Panduan Lengkap Sambungan Las

Sambungan Las

◼

341

10

Sambungan Las

10.1 Pendahuluan

Sambungan las adalah sambungan permanen yang diperoleh dengan penggabungan tepi dua bagian yang akan disambung, dengan atau tanpa penerapan tekanan dan bahan pengisi. Panas yang diperlukan untuk fusi material dapat diperoleh dengan membakar gas (dalam kasus pengelasan gas) atau dengan busur listrik (dalam kasus pengelasan busur listrik). Metode yang terakhir ini banyak digunakan karena kecepatan pengelasan yang lebih besar.

Pengelasan banyak digunakan dalam fabrikasi sebagai metode alternatif untuk pengecoran atau penempaan dan sebagai pengganti sambungan yang dibaut dan terpaku. Pengelasan juga digunakan sebagai media perbaikan, misalnya untuk menyatukan kembali logam pada retakan, untuk membangun bagian kecil yang putus seperti gigi roda gigi atau untuk memperbaiki permukaan yang aus seperti permukaan bantalan.

Isi

1. Pendahuluan.

2. Keuntungan dan

Kerugian Sambungan Las dibandingkan Sambungan Keling.

3. Proses Pengelasan.

4. Pengelasan Fusi.

5. Pengelasan Thermit.

6. Pengelasan Gas.

7. Pengelasan Busur Listrik.

8. Pengelasan Tempa.

9. Jenis-jenis Sambungan Las.

10. Lap Joint.

11. Butt Joint.

12. Simbol-simbol Las Dasar.

13. Simbol Las Tambahan.

14. Elemen-elemen dari Simbol Las.

15. Lokasi Standar Elemen Simbol Pengelasan.

16. Kekuatan Sambungan Las Fillet Melintang.

17. Kekuatan Sambungan Las Fillet Paralel.

18. Kasus Khusus Sambungan Las Fillet.

19. Kekuatan Sendi Pantat.

20. Tekanan untuk Sambungan Las.

21. Faktor Konsentrasi Tegangan untuk Sambungan Las.

22. Bagian yang Dilas Tidak Simetris yang Dibebani Secara Aksial.

23. Sambungan Las yang Dibebani Secara Eksentrik.

24. Momen Inersia Kutub

dan Modulus

Penampang Lasan.

C H A P T E R

10.2 Keuntungan dan Kerugian Sambungan Las dibandingkan Sambungan Terpaku Berikut ini adalah kelebihan dan kekurangan sambungan las dibandingkan sambungan paku keling.

Keuntungan

1. Struktur yang dilas biasanya lebih ringan daripada struktur yang dipaku. Hal ini disebabkan oleh alasan, bahwa dalam pengelasan, buhul atau komponen penghubung lainnya tidak digunakan.

2. Sambungan yang dilas memberikan efisiensi maksimum (mungkin 100%) yang tidak mungkin terjadi pada sambungan paku keling.

3. Perubahan dan penambahan dapat dengan mudah dilakukan pada struktur yang ada.

4. Karena struktur yang dilas tampak mulus, maka tampilannya pun menyenangkan.

5. Pada sambungan las, member tegangan tidak melemah seperti pada kasus sambungan paku keling.

6. Sambungan las memiliki kekuatan yang besar. Sering kali sambungan las memiliki kekuatan logam induk itu sendiri.

7. Kadang-kadang, anggota-anggotanya memiliki bentuk seperti itu (misalnya pipa baja bundar) sehingga sulit untuk dipaku. Tetapi mereka dapat dengan mudah dilas.

8. Pengelasan menghasilkan sambungan yang sangat kaku. Hal ini sejalan dengan tren modern yang menyediakan bingkai yang kaku.

9. Anda dapat mengelas bagian mana pun dari suatu struktur pada titik mana pun. Tetapi memukau membutuhkan jarak yang cukup.

10. Proses pengelasan memerlukan waktu yang lebih singkat daripada memukau.

Kekurangan

1. Karena ada pemanasan dan pendinginan yang tidak merata selama fabrikasi, oleh karena itu member dapat terdistorsi atau tekanan tambahan dapat terjadi.

2. Hal ini membutuhkan tenaga kerja yang sangat terampil dan pengawasan.

3. Karena tidak ada ketentuan yang disimpan untuk pemuaian dan penyusutan dalam rangka, maka ada kemungkinan terjadi keretakan di dalamnya.

4. Pemeriksaan pekerjaan pengelasan lebih sulit daripada pekerjaan memukau.

10.3 Proses Pengelasan

Proses pengelasan dapat diklasifikasikan secara luas ke dalam dua kelompok berikut:

1. Proses pengelasan yang menggunakan panas saja, misalnya pengelasan fusi.

2. Proses pengelasan yang menggunakan kombinasi panas dan tekanan

misalnya pengelasan tempa.

Proses-proses ini dibahas secara rinci di halaman berikut.

10.4 Pengelasan Fusi

Dalam kasus pengelasan fusi, bagian yang akan disambung ditahan pada posisinya sementara logam cair disuplai ke sambungan. Logam cair dapat berasal dari bagian itu sendiri (yaitu logam induk) atau logam pengisi yang biasanya memiliki komposisi logam induk. Permukaan sambungan menjadi

plastik atau bahkan meleleh karena panas Pengelasan fusi pada suhu 245°C menghasilkan permanen ikatan molekul antar bagian.

342

dari logam pengisi cair atau sumber lainnya. Dengan demikian, ketika logam cair membeku atau menyatu, sambungan akan terbentuk.

Pengelasan fusi, menurut metode panas yang dihasilkan, dapat diklasifikasikan sebagai:

1. Memancarkan pengelasan, 2. Pengelasan gas, dan3.

Pengelasan busur listrik.

10.5 Pengelasan Thermit

Dalam pengelasan thermit, campuran oksida besi dan aluminium yang disebut thermit dinyalakan dan oksida besi direduksi menjadi besi cair. Besi cair dituangkan ke dalam cetakan yang dibuat di sekitar sambungan dan menyatu dengan bagian yang akan dilas. Keuntungan utama dari pengelasan thermit adalah bahwa semua bagian dari bagian las meleleh pada saat yang sama dan lasan mendingin hampir secara seragam. Hal ini menghasilkan masalah minimum dengan tegangan sisa. Pada dasarnya ini adalah proses peleburan dan pengecoran.

Pengelasan thermit sering digunakan untuk menyambung bagian besi dan baja yang terlalu besar untuk dibuat secara utuh, seperti rel, rangka truk, rangka lokomotif, bagian besar lainnya yang digunakan pada jalan kereta api dan rel, untuk rangka buritan, rangka kemudi, dan lain-lain. Di pabrik baja, pengelasan listrik termit digunakan untuk mengganti gigi roda gigi yang rusak, mengelas leher baru pada gulungan dan pinion, dan memperbaiki gunting yang rusak.

