 2. Mengenai kemampulasan (weldability) dari besi tuang urutannya sbb yang paling mudah dilas (good tuang urutannya sbb yang paling mudah dilas (good weldability) adalah Besi tuang nodular, selanjutnya weldability) adalah Besi tuang nodular, selanjutnya yang sedikit agak sult besi tuang mampu tempa yang sedikit agak sult besi tuang mampu tempa (malleable CI), besi tuang kelabu (Grey CI). Sedang (malleable CI), besi tuang kelabu (Grey CI). Sedang besi tuang putih (white cast iron)adalah besi tuang besi tuang putih (white cast iron)adalah besi tuang yang tidak bisa dilas sama sekali. Perlu diperhatikan yang tidak bisa dilas sama sekali. Perlu diperhatikan pula bahwa struktur matrik (struktur-mikro
pula bahwa struktur matrik (struktur-mikro besi tuang)besi tuang) juga mempengaruhi weldability-nya: yang paling
juga mempengaruhi weldability-nya: yang paling mudahmudah dilas adalah struktur feritik (F), kemudian yang
dilas adalah struktur feritik (F), kemudian yang sedikit agak sulit adalah perlitik (P), bainitik(B) sedikit agak sulit adalah perlitik (P), bainitik(B) dan paling sulit martensitik(M).
dan paling sulit martensitik(M). Sedangkan cementitSedangkan cementit adalah struktur yang tidak bisa di las.
adalah struktur yang tidak bisa di las.
3. Metoda pengelasan yang sering dipakai
3. Metoda pengelasan yang sering dipakai umumnyaumumnya adalah stick welding (SMAW), las MIG (GMAW) dan Las adalah stick welding (SMAW), las MIG (GMAW) dan Las Flux Cored (FCAW).
Flux Cored (FCAW).
4. Mengenai pemilihan kawat lasnya (Filler Wire) 4. Mengenai pemilihan kawat lasnya (Filler Wire) umumnya yang paling baik adalah
umumnya yang paling baik adalah menggunakan kawatmenggunakan kawat nikel atau yang agak sedang ferro nickel (Fe-Ni)
nikel atau yang agak sedang ferro nickel (Fe-Ni) dan kawat nickel tembaga (Ni-Cu) sedang yang agak dan kawat nickel tembaga (Ni-Cu) sedang yang agak murah biasanya dipakai kawat besi tuang (CI) atau murah biasanya dipakai kawat besi tuang (CI) atau kawat Baja (Fe). Mengenai kawat las-nya bisa kawat Baja (Fe). Mengenai kawat las-nya bisa menghubungi Pak Ir. Darmayadi di PT. Adhireksa menghubungi Pak Ir. Darmayadi di PT. Adhireksa Inticor.
Inticor.
5. Mengenai persiapan sambungan (joint preparation), 5. Mengenai persiapan sambungan (joint preparation), biasanya daerah yang retak di daerah block mesin biasanya daerah yang retak di daerah block mesin dilakukan pengeboran di ujung retakannya agar dilakukan pengeboran di ujung retakannya agar retakan tidak menjalar saat di las. Selanjutnya dibuat retakan tidak menjalar saat di las. Selanjutnya dibuat groove (parit) diantara kedua ujung retakan yang groove (parit) diantara kedua ujung retakan yang telah di bor (lubangi) untuk ditambal dengan kawat las telah di bor (lubangi) untuk ditambal dengan kawat las tsb diatas.
tsb diatas.
6. Sebelum dilas umumnya disarankan untuk dilakukan 6. Sebelum dilas umumnya disarankan untuk dilakukan
Pemanasan awal (preheating) umumnya sekitar temperatur ruang s/d 300 derajat celcius tergantung jenis besi
tuangnya dan struktur matriksnya, hal ini untuk
mencegah retak las dan juga perlu menjaga temperatur antar pass (interpass temperatur) maksimumnya 650 derajat celcius. Sedangkan perlakuan panas setelah pengelasan (PWHT) disarankan untuk pengelasan yang cukup tebal, hal ini ditujukan untuk mengeliminir residual stress (tegangan sisa) setelah pengelasan.
