Pengelasan TIG (Tungsten Inert Gas)

(1)

PAPER TEKNIIK MANUFAKTUR II PENGELASAN TIG (TUNGSTEN INERT GAS)

OLEH KELOMPOK 3

1. HELMI YAHYA (1610911054) 2. ILHAM BUDIMAN (1610911053)

DOSEN : HENDRI YANDA Ph.D

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS

(2)

PADANG 2018

(3)

KATA PENGANTAR

Pengelasan dapat diartikan dengan proses penyambungan dua buah logam sampai titik luluh dengan atau tanpa menggunakan bahan tambah dan energi panas sebagai pencair bahan yang di las.Pengelasan bukan hanya memanaskan dua bagian benda sampai mencair dan membiarkan membeku kembali,tetapi membuat logam yang utuh dengan cara memberikan bahan tambah atau elektroda pada saat dipanaskan sehingga mempunyai kekuatan seperti yang diinginkan.Kekuatan sambungan las dipengaruhi beberapa faktor antara lain,prosedur pengelasan,bahan,elektroda dan jenis kampuh yang digunakan.

Dengan adanya proses pengelasan maka kita dapat dengan mudah melakukan penyambungan dua logam dengan lebih efisien dan terjamin kekuatannya.Dalam paper ini membahas tentang pengelasan GTAW atau Gas Tungsten Arc Welding yang dapat membantu para pembaca untuk mengetahui tentang pengelasan GTAW..

Akhirnya semoga paper ini dapat bermanfaat tidak hanya bagi para mahasiswa,tetapi juga bagi mereka yang ingin mengetahui dan belajar tentang pengelasan TIG. Kepada para pembaca yang bersedia memberikan saran dan kritik konstruktif terhadap paper ini penyusun sampaikan terimakasih.

Padang, 19 Maret 2016 Penulis

(4)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR...i

DAFTAR ISI...ii

DAFTAR GAMBAR...iii

DAFTAR TABEL...iv

BAB I...1

1.1. Latar Belakang...1

1.2. Rumusan Masalah...2

1.3. Tujuan...2

1.4. Manfaat...2

BAB II...3

LANDASAN TEORI...3

2.1 Pengelasan...3

2.2 Klasifikasi Pengelasan...5

BAB III...8

ISI...8

3.1. Definisi GTAW/TIG...8

3.2. Prinsip pengelasanTIG...10

3.3. Kelebihan dan kelemahan pengelasan TIG...40

BAB IV...44

PENUTUP...44

4.1. Kesimpulan...44

4.2. Saran...44

DAFTAR PUSTAKA...45

(5)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hasil Pengelasan...4

Gambar 2.2 Bagan Klasifikasi Pengelasan...5

Gambar 3.1 Pengelasan TIG...9

Gambar 3.2 Proses Pengelasan TIG...12

Gambar 3.3 Prinsip pengelasan TIG...13

Gambar 3.4 Layout Proses dan Peralatan...13

Gambar 3.5 Welding Torch...15

Gambar 3.6 Tipe Welding Torch...16

Gambar