10.6 Pengelasan Gas

Pengelasan gas dibuat dengan menggunakan api gas oksi-asetilen atau hidrogen dari obor las pada permukaan sambungan yang telah disiapkan. Panas yang kuat pada kerucut putih nyala api memanaskan permukaan lokal ke titik fusi sementara operator memanipulasi batang las untuk memasok logam untuk pengelasan. Fluks digunakan untuk menghilangkan terak. Karena laju pemanasan dalam pengelasan gas lambat, oleh karena itu dapat digunakan pada bahan yang lebih tipis.

10.7 Pengelasan Busur Listrik

Pada pengelasan busur listrik, pekerjaan disiapkan dengan cara yang sama seperti pada pengelasan gas. Dalam hal ini logam pengisi dipasok oleh elektroda las logam. Operator, dengan mata dan wajah terlindungi, membuat busur dengan menyentuh logam dasar dengan elektroda.

Logam dasar di jalur aliran busur meleleh, membentuk genangan logam cair, yang tampaknya dipaksa keluar dari genangan oleh

ledakan dari busur, seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.1. Sebuah cekungan kecil terbentuk pada logam dasar dan logam cair diendapkan di sekitar tepi cekungan ini, yang disebut kawah busur. Terak disikat setelah sambungan mendingin.

Pengelasan busur tidak memerlukan logam untuk dipanaskan terlebih dahulu dan karena suhu busur cukup tinggi, oleh karena itu perpaduan logam hampir seketika. Ada dua jenis pengelasan busur tergantung pada jenis elektrodanya.

1. Pengelasan busur tanpa pelindung, dan 2. Pengelasan busur terlindung.

Terak kolam cair Logam yang disimpan

Elektroda

Lapisan yang diekstrusi Perisai gas

Aliran busur api Logam dasar

Ketika elektroda besar atau batang pengisi digunakan untuk pengelasan, maka dikatakan sebagai pengelasan busur tak berpelindung. Dalam hal ini, logam las yang diendapkan selagi panas akan menyerap oksigen dan nitrogen dari atmosfer. Hal ini akan mengurangi kekuatan logam las dan menurunkan keuletan serta ketahanannya terhadap korosi.

Pada pengelasan busur berpelindung, batang las yang dilapisi bahan padat digunakan, seperti yang ditunjukkan pada Gbr.

10.1. Proyeksi pelapisan yang dihasilkan memfokuskan aliran busur terkonsentrasi, yang melindungi gumpalan logam dari udara dan mencegah penyerapan oksigen dan nitrogen berbahaya dalam

Gbr. 10.1. Pengelasan busur listrik berpelindung.

ditempa dan kemudian dipalu. Metode pengelasan ini jarang digunakan saat ini. Pengelasan dengan hambatan listrik adalah contoh pengelasan tempa.

Dalam hal ini, bagian-bagian yang akan disambung ditekan bersama dan arus listrik dialirkan dari satu bagian ke bagian lainnya sampai logam dipanaskan hingga mencapai suhu fusi sambungan. Prinsip yang menerapkan panas dan tekanan, baik secara berurutan maupun simultan, digunakan secara luas dalam proses yang dikenal sebagai *spot, jahitan, proyeksi, upset, dan pengelasan flash.

10.9 Jenis-jenis Sambungan Las Dua jenis sambungan las berikut ini penting dari sudut pandang subjek:

1. Sambungan pangkuan atau sambungan fillet, dan 2. Sambungan pantat.

Pengelasan tempa.

(a) Melintang tunggal.

(b) Melintang ganda. (c) Fillet paralel.

Gbr. 10.2. Jenis sambungan pangkuan atau fillet.

10.10 Sendi Pangkuan

Sambungan pangkuan atau sambungan fillet diperoleh dengan menumpuk pelat dan kemudian mengelas tepi pelat. Penampang fillet kira-kira berbentuk segitiga. Sambungan fillet dapat berupa

1. Fillet melintang tunggal, 2. Fillet melintang ganda, dan 3. Sambungan fillet paralel.

Sambungan fillet ditunjukkan pada Gbr. 10.2. Sambungan fillet melintang tunggal memiliki kelemahan yaitu tepi pelat yang tidak dilas dapat melengkung atau melengkung keluar dari bentuknya.

10.11 Sendi Pantat

Sambungan butt diperoleh dengan menempatkan pelat dari ujung ke ujung seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.3. Pada sambungan butt, tepi pelat tidak perlu dibelokkan jika ketebalan pelat kurang dari 5 mm. Sebaliknya, jika ketebalan pelat 5 mm sampai 12,5 mm, ujung-ujungnya harus dibelokkan ke alur V atau U pada kedua sisinya.

Gbr. 10.3. Jenis-jenis sambungan pantat.

* Untuk detail lebih lanjut, lihat buku populer penulis 'Buku Teks Teknologi Bengkel'.

Sambungan pantat dapat berupa

1. Sambungan pantat persegi, 2. Sambungan pantat V tunggal3. Sambungan pantat U tunggal, 4. Sambungan pantat V ganda, dan5 . Sambungan

pantat-U ganda. Sambungan-sambungan ini ditunjukkan pada Gbr. 10.3.

Jenis sambungan las lainnya adalah sambungan sudut, sambungan tepi, dan sambungan T seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.4.

(a) Sambungan sudut.

(b) Sambunga n tepi.

(c) T-joint.

Gbr. 10.4. Jenis sambungan las lainnya.

Pertimbangan utama yang terlibat dalam pemilihan jenis las adalah:

1. Bentuk komponen las yang diperlukan, 2. Ketebalan pelat yang akan dilas, dan 3. Arah gaya yang diterapkan.

10.12 Simbol Las Dasar

Simbol las dasar menurut IS: 813 - 1961 (Ditegaskan kembali pada tahun 1991) ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel 10.1. Simbol-simbol las dasar.

S. Tidak. Bentuk pengelasan Representasi bagian Simbol 9. Pantat tunggal-I

io. Pantat ganda-I

11. Manik-manik (tepi atau segel)

12. Pejantan

13. Jalankan penyegelan

14. Spot

15. Jahitan 16. Jahitan tumbuk

Sebelum Setelah

17. Colokkan

18. Backing strip

19. Stitch

20. Proyeksi

Sebelum Setelah

21. Flash

Batang atau batang

Tabung

22. Resistensi atau tekanan pada pantat (kesal)

Batang atau batang Tabung

10.13 Simbol Las Tambahan

Selain simbol-simbol di atas, beberapa simbol tambahan, menurut IS: 813 - 1961 (Ditegaskan kembali 1991), juga digunakan seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel 10.2. Simbol las tambahan.

10.14 Elemen-elemen Simbol Pengelasan

Simbol pengelasan terdiri dari delapan elemen berikut ini:

1. Garis referensi, 2. Panah,

3. Simbol las dasar, 4. Dimensi dan data lainnya, 5. Simbol tambahan, 6. Simbol selesai,

7. Ekor, dan 8. Spesifikasi, proses, atau referensi lainnya.

10.15 Lokasi Standar Elemen Simbol Pengelasan

Menurut Standar India, IS: 813 - 1961 (Ditegaskan kembali pada tahun 1991), elemen- elemen simbol pengelasan harus memiliki lokasi standar terhadap satu sama lain.