Demikian keterangan yang bisa kami berikan mungkin ada masukan lainnya dari praktisi lapangan (welder
specialist) yang lebih spesifik untuk kasus blok mesin untuk bisa menambahkan.
a. Ferritik
SS 430 (16-18% Cr) dan 407 (10-12% Cr) Masalah yang dapat terjadi :
- Pengkasaran butir dan ketangguhan HAZ rendah karena laju difusi Fe tinggi sehingga menyebabkan HI rendah
- Kemungkinan terbentuk martensit dari austenit (keras dan getas)
- Sensitasi : pembentukan endapan karbida atau nitrida akibat proses pemanasan
b. Austenitik(Ni>7%)
Paling mudah dilas dan yang paling umum dipakai SS304, cacat yang mungkin terjadi adalah solidification cracking, weld decay, liquation cracking.
c. Ferritik-Austenitik (duplex)
Terdiri dari dua fasa yaitu ferrit dan austenit. Perbandingan fasa idealnya 50:50.
Masalah yang dapat terjadi :
- Low arc energy menyebabkan kandungan ferrit meningkat sedang sebaliknya akan terbentuk fasa sigma.
- Sulit mendapat austenit 50% sehingga perlu ditambahkan nickel (over matching). - Kemungkinan pertumbuhan butir (grain growth) dari full-ferrit pada HAZ
menyebabkan ketangguhan menurun, sehingga masukan panas perlu dikontrol.
d. Martensitik (Hi Carbon)
- Martensitik SS (AISI 400/UNS S 40000 series) paling sulit dilas - Aplikasinya adalah untuk material tahan aus
- Masalah yang sering muncul adalah retak las yang dapat dihindari dengan melakukan preheating.
SS mudah di las dengan berbagai metode. Struktur dan sifat yang terbentuk dari hasil pengelasan sangat tergantung kepada komposisi kimia hasil lasan. SS dapat
dilas dengan metode SMAW, GTAW dan SAW. SS dapat dilas dengan baja karbon ( welding dissimilar metal ) dengan menggunakan filler 309 L yang menghasilkan dilusi 25%.
Weldability dari baja tahan karat adalah baja tahan karat mudah dilas dalam
berbagai metode. Struktur serta sifat yang terbentuk dari hasil pengelasan sangat bergantung kepada komposisi kimia hasil lasan. Jenis struktur ditentukan dari Diagram Schaefler dan De Long.
Urutan tertinggi hingga terendah dalam hal kemampulasannya : a. Austenitik SS
b. Duplex SS c. Ferritik SS d. Martensitik SS
Mekanisme terjadinya Weld Decay.
Weld decay merupakan korosi intergranular yang terjadi pada daerah HAZ. Pada baja tahan karat austenitik yang mengalami pemanasan untuk waktu yang cukup lama dalam temperatur antara 550° - 580° C. Pada rentang temperatur tersebut endapan karbida Cr23C6 pada batas butir yang
mengakibatkan terciptanya zona miskin akan Cr pada kedua sisi batas butir.
Cara pencegahannya :
- Menggunakan elektroda Ti jenis 321
- Penghilangan endapan karbida dengan solution treatment pada 1050°C diikuti dengan pendinginan cepat
- Menggunakan “L” grades
Mekanisme terjadinya Solidification cracking
Solidification cracking terjadi jika logam las membeku sebagai fasa tunggal gamma (γ), yaitu jika Crek/Niek < 1,5. Jenis cacat ini dapat dihindari dengan menciptakan 5-10% δ-ferrite pada logam las melalui pemilihan k awat las yang tepat.
Terjadinya retak tersebut tergantung pada :
- Geometri sambungan dan rigiditasnya yang menentukan derajat restraint sebagai faktor penentu level tegangan yang ditimbulkan
- Rentang temperatur rapuh material - Komposisi kimia baja
Cara pencegahannya :
Memastikan SS yang dilas tidak mengandung pengotor serta menggunakan fluks saat mengelas untuk melindungi SS dari impurities.
- Perkembangan butir terjadi sangat cepat pada daerah HAZ yang dikarenakan kecepatan difusi Fe pada struktur BCC yang tinggi. Mengatasinya dengan memberikan masukan panas yang rendah
- Kemungkinan terbentuknya martensit. Posisi batas gamma + alpha sangat dipengaruhi oleh interstisi C dan N yang merupakan unsur penstabil austenit. Jika komposisi
baja sedemikian rupa hingga pada waktu pemanasan memasuki daerah gamma loop, maka akan terbentuk fasa austenit dan membentuk martensit sewaktu pendinginan
- Sensitasi atau embrittlement, jika baja tahan karat feritik mengalami pemanasan hingga >950°C, maka akan mengakibatkan adanya pelarutan karbida dan atau karbida yang membentuk endapan pada pendinginan.