Panah menunjuk ke lokasi pengelasan, simbol dasar dengan dimensi terletak pada satu atau kedua sisi garis referensi. Spesifikasi jika ada ditempatkan di bagian ekor panah. Gbr. 10.5 menunjukkan lokasi standar simbol pengelasan yang direpresentasikan pada gambar.

5 mm 5

5 mm

10 mm 5 mm

1030º 5 ( 80) 40 (100) 5 40 (100) 60

40 40 100 100 40

40 80

100 40 Pengelasan fillet terputus-putus yang

terhuyung-huyung 5.

Pengelasan steker - Kontur alur-sudut-sudut rata 30°

4.

Las pantat V ganda 3.

Hasil akhir mesin las V-butt M tunggal

2.

Las fillet di setiap sisi Tee- kontur cembung 1.

Representasi pada gambar Pengelasan yang diinginkan

S. Tidak.

Simbol selesai Simbol kontur

Ukuran F

Garis referensi

Spesifikasi S

proses atau

referensi lain T Ekor

(hilangkan bila referensi tidak digunakan) Simbol las dasar atau referensi detail

Panjang pengelasan

Panjang yang tidak dilas

Simbol las lapangan

Mengelas di sekeliling simbol L � P

Panah yang

menghubungkan garis referensi ke sisi panah sambungan, ke tepi member yang disiapkan atau keduanya

Beberapa contoh simbol pengelasan yang diwakili pada gambar ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel 10.3. Representasi simbol pengelasan.

Gbr. 10.5. Lokasi standar simbol pengelasan.

Kedua nya . Sisi panah Sisi . Sisi lain

10.16 Kekuatan Sambungan Las Fillet Melintang

Kita telah membahas bahwa sambungan fillet atau sambungan pangkuan diperoleh dengan menumpuk pelat dan kemudian mengelas tepi pelat. Las fillet melintang didesain untuk kekuatan tarik. Mari kita pertimbangkan las fillet melintang tunggal dan ganda seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.6 (a) dan (b).

Gbr. 10.6. Pengelasan fillet melintang.

Untuk menentukan kekuatan sambungan fillet, diasumsikan bahwa bagian fillet adalah segitiga siku-siku ABC dengan sisi miring AC membentuk sudut yang sama dengan dua sisi lainnya AB dan BC. Tampilan fillet yang diperbesar ditunjukkan pada Gbr. 10.7. Panjang setiap sisi dikenal sebagai kaki atau ukuran las dan jarak tegak lurus sisi miring dari perpotongan kaki (yaitu BD) adalah yang dikenal sebagai ketebalan tenggorokan. Luas minimum las diperoleh pada BD tenggorokan, yang diberikan oleh hasil kali antara ketebalan tenggorokan dan panjang las.

Biarkan t = Ketebalan tenggorokan (BD), s = Kaki atau ukuran las,

= Ketebalan pelat, dan l = Panjang pengelasan,

Dari Gbr. 10.7, kita menemukan bahwa ketebalan tenggorokan, t = s × sin 45° = 0,707 s

∴ *Area minimum area las atau tenggorokan, A = Ketebalan

tenggorokan × Panjang las

= t × l = 0,707 s × l Jika σ_t adalah tegangan tarik yang diijinkan untuk pengelasan

Gbr. 10.7. Pandangan yang diperbesar dari las fillet.

logam, maka kekuatan tarik sambungan untuk las fillet tunggal,

P = Luas tenggorokan × Tegangan tarik yang diijinkan = 0,707 s × l × σ_t dan kekuatan tarik sambungan untuk las fillet ganda,

P = 2 × 0,707 s × l × σ_t = 1,414 s × l × σ_t

Catatan: Karena lasan lebih lemah daripada pelat akibat terak dan lubang tiup, oleh karena itu lasan diberi penguat yang dapat diambil 10% dari ketebalan pelat.

10.17 Kekuatan Sambungan Las Fillet Paralel

Sambungan las fillet paralel didesain untuk kekuatan geser. Pertimbangkan sambungan las fillet paralel ganda seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.8(a). Kita telah membahas pada artikel sebelumnya, bahwa area minimum las atau area tenggorokan,

A = 0,707 s × l

* Area minimum pengelasan diambil karena tegangan maksimum pada area minimum.

Penguatan C t

D 45º s

A s B

Jika τ adalah tegangan geser yang diijinkan untuk logam las, maka kekuatan geser sambungan untuk las fillet paralel tunggal,

P = Luas tenggorokan × Tegangan geser yang diijinkan = 0,707 s × l × τ dan kekuatan geser sambungan untuk las fillet paralel ganda,

P = 2 × 0,707 × s × l × τ = 1,414 s × l × τ

(a) Pengelasan fillet paralel ganda.

(b) Kombinasi pengelasan fillet melintang dan paralel.

Catatan: 1. Jika ada kombinasi las fillet melintang tunggal dan paralel ganda seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.8 (b), maka kekuatan sambungan diberikan oleh jumlah kekuatan las fillet melintang tunggal dan paralel ganda. Secara matematis,

P = 0,707s × l₁ × σ_t + 1,414 s × l₂ × τ di mana l₁ biasanya adalah lebar pelat.

2.Untuk memungkinkan memulai dan menghentikan bead, 12,5 mm harus ditambahkan ke panjang setiap lasan yang diperoleh dengan ekspresi di atas.

3.Untuk pengelasan fillet yang diperkuat, dimensi tenggorokan dapat diambil sebagai 0,85 t.

Solusi. Diberikan: *Lebar = 100 mm;

Ketebalan = 10 mm; P = 80 kN = 80 × 10³ N;

τ = 55 MPa = 55 N/mm²

Biarkan l = Panjang las, dan

s = Ukuran las = Ketebalan pelat = 10 mm ...

(Diberikan)

Pengelasan busur listrik

Kita tahu bahwa beban maksimum yang dapat ditanggung oleh pelat untuk las fillet paralel ganda (P), 80 × 10³ = 1,414 × s × l × τ = 1,414 × 10 × l × 55 = 778 l

∴ l = 80 × 10³ / 778 = 103 mm

Menambahkan 12,5 mm untuk memulai dan menghentikan proses pengelasan, kami memiliki l = 103 + 12,5 = 115,5 mm Jawab.

* Data yang berlebihan.

P P P l₁ P

l₂

Gbr. 10.8

Contoh 10.1. Sebuah pelat dengan lebar 100 mm dan tebal 10 mm akan dilas ke pelat lain dengan menggunakan fillet paralel ganda. Pelat dikenai beban statis 80 kN. Tentukan panjang las jika tegangan geser yang diijinkan pada las tidak melebihi 55 MPa.

10.18 Kasus Khusus Sambungan Las Fillet

Kasus-kasus sambungan las fillet berikut ini penting dari sudut pandang subjek.

1. Las fillet melingkar yang mengalami torsi. Pertimbangkan sebuah batang melingkar yang disambungkan ke pelat kaku dengan las fillet seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.9.

Biarkan d = Diameter batang,

r = Jari-jari batang,

T = Torsi yang bekerja pada batang, s = Ukuran (atau kaki) las,

t = Ketebalan tenggorokan,

*J = Momen inersia kutub dari πtd ³ bagian las =

4 Kita tahu bahwa tegangan geser untuk material,

T. rT × d / 2 τ =J =

J

= T × d / 2

= 2T ...⎛ T

= τ ⎞

3 2 ⎜QJ r ⎟

π td /4 π td ^{⎝ ⎠}

Tegangan geser ini terjadi pada bidang horizontal di sepanjang kaki las fillet. Geser maksimum terjadi pada tenggorokan las yang miring 45° terhadap bidang horizontal.

∴ Panjang tenggorokan,t = s sin 45° = 0,707 s dan tegangan geser maksimum,

τmax = 2T

π × 0,707 s × d ² = 2.83 T π s d ²

2.Las fillet melingkar yang mengalami momen lentur. Pertimbangkan sebuah batang melingkar yang disambungkan ke pelat kaku dengan las fillet seperti ditunjukkan pada Gbr. 10.10.

Biarkan d = Diameter batang,

M = Momen lentur yang bekerja pada batang, s = Ukuran (atau kaki) las,

t = Ketebalan tenggorokan,

**Z = Modulus penampang dari bagian las πtd ²

= 4

Kita tahu bahwa tegangan lentur, σ =_b M M

= =

Z π td² /4 4 M π td ² Tegangan tekuk ini terjadi pada bidang horizontal sepanjang kaki las fillet. Tegangan lentur maksimum terjadi pada bagian tenggorokan las yang miring 45° terhadap bidang horizontal.

∴ Panjang tenggorokan, t = s sin 45° = 0,707 s dan tegangan lentur maksimum,

* Lihat Pasal 10.24.

* * Lihat Pasal 10.24.

σb (maks)

=

4 M

π × 0,707 s × d ² = 5.66 M π s d ²

Gbr. 10.9. Las fillet melingkar mengalami torsi.

Gbr. 10.10. Las fillet melingkar yang mengalami momen lentur.

s

Contoh 10.3. Sebuah pelat dengan panjang 1 m, tebal 60 mm dilas ke pelat lain dengan sudut siku-siku satu sama lain dengan las fillet 15 mm, seperti ditunjukkan pada Gbr. 10.13.

Tentukan torsi maksimum yang dapat ditahan oleh sambungan las jika intensitas tegangan geser yang diijinkan pada material las tidak melebihi 80 MPa.

3. Las fillet panjang yang mengalami torsi.

Pertimbangkan pelat vertikal yang dipasang pada pelat horizontal dengan dua las fillet identik seperti ditunjukkan pada Gbr. 10.11.

Biarkan T = Torsi yang bekerja pada pelat vertikal, l = Panjang pengelasan,

s = Ukuran (atau kaki) las, t = Ketebalan tenggorokan, dan

J = Momen inersia kutub dari bagian las

= 2 × t × l ³

= t × l³

12 6 ...

(Q dari kedua sisi pengelasan) Dapat dicatat bahwa efek torsi yang diterapkan adalah memutar pelat vertikal pada sumbu Z melalui bagian tengahnya.

titik. Rotasi ini dilawan oleh tegangan geser yang dikembangkan antara dua lasan fillet dan pelat horizontal. Diasumsikan bahwa tegangan geser horisontal ini bervariasi dari nol pada sumbu Z dan maksimum pada ujung pelat. Variasi tegangan geser ini analog dengan variasi tegangan normal terhadap kedalaman (l) balok yang mengalami tekukan murni.

∴ Tegangan geser, τ = T × l /2

=t × l³ /6 3 T t × l ²

Tegangan geser maksimum terjadi di tenggorokan dan diberikan oleh

τmax = 3T

0,707 s × l ² = 4.242 T s × l ²

Solusi. Diketahui: d = 50 mm; s = 10 mm; τ_max = 80 MPa = 80 N/mm² Diketahui T = Torsi maksimum yang dapat ditahan oleh sambungan las. Kita tahu bahwa tegangan geser maksimum (τ_max ),

80 = 2.83 T π s × d

2

= 2.83T

π× 10 (50)² = 2.83 T 78550

∴ T = 80 × 78 550/2.83

= 2,22 × 10⁶ N-mm = 2,22 kN-m Jawab.

Solusi. Diketahui: l = 1m = 1000 mm; Tebal = 60 mm;

s = 15 mm; τ_max = 80 MPa = 80 ^N/mm2

Biarkan T = Torsi maksimum yang

dapat dipertahankan oleh sambungan las.

Contoh 10.2. Poros padat berdiameter 50 mm dilas ke pelat datar dengan las fillet 10 mm seperti ditunjukkan pada Gbr. 10.12.

Tentukan torsi maksimum yang dapat ditahan oleh sambungan las jika intensitas tegangan geser maksimum pada material las tidak melebihi

80 MPa. Gbr. 10.12

Gbr. 10.13

Gbr. 10.11. Pengelasan fillet panjang yang dikenakan

terhadap torsi.

Kita tahu bahwa tegangan geser maksimum (τ_max ), 80 = 4.242 T

s × l ² = 4.242 T

15 (1000)² = 0.283 T 10⁶

∴ T = 80 × 10⁶ / 0,283 = 283 × 10⁶ N-mm = 283 kN-m Jawab.

10.19 Kekuatan Sendi Pantat

Sambungan pantat dirancang untuk tegangan atau kompresi. Pertimbangkan sambungan pantat-V tunggal seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.14 (a).

Dalam kasus sambungan butt joint, panjang kaki atau ukuran las sama dengan ketebalan tenggorokan yang sama dengan ketebalan pelat.

∴ Kekuatan tarik sambungan pantat (sambungan pantat V tunggal atau persegi), P = t × l × σ_t

dimana l = Panjang las. Umumnya sama dengan lebar pelat. dan kekuatan tarik untuk sambungan butt-V ganda seperti ditunjukkan pada Gbr. 10.14 (b) diberikan oleh

P = (t₁ + t₂ ) l × σ_t

dimana t1 = Ketebalan tenggorokan di bagian atas, dan t₂ = Ketebalan tenggorokan di bagian bawah.

Perlu diperhatikan bahwa ukuran las harus lebih besar dari ketebalan pelat, tetapi bisa juga lebih kecil. Tabel berikut ini menunjukkan ukuran minimum las yang direkomendasikan.

Tabel 10.4. Ukuran minimum las yang direkomendasikan.

Ketebalan pelat (mm)

3 - 5 6 - 8 10 - 16 18 - 24 26 - 55 Lebih dari 58 Ukuran

minimum pengelasan (mm)

3 5 6 10 14 20

10.20 Tekanan untuk Sambungan Las

Tegangan pada sambungan las sulit untuk ditentukan karena parameter yang bervariasi dan tidak dapat diprediksi seperti homogenitas logam las, tegangan termal pada lasan, perubahan sifat fisik karena laju pendinginan yang tinggi, dll. Tegangan diperoleh dengan asumsi sebagai berikut:

1. Beban didistribusikan secara seragam di sepanjang lasan, dan 2. Tekanan disebarkan secara seragam pada bagian efektifnya.