Problem yang umumnya terjadi pada pengelasan baja tahan karat duplex adalah
- Pada logam las, jika dilas tanpa kawat las maka kandungan austenit pada logam las akan berkurang jauh di bawah 50%, dan jumlah yang tepat tergantung pada kecepatan pendinginan. Umumnya pada pengelasan baja jenis ini digunakan kawat las dengan kadar nikel yang tinggi sehingga kesetaraan Ni meningkat dan jumlah austenit dapat dibuat seimbang dengan ferrit.
- Pada daerah HAZ. Pada temperatur tinggi akan terbentuk seluruhnya ferrit dan terjadi pertumbuhan butir. Pada pendinginan akan terbentuk fasa austenit pada batas butir. Ketangguhan pada daerah HAZ sangat rendah, oleh karena itu untuk mengatasinya diberikan masukan panas yang terkontrol.
Problem yang umumnya terjadi pada pengelasan baja tahan karat martensit
- Retak las akibat terbentuknya struktur yang keras dan rapuh(martensit) di HAZ. Preheating dan interpass temperature yang tergantung dari kadar karbonnya, yakni antara 100-320°C atau yang direkomendasikan untuk mencegah terjadinya retak las. - Post Weld Heat Treatment (PWHT) diperlukan untuk meningkatkan sifat mekanis dan mengurangi tegangan sisa. Untuk sambungan yang kompleks PWH T dilakukan sesaat setelah pengelasan selesai yaitu pada saat mencapai temperatur martensite start (130-150°C).
- Kandungan hidrogen harus rendah dan pakai austenitic filler metal.
Proses finishing yang dilakukan pada pengelasan baja tahan karat austenitik
- Proses pickling : dengan larutan asam atau pasta untuk mencegah / menghilangkan kontaminasi besi oksida, untuk menghilangkan tanda terbakar (heat tint) maupun scale yang terbentuk akibat pemanasan pada temperatur tinggi.
- Proses pasivasi : untuk menghilangkan tanda terbakar dan menghilangkan besi pada permukaan SS agar tidak terjadi korosi pitting. Degreasing merupakan proses
penghilangan lemak, minyak, oli dll dari permukaan stainless steel. Jika proses
degreasing tidak dilakukan maka akan menimbulkan korosi pada daerah las (misalnya Stress Corrosion Cracking karena adanya tegangan yang diakibatkan oleh adanya tegangan yang ditimbulkan oleh karbon yang terkandung dalam minyak)Bila tidak
dilakukan maka akan terjadi korosi
Untuk melakukan pengelasan beda logam antara baja karbon dengan baja tahan austenitik maka digunakan proses pengelasan SMAW dengan arus sebesar 60 amper. Masukan panas dijaga rendah untuk menghindari crack atau embrittlement. Elektroda yang dapat digunakan antara lain
(tergantung jenis baja) E 304 and R 990. (Widia Setiawan , Nugroho Santos. Pengelasan Dissimilar Metal Baja Karbon Rendah ST 37 dan Baja Austenitik SUS 304 (Tahan Karat)Pada Pengelasan SMAW Terhadap Sifat Mekanik)
Penggunaan kawat las akan berpengaruh terhadap besarnya daerah dilusi, dilusi ialah perbandingan daerah base metal yang berfusi dibagi dengan seluruh
daerah kampuh las
syarat-syarat dalam mengelas dissimilar metal agar dicapai struktur mikro dan kekuatan yang baik antara lain:
- Pemilihan Jenis filler elektroda yang tepat: analisis diagram Schaffler
menunjukkan bahwa penggunaan elektroda jenis E 308 sudah memenuhi syarat untuk menyambung bahan dissimilar metal antara baja stainless SUS 304 dengan baja karbon rendah.
- Heat input yang tepat : Masukan panas dijaga rendah untuk menghindari crack atau embrittlement
Dilusi pada dissimilar metal adalah perbandingan daerah base metal yang berfusi dibagi dengan seluruh daerah kampuh las.
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.