Tabel berikut ini menunjukkan tegangan untuk sambungan las untuk menyambung logam besi dengan elektroda baja ringan di bawah beban tetap dan beban fatik atau beban terbalik.

Gbr. 10.14. Sambungan pantat.

Masker melindungi wajah tukang las Busur listrik melelehkan logam

Pasokan listrik dan gas

Contoh 10.4. Sebuah pelat dengan lebar 100 mm dan tebal 12,5 mm akan dilas ke pelat lain dengan las fillet paralel. Pelat tersebut dikenai beban 50 kN. Tentukan panjang las sehingga tegangan maksimum tidak melebihi 56 MPa. Pertimbangkan sambungan pertama kali di bawah pembebanan statis dan kemudian di bawah pembebanan fatik.

Tabel 10.5. Tegangan untuk sambungan las.

Elektroda telanjang Elektroda berlapis Jenis pengelasan

Beban yang stabil (MPa)

Beban kelelahan (MPa)

Beban yang stabil (MPa)

Beban kelelahan (MPa) 1. Pengelasan fillet (Semua

jenis)

80 21 98 35

2. Pengelasan pantat

Ketegangan 90 35 110 55

Kompresi 100 35 125 55

Geser 55 21 70 35

Dalam proses pengelasan TIG (Tungsten Inert Gas) dan MIG (Metal Inert Gas), pembentukan oksida dicegah dengan melindungi logam dengan semburan gas yang tidak mengandung oksigen.

10.21 Faktor Konsentrasi Tegangan untuk Sambungan Las

Penguatan yang diberikan pada lasan menghasilkan konsentrasi tegangan pada sambungan lasan dan logam induk. Ketika komponen mengalami pembebanan fatik, faktor konsentrasi tegangan seperti yang diberikan dalam tabel berikut harus diperhitungkan.

Tabel 10.6. Faktor konsentrasi tegangan untuk sambungan las.

Jenis sambungan Faktor konsentrasi stres

1. Las pantat yang diperkuat 1.2

2. Ujung las fillet melintang 1.5

3. Akhir pengelasan fillet paralel 2.7

4. Sambungan T-butt dengan sudut tajam

2.0

Catatan: Untuk pembebanan statis dan semua jenis sambungan, faktor konsentrasi tegangan adalah 1,0.

Solusi. Diketahui: *Lebar = 100 mm; Tebal = 12,5 mm; P = 50 kN = 50 × 10³ N;

τ = 56 MPa = 56 N/mm²

Panjang pengelasan untuk pembebanan statis Biarkanl = Panjang pengelasan, dan

s = Ukuran las = Ketebalan pelat

= 12,5 mm ...

(Diketahui) Kita tahu bahwa beban maksimum yang dapat ditanggung oleh pelat untuk pengelasan fillet paralel ganda (P), 50 × 10³ =1,414 s × l × τ

= 1,414 × 12,5 × l × 56 = 990 l

∴ l = 50 × 10³ / 990 = 50,5 mm Menambahkan 12,5 mm untuk memulai dan menghentikan proses pengelasan, kami memiliki

l = 50,5 + 12,5 = 63 mm Jawab.

Panjang pengelasan untuk pembebanan fatik

Dari Tabel 10.6, kami menemukan bahwa tekanan Faktor konsentrasi untuk pengelasan fillet paralel adalah 2,7.

∴ Tegangan geser yang diizinkan,

τ = 56 / 2,7 = 20,74 N/mm²

Mesin las TIG (Tungsten Inert Gas)

Kita tahu bahwa beban maksimum yang dapat ditanggung oleh pelat untuk pengelasan fillet paralel ganda (P), 50 × 10³ = 1,414 s × l × τ = 1,414 × 12,5 × l × 20,74 = 367 l

∴ l = 50 × 10³ / 367 = 136,2 mm

Dengan menambahkan 12,5 untuk memulai dan menghentikan proses pengelasan, kita memiliki l = 136,2 + 12,5 = 148,7 mm Jawab.

Contoh 10.5. Pelat dengan lebar 75 mm dan tebal 12,5 mm disambung dengan pelat lain dengan las melintang tunggal dan las fillet paralel ganda seperti yang ditunjukkan pada Gbr.

10.15. Tegangan tarik dan geser maksimum adalah 70 MPa dan masing-masing 56 MPa.

Tentukan panjang setiap las fillet paralel, jika sambungan dikenai pembebanan statis dan fatik.

Solusi. Diketahui: Lebar = 75 mm; Tebal = 12,5 mm;

σ_τ = 70 MPa = 70 N/mm² ; τ = 56 MPa = 56 N/mm .²

Panjang las efektif (l₁ ) untuk las melintang dapat diperoleh dengan mengurangi 12,5 mm dari lebar pelat.

∴ l₁ = 75 - 12,5 = 62,5 mm Panjang setiap fillet paralel untuk pemuatan statis

Biarkan l₂ = Panjang setiap fillet paralel.

Kita tahu bahwa beban maksimum yang dapat dibawa oleh pelat adalah

P P

75 mm

Gbr. 10.15

P = Luas × Tegangan = 75 × 12,5 × 70 = 65.625 N Beban yang dibawa oleh las melintang tunggal,

P₁ = 0,707 s × l₁ × σ_t = 0,707 × 12,5 × 62,5 × 70 = 38.664 N dan beban yang dibawa oleh las fillet paralel ganda,

P₂ = 1,414 s × l₂ × τ = 1,414 × 12,5 × l₂ × 56 = 990 l N₂

* Data yang berlebihan.

B D

∴ Beban yang dibawa oleh sambungan (P),

65.625 = P₁ + P₂ = 38.664 + 990 l₂ atau l₂ = 27,2 mm

Menambahkan 12,5 mm untuk memulai dan menghentikan proses pengelasan, kami memiliki l₂ = 27,2 + 12,5 = 39,7 katakanlah 40 mm Jawab.

Panjang setiap fillet paralel untuk pembebanan fatik

Dari Tabel 10.6, kami menemukan bahwa faktor konsentrasi tegangan untuk pengelasan melintang adalah 1,5 dan untuk pengelasan fillet paralel adalah 2,7.

∴ Tegangan tarik yang diizinkan,

σ_t = 70 / 1,5 = 46,7 N/mm² dan tegangan geser yang diizinkan,

τ = 56 / 2,7 = 20,74 N/mm² Beban yang dibawa oleh las melintang tunggal,

P₁ = 0,707 s × l₁ × σ_t = 0,707 × 12,5 × 62,5 × 46,7 = 25.795 N dan beban yang dibawa oleh las fillet paralel ganda,

P₂ = 1,414 s × l₂ × τ = 1,414 × 12,5 l₂ × 20,74 = 366 l N₂

∴ Beban yang dibawa oleh sambungan (P),

65.625 = P₁ + P₂ = 25.795 + 366 l₂ ataul₂ = 108,8 mm

Menambahkan 12,5 mm untuk memulai dan menghentikan proses pengelasan, kami memiliki l2 = 108,8 + 12,5 = 121,3 mm Ans.

Contoh 10.6. Tentukan panjang lintasan las untuk pelat dengan ukuran lebar 120 mm dan tebal 15 mm yang akan dilas ke pelat lain dengan cara

1. Pengelasan melintang tunggal; dan

2. Pengelasan fillet paralel ganda ketika sambungan dikenai

beban yang bervariasi. ^P

A C

120 P

Solusi. Diketahui: Lebar = 120 mm; Tebal = 15 mm

Pada Gbr. 10.16, AB mewakili las melintang tunggal dan AC dan BD mewakili pengelasan fillet paralel ganda.

1. Panjang lintasan las untuk las melintang tunggal

Panjang efektif jalur las (l₁ ) untuk las melintang tunggal dapat diperoleh dengan mengurangkan 12,5 mm dari lebar pelat.

∴ l₁ = 120 - 12,5 = 107,5 mm Jawab.

2. Panjang lintasan las untuk las fillet paralel ganda yang dikenai beban variabel Biarkan l₂ = Panjang lintasan las untuk setiap fillet paralel, dan

s = Ukuran las = Ketebalan pelat = 15 mm

Dengan mengasumsikan tegangan tarik sebesar 70 MPa atau N/mm² dan tegangan geser sebesar 56 MPa atau N/mm² untuk pembebanan statis. Kita tahu bahwa beban maksimum yang dapat ditanggung oleh pelat adalah

P = Luas × Tegangan = 120 × 15 × 70 = 126 × 10³ N

Dari Tabel 10.6, kami menemukan bahwa faktor konsentrasi tegangan untuk pengelasan melintang adalah 1,5 dan untuk pengelasan fillet paralel adalah 2,7.

∴ Tegangan tarik yang diizinkan,

σ_t = 70 / 1,5 = 46,7 N/mm²

Gbr. 10.16

Temukan bidang tegangan geser maksimum pada masing-masing pola pembebanan berikut ini:

1. Beban sejajar dengan lasan (abaikan eksentrisitas), dan 2. Beban pada sudut yang tepat terhadap lasan

(beban melintang). Temukan rasio beban pembatas ini.

dan tegangan geser yang diizinkan,

τ = 56 / 2,7 = 20,74 N/mm²

∴ Beban yang dibawa oleh las melintang tunggal,

P₁ = 0,707 s × l₁ × σ_t = 0,707 × 15 × 107,5 × 46,7 = 53.240 N dan beban yang dibawa oleh las fillet paralel ganda,

P₂ = 1,414 s × l₂ × τ = 1,414 × 15 × l₂ × 20,74 = 440 l N₂

∴ Beban yang dibawa oleh sambungan (P),

126 × 10³ = P₁ + P₂ = 53 240 + 440 l₂ atau l₂ = 165,4 mm

Menambahkan 12,5 mm untuk memulai dan menghentikan proses pengelasan, kami memiliki l₂ = 165,4 + 12,5 = 177,9 katakanlah 178 mm Jawab.

Gbr. 10.17

Solusi. Diketahui: Ukuran kaki = s; Panjang las = l

1.Bidang tegangan geser maksimum ketika beban bekerja sejajar dengan lasan (mengabaikan eksentrisitas) Biarkan θ = Sudut bidang tegangan geser maksimum, dan

t = Ketebalan tenggorokan BD. Dari geometri Gbr. 10.18, kita menemukan bahwa

BC = BE + EC

= BE + DE ... (Q ^{EC = DE)}

atau s = BD cos θ + BD sin θ

= t cos θ + t sin θ t = t (cos θ + sin θ)

∴ t = s

cos θ + sin θ

Gbr. 10.18 Kita tahu bahwa area minimum dari area lasan atau

tenggorokan,

A = 2 t × l = 2 s × l (cos θ + sin θ)

... (Q dari las fillet ganda) Contoh 10.7. Las fillet dengan kaki-kaki yang sama digunakan untuk membuat sebuah `T' seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.17

(a) dan (b), di mana s adalah ukuran kaki dan l adalah panjang las.

A s

θ t

B 45ºD θ 45º

E C

s

B E C s Gbr. 10.19

P_s 2

P_n θ 2

θ

s D P_s A

2 P_n

2

P

vertikal, maka komponen horisontal sama P Pdan_{s n}

Dengan asumsi bahwa hasil dari

2 2

dan tegangan geser, τ = P

= �(���θ+ sin θ)

...(i)

A 2 s × l

Untuk tegangan geser maksimum, bedakan ekspresi di atas terhadap θ dan samakan dengan nol.

∴ d τ

= d θ

P

2s × l ( - sin θ + cos θ) = 0 atausin θ = cos θ atau θ = 45°

Dengan mengganti nilai θ = 45° pada persamaan (i), kita mendapatkan tegangan geser maksimum, τ = P (cos 45° + sin 45°

) = 1,414 P

maks 2 s ×

l 2 s × l

or P = 2 s × l × τmax

1.414 = 1,414 s × l × τmax Jawab.

2. Bidang tegangan geser maksimum ketika beban bekerja pada sudut yang tepat terhadap lasan Jika beban bekerja pada sudut yang tepat terhadap lasan (beban melintang), maka gaya geser dan gaya normal akan bekerja pada masing-masing lasan. Dengan mengasumsikan bahwa kedua las berbagi beban secara merata, maka dengan menjumlahkan komponen vertikal, kita dapatkan dari Gbr. 10.19,

P =P_s

sin θ +P_n

cos θ +P_s

sin θ +P_n cos θ

2 2 2 2

= P_s sin θ + P_n cos θ ...(i)

P_s Ps

P_s sin θ 2 P

P_n 2 sin θ P_s2

θ θ

(90

2 Ps cos θ P2_n

sin θ P_s

sin θ 2 P

n cos θ

2 2 cos θ

P_n

(90�θ) �θ) 2

P_n

n cos θ 2

2 2

dan sebaliknya. Kita tahu bahwa

P P_{s s} Komponen horizontal dari = cos θ

2 2

dan komponen horizontal dari

P_n

=P_n sin θ

∴ P_s 2 2

cos θ = P_n sin θ

atau P = P_s cos θ

2 2 ⁿ

Dengan mengganti nilai P_n pada persamaan (i), kita memiliki

sin θ

P = Ps sin θ + P_s cos θ × cos θ sin θ Mengalikan semuanya dengan sin θ, kita memiliki

P sin θ = P_s sin² θ + P_s cos² θ

= P_s (sin² θ + cos² θ) = P_s ...(ii)

⎜Q ⎟ Dari geometri Gbr. 10.19, kita memiliki

BC = BE + EC = BE + DE ... (Q ^{EC = DE)}

atau s = t cos θ + t sin θ = t (cos θ + sin θ)

∴ Ketebalan tenggorokan, t = s cos θ + sin θ dan luas minimum area lasan atau tenggorokan,

A = 2t × l ... (Q dari las fillet ganda)

= 2 × s

cos θ + sin θ × l = 2 s × l cos θ + sin θ

∴ Tegangan geser, τ = P_s

= P sin θ (cos θ + sin θ)

A 2s × l ...[Dari persamaan (ii)] ...(iii)

Untuk tegangan geser maksimum, bedakan ekspresi di atas terhadap θ dan samakan dengan nol.