1. Berdasarkan Panas Listrik
• SMAW (Shield Metal Arch Welding) adalah las busur nyala api listrik terlindung dengan
mempergunagakan busur nyala listrik sebagai sumber panas pencair logam. Jenis ini paling banyak dipakai dimana –mana untuk hampir semua keperluan pekerjaan pengelasaan. Tegangan yang dipakai hanya 23 sampai dengan 45 Volt AC atau DC, sedangkan untuk pencairan pengelasan dibutuhkan arus hingga 500 Ampere. Namun secara umum yang dipakai berkisar 80 – 200 Ampere
• SAW (Submerged Arch Welding) adalah las busur terbenam atau pengelasan dengan busur nyala api listrik. Untuk mecegah oksidasi cairan metal induk dan material tambahan, dipergunakan
• ESW (Electro Slag Welding) adalah pengelasan busur terhenti, pengelasan sejenis SAW namun bedanya pada jenis ESW busurnya nyala mencairkan fluks, busur terhenti dan proses pencairan fluk berjalan terus dam menjadi bahan pengantar arus listrik (konduktif). Sehingga elektroda
terhubungkan dengan benda yang dilas melalui konduktor tersebut. Panas yang dihasilkan dari tahanan terhadap arus listrik melalui cairan fluk / slag cukup tinggi untuk mencairkan bahan
tambahan las dan bahan induk yang dilas tempraturnya mencapai 3500° F atau setara dengan 1925° C
• SW (Stud Welding) adalah las baut pondasi, gunanya untuk menyambung bagian satu konstruksi baja dengan bagian yang terdapat di dalam beton (baut angker) atau “ Shear Connector “
• ERW (Electric Resistant Welding) adalah las tahanan listrik yaitu dengan tahanan yang besar panas yang dihasilkan oleh aliran listrik menjadi semakin tinggi sehingga mencairkan logam yang akan dilas. Contohnya adalah pada pembuatan pipa ERW, pengelasan plat –plat dinding pesawat, atau pada pagar kawat
• EBW (Electron Beam Welding) adalah las dengan proses pemboman elektron, suatu pengelasan uang pencairannya disebabkan oleh panas yang dihasilkan dari suatu berkas loncatan elektron yang dimamapatkan dan diarahkan pada benda yang akan dilas. Penelasan ini dilaksanakan di dalam ruang hampa, sehingga menghapus kemungkinan terjadinya oksidasi a tau kontaminasi
2. Berdasarkan Panas Listrik dan Gas
• GMAW (Gas Metal Arch Welding) terdiri dari ; MIG (Metal Active Gas) dan MAG (Metal Inert Gas) adalah pengelasan dengan gas nyala yang dihasilkan berasal dari busur nyala listrik, yang dipakai sebagai pencair metal yang di –las dan metal penambah. Sebagai pelindung oksidasi dipakai gas pelindung yang berupa gas kekal (inert) atau CO2. MIG digunakan untuk mengelas besi atau baja, sedangkan gas pelindungnya adalah mengunakan Karbon dioxida CO2. TIG digunakan untuk mengelas logam non besi dan gas pelindungnya menggunakan Helium (He) dan/atau Argon (Ar)
• GTAW (Gas Tungsten Arch Welding) atau TIG (Tungsten Inert Gas) adalah pengelasn dengan memakai busur nyala dengan tungsten/elektroda yang terbuat dari wolfram, sedangkan bahan penambahnyyadigunakan bahan yang sama atau sejenis dengan material i nduknya. Untuk mencegah oksidasi, dipakai gas kekal (inert) 99 % Argon (Ar) murni
• FCAW (Flux Cored Arch Welding) pada hakikatnya hampir sama dengan proses pengelasan GMAW. Gas pelindungnya juga sama-sama menggunakan Karbon dioxida CO2. Biasanya, pada mesin las FCAW ditambah robot yang bertugas untuk menjalankan pengelasan biasa disebut dengan super anemo
• PAW (Plasma Arch Welding) adalah las listrik dengan plasma yang sejenis dengan GTAW hanya pada proses ini gas pelindung menggunakan bahan campuran antara Argon (Ar), Nitrogen (N) dan Hidrogen (H) yang lazim disebut dengan plasma. Plasma adalah gas yang luminous dengan derajat pengantar arus dan kapasitas termis / panas yang tinggi dapat menampung tempratur diatas 5000° C
3. Berdasarkan Panas Yang Dihasilkan Campuran Gas
• OAW (Oxigen Acetylene Welding) adalah sejenis dengan las karbid / las otogen. Panas yang didapat dari hasil pembakaran gas acetylene (C2H2) dengan zat asam atau Oksigen (O2). Ada juga yang sejenis las ini dan memakai gas propane (C3H8) sebagai ganti acetylene. Ada pula yang memakai bahan pemanas yang terdiri dari campuran gas hidrogen (H) dan zat asam (O2) yang disebit OHW (Oxy Hidrogen Welding)
1. Berdasarkan Ledakan dan reaksi isotermis
• EXW (Explosion Welding) adalah las yang sumber panasnya didapatkan dengan meledakkan amunisi yang dipasang pada suatu mold/cetakan pada bagian tersebut dan mengisi cetakan yang tersedia. Cara ini sangat praktis untuk menyambung kawat baja / wire rope, slenk. Cara
pelaksanaannya adalah ujung-ujung tambang kawat dimasukkan ke dalam mold yang telah terisi amunisi selanjutnya serbuk ledak tersebut dinyalakan dengan pemantik api, maka terjadilah reaksi kimia eksotermis yang sangat cepat sehingga menghasilkan suhu yang sangat tinggi sehingga terjadilah ledakan. Ledakan tersebut mencairkan kedua ujung kawat baja yang terdapat didalam mold tadi, sehingga cairan metal terpadu dan mengisi ruangan yang tersedia didalam mold Pengujian yang dilakukan pada sambungan las dapat dikategorikan ke dalam dua bagian yaitu :
1. Pengujian Tidak Merusak
Pengujian yang tidak mengakibatkan kerusakan pada material yang diuji, meskipun secara mikro menyebabkan perubahan, namun bila material tersebut dapat menjalankan fungsinya seperti yang diinginkan.