∴ d τ

= d θ

P

2 s l

[

sin θ (� sin θ + cos θ) + (cos θ + sin θ) cos θ

]

^{= 0}

...⎛ d (u.v)

d θ = u dv+ v du ⎞

�θ �θ

⎝ ⎠

atau- sin² θ + sin θ cos θ + cos² θ + sin θ cos θ = 0 cos² θ - sin² θ + 2sin θ cos θ = 0

Sincecos² θ - sin² θ = cos 2θ dan 2 sin θ cos θ = sin 2θ, oleh karena itu, cos 2θ + sin 2θ = 0

orsin 2θ = - cos 2θ sin 2θ = � 1

cos 2θ ortan 2θ = - 1

∴ 2θ = 135° atau θ = 67,5° Jawab.

Dengan mengganti nilai θ = 67,5° pada persamaan (iii), kita mendapatkan tegangan geser maksimum,

τmax = P sin 67,5° (cos 67,5° + sin 67,5°) 2 s × l

= P × 0,9239 (0,3827 + 0,9229) = 1,21 P

2 s × l 2 s × l

and P = 2s × l × τmax

1.21 = 1,65 s × l × τ_max Ans.

Rasio beban pembatas

Kita tahu bahwa rasio beban pembatas (atau maksimum)

= 1,414 s × l × τmax

1,65 s × l × τmax

= 0.857 Jawab.

10.22 Bagian Las Tidak Simetris yang Dibebani Secara Aksial

Kadang-kadang bagian yang tidak simetris seperti sudut, saluran, penampang-T, dll., yang dilas pada tepi flens dibebani secara aksial seperti yang ditunjukkan pada Gbr.

10.20. Dalam kasus seperti itu, panjang las harus diproporsikan sedemikian rupa sehingga jumlah momen penahan las terhadap sumbu gravitasi adalah nol. Pertimbangkan sebuah

bagian sudut seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.20. Pengelasan busur plasma

Biarkan l_a = Panjang las di bagian atas, l_b = Panjang las di bagian bawah, l = Panjang total las = l_a + l_b P = Beban aksial,

a = Jarak las atas dari sumbu gravitasi, b = Jarak las bawah dari sumbu gravitasi, dan

f = Resistensi yang ditawarkan oleh las per satuan panjang.

Gbr. 10.20. Bagian las yang dibebani secara aksial dan tidak simetris.

∴ �omen las bagian atas terhadap sumbu gravitasi

= l_a × f × a dan momen las bawah tentang sumbu gravitasi

= l_b × f × b

Oleh karena itu, jumlah momen lasan pada sumbu gravitasi haruslah nol, l_a × f × a - l_b × f × b = 0

atau l_a × a = l_b × b ...(i)

Kita tahu bahwa l = l_a + l_b ...(ii)

∴ Dari persamaan (i) dan (ii), kita memiliki l =_a l × b , and

a + b l = l × a

b a + b

Gbr. 10.21

Solusi. Diketahui: a + b = 200 mm; P = 200 kN = 200 × 10³ N ; τ = 75 MPa = 75 N/mm² Misalkan l_a = Panjang las di bagian atas,

l_b = Panjang las di bagian bawah, dan l = Total panjang lasan = l_a + l_b

Contoh 10.8. Sebuah sudut 200 × 150 × 10 mm akan dilas pada pelat baja dengan las fillet seperti ditunjukkan pada Gbr. 10.21. Jika sudut tersebut dikenai beban statis 200 kN, cari panjang las di bagian atas dan bawah. Tegangan geser yang diijinkan untuk pembebanan statis dapat diambil 75 MPa.

Karena ketebalan sudut adalah 10 mm, maka ukuran pengelasannya pun demikian, s = 10 mm

Kita tahu bahwa untuk pengelasan fillet paralel tunggal, beban maksimum (P), 200 × 10³ = 0,707 s × l × τ = 0,707 × 10 × l × 75 = 530,25 l

∴ l = 200 × 10³ / 530.25 = 377 mm

atau l_a + l_b = 377 mm

Sekarang, mari kita cari tahu posisi sumbu tengah.

Biarkan b = Jarak sumbu tengah dari bagian bawah sudut.

(200 � 10) 10 × 95 + 150 × 10 × 5 = 55,3 mm 190 × 10 + 150 × 10

dan a = 200 - 55,3 = 144,7 mm

Kita tahu bahwa l =_a l × b

a + b = 377 × 55,3

= 104,2 mm

200 Jawab.

dan l_b = l - l_a = 377 - 104,2 = 272,8 mm Jawab.

10.23 Sambungan Las yang Dibebani Secara Eksentrik

Beban eksentrik dapat dikenakan pada sambungan las dengan berbagai cara. Tegangan yang diinduksikan pada sambungan mungkin berbeda sifat atau sama. Tegangan yang diinduksi digabungkan tergantung pada sifat tegangan. Jika tegangan geser dan tekuk secara bersamaan ada pada sambungan (lihat kasus 1), maka tegangan maksimum adalah sebagai berikut:

Tegangan normal maksimum,

σt (maks) = σ b+ 2 dan tegangan geser maksimum,

1

τmax = 2

dimana σ_b = Tegangan lentur, dan τ = Tegangan geser.

Ketika tekanan memiliki sifat yang sama, ini dapat digabungkan secara vektoral (lihat kasus 2).

Sekarang kita akan membahas dua kasus pembebanan eksentrik sebagai berikut:

Kasus 1

Pertimbangkan sambungan T yang dipasang pada salah satu ujungnya dan dikenai beban eksentrik P pada jarak e seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.22.

Biarkan s = Ukuran pengelasan, l = Panjang pengelasan, dan t = Ketebalan tenggorokan.

Sambungan akan mengalami dua jenis tekanan berikut ini:

1. Tegangan geser langsung akibat gaya geser P yang bekerja pada lasan, dan 2. Tegangan lentur akibat momen lentur P × e.

Kita tahu bahwa area di tenggorokan,

A = Ketebalan tenggorokan × Panjang las

= t × l × 2 = 2 t × l ... (Untuk pengelasan fillet ganda)

= 2 × 0,707 s × l = 1,414 s × l ... (Q t = s cos 45° = 0,707 s) 1

2 (σ )_b² + 4 τ² (σb )² + 4 τ²

Gbr. 10.22. Sambungan las yang dibebani secara eksentrik.

∴ b =

×

∴ Tegangan geser pada lasan (dengan asumsi terdistribusi secara seragam),

= P A=

P 1,414 s × l

Modulus penampang logam las yang melalui tenggorokan, t × l ²

Z = ×

6 2 ... (Untuk pengelasan kedua sisi) 0,707 s × l²

= 2 = s × l²

6 4.242

Momen lentur, M = P × e

∴ Tegangan tekuk, σ = M = P × e × 4,242 = 4,242 P × e

b Z s × l² � × l²

Kita tahu bahwa tegangan normal maksimum, σ = 1

σ + 1

t (maks) 2 ^b 2 dan tegangan geser maksimum,

1

τmax = Kasus 2 2

Ketika sambungan las dibebani secara eksentrik seperti ditunjukkan pada Gbr. 10.23, dua jenis tegangan berikut ini diinduksi:

1. Tegangan geser langsung atau primer, dan 2. Tegangan geser akibat momen belok.

Penyolderan dilakukan dengan melelehkan logam yang meleleh pada suhu yang lebih rendah daripada logam yang disolder.

Gbr. 10.23. Sambungan las yang dibebani secara eksentrik.

Biarkan P = Beban eksentrik,

e = Eksentrisitas, yaitu jarak tegak lurus antara garis kerja beban dan pusat gravitasi (G) dari bagian tenggorokan atau fillet,

l = Panjang las tunggal, s = Ukuran atau kaki las, dan

t = Ketebalan tenggorokan.

Misalkan dua beban P₁ dan P₂ (masing-masing sama dengan P) diberikan pada pusat gravitasi 'G' dari sistem las. Efek dari beban P₁ = P adalah menghasilkan tegangan geser langsung yang diasumsikan seragam di seluruh panjang las. Efek dari beban P₂ = P adalah menghasilkan momen belok dengan besaran P × e yang cenderung memutar sambungan terhadap pusat gravitasi 'G' dari sistem las. Karena momen putar, tegangan geser sekunder diinduksi.

(σb )² + 4 τ² (σb )² + 4 τ² τ

P

Kita tahu bahwa tegangan geser langsung atau primer, τ = Beban

= P

= P

1 Area

tenggorokan A

= 2 × 0,707 s × l =

2 t × l P 1,414 s × l

... (Q Area tenggorokan untuk pengelasan fillet tunggal = t × l = 0,707 s × l) Karena tegangan geser yang dihasilkan akibat momen belok (T = P × e) pada bagian manapun

sebanding dengan jarak radialnya dari G, maka tegangan akibat P × e pada titik A sebanding dengan AG (r₂ ) dan dalam arah yang bersudut siku-siku dengan AG. Dengan kata lain,

τ2

r₂

= τ

= Konstanta r

atau τ =τ₂

r₂ × r ...(i)

di mana τ2 adalah tegangan geser pada jarak maksimum (r₂ ) dan τ adalah tegangan geser pada jarak r.

Pertimbangkan bagian kecil dari lasan yang memiliki luas dA pada jarak r dari G.

∴ Gaya geser pada bagian kecil ini

= τ × dA

dan momen belok dari gaya geser ini sekitar G,

dT = τ × dA × r =τ₂ × dA × r ²

r₂ ... [Dari persamaan (i)]

∴ �omen belok total pada seluruh area pengelasan,

T = P × e =

∫

^{τ2 × dA × r2 =τ2}

∫

^{�� × r2}

r r_{2 2}

=τ₂ × J

r₂

(

^{Q J =}

∫

^{�� × r )2}

di mana J = Momen inersia kutub dari area tenggorokan di sekitar G.

∴ Tegangan geser akibat momen belok, yaitu tegangan geser sekunder, τ = T × r₂

= � × e × r₂

2 J J

Untuk menemukan tegangan yang dihasilkan, tegangan geser primer dan sekunder digabungkan secara vektor.

∴ Tegangan geser yang dihasilkan di A, τ =_A

dimana θ = Sudut antara τ₁ dan τ₂ , dan cos θ = r₁ / r₂

Catatan: Momen inersia kutub area tenggorokan (A) terhadap pusat gravitasi (G) diperoleh dengan teorema sumbu paralel, yaitu

J = 2 [I_xx + A × x² ]... (Q las fillet ganda)

⎡ ^{A × l2} ₊ ^{2 ⎤ ⎛ l}2 2 ⎞

= 2 ⎢12 � × x ⎥ = 2 A⎜ 12 + x ⎟

⎣ ⎦ ⎝ ⎠

di mana A = Area tenggorokan = t × l = 0,707 s × l, l = Panjang las, dan

x = Jarak tegak lurus antara dua sumbu paralel.

(τ )12 + (τ2 )² + 2τ1 × τ2 × cos θ

10.24 Momen Inersia Kutub dan Modulus Penampang Lasan

Tabel berikut ini menunjukkan nilai momen inersia kutub dari daerah tenggorokan terhadap pusat gravitasi 'G' dan modulus penampang untuk beberapa jenis las penting yang dapat digunakan untuk pembebanan eksentrik.

Tabel 10.7. Momen inersia kutub dan modulus penampang las.

S.No Jenis pengelasan Momen inersia kutub (J) Modulus penampang (Z)

1. t.l³

12 -

2. t.b³

12

t.b² 6

3. t.l (3b² + l² )

6 t.b.l

4. t.b (b² + 3l² )

6

t.b² 3

5. t (b + l)³

6

⎛ b² ⎞ t ⎜ b.l + ⎟

⎝ 3 ⎠

G y b

x = l² b²

2 (l + b), y = 2 (l + b)

πtd ² 4 πtd ³

4 t

s d 8.

l² x = 2l + b

G b

x b² ⎞

⎝ 6 ⎠

t ⎜ ⎛l.b + ⎟ b + 2 l

⎥

⎦ 12 �

⎡ (b + 2l) l^{3 2} (b + l)² ⎤ t ⎢

⎣ l

7.

⎦ (Bawah)

⎣

⎡ b² (4lb + b) t ⎤⎢ 6 (2l + b)

⎥

⎟ (Atas)

6 ⎠

⎝

⎛ 4l.b + b² t ⎜⎞

⎥ 12 (l + b) ⎦

⎡ (b + l)⁴ � 6b l²² t ⎢⎤

⎣ 6.

Modulus penampang (Z)

Momen inersia kutub (J) Jenis pengelasan

S.No

x l

Catatan: Dalam ekspresi di atas, t adalah ketebalan tenggorokan dan s adalah ukuran las. Telah dibahas bahwa t = 0,707 s.

Contoh 10.9. Sambungan las seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 10.24, dikenai beban eksentris 2 kN.

Temukan ukuran las, jika tegangan geser maksimum pada las

adalah 25 MPa.

t

Solusi. Diketahui: P = 2kN = 2000 N; e = 120 mm;

l = 40 mm; τ_max = 25 MPa = 25 N/mm²

Biarkan s = Ukuran las dalam mm, dan t = Ketebalan tenggorokan.

Sambungan, seperti yang ditunjukkan pada Gbr.

10.24, akan mengalami tegangan geser langsung akibat gaya geser, P = 2000 N dan tegangan lentur akibat momen lentur P × e.

Kita tahu area di tenggorokan itu,

A = 2t × l = 2 × 0,707 s × l

= 1,414 s × l

= 1,414 s × 40 = 56,56 × s mm²

s

120 mm 2 kN

40 mm

Gbr. 10.24