2. Pengujian Merusak
Sebaliknya, pengujian yang mengakibatkan kerusakan pada material yang diuji sehingga material tersebut tidak dapat digunakan kembali.
Metode visual
Liquid Penetrant Inspection
Liquid penetrant inspection digunakan untuk mendeteksi cacat pada permukaan seperti retak, laminasi, surface porosity, undercut, lipatan-lipatan.
Magnetic Particle Inspection
Magnetic particle merupakan cara NDT untuk mendeteksi cacat permukaan dan cacat bawah permukaan (subsurface) pada komponen-komponen logam ferromagnetic
Metode Radiasi Radiografi
Teknik ini dilakukan dengan menggunakan sinar X atau sinar gamma untuk menembus komponen yang diperiksa. Baik sinar X maupun sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sangat pendek dengan energi dan daya tembus yang besar.
Metode Medan Elektromagnetik Eddy Current
Penggunaan pengujian ini dilakukan dengan memberi pengaruh m edan magnet. Dengan mendeteksi diskontinuitas sebagai konduktor listrik..
Metode Perambatan Getaran
Ultrasonic Inspection
Ultrasonic merupakan teknik untuk medeteksi cacat dengan menggunakan gelombang suara berfrekuensi 0.5 MHz sampai 20 MHz.
Uji Mekanis 1. Uji Tarik
Kekuatan tarik merupakan sifat mekanis material (baik logam maupun non logam) yang penting untuk perencanaan kontruksi. Kekuatan tarik suatu material dapat diketahui dengan menguji tarik bahan tersebut.
1. Uji Tekuk.
Pada dasarnya pengujian tekuk dilakukan untuk menguji kualitas sambungan las tumpul, yaitu untuk mengetahui adanya cacat pada bagian dalam logam las. Kuat tekuk merupakan sifat mekanis material yang penting, terutama untuk perencanaan ko nstruksi maupun pengerjaan material tersebut.
1. Uji Impak
Pengujian impak berguna untuk mengetahui pengaruh-pengaruh yang ditimbulkan o leh adanya takikan (notch), bentuk takikan, suhu pada material. Dengan demikian dapat dipilih suatu material dengan kondisi yang sesuai dengan keadaan operasi yang akan dialami.
Uji kekerasan Tujuan mengetahui tingkat kekerasan bahan pada
daerah tertentu pada bahan uji. Jenis pengujian yang umum dilakukan : Brinell, Rockwell, Vickers berlian piramida dan Scleroscope.
Bahan tambah atau filler metal yang dipilih hendaknya memiliki komposisi dan sifat-sifat m ekanis sama dengan logam dasar. Namun demikian komposisi logam las bisa juga berbeda apabila: - Sukar mengelas bahan-bahan las tertentu, misalnya pengelasan material 13 Cr dengan mempergunakan elektroda austenitic atau elektroda Ni-Cr-Fe.
- Apabila diinginkan sifat-sifat mekanis khusus, misalnya pemakaian carbon steel pada suhu rendah dengan mempergunakan elektroda yang mengandung Ni.
- Pengelasan logam berbeda (dissimilar metal ), misalnya penyambungan carbon steel dengan stainless steel dengan mempergunakan elektroda Ni-Cr-Fe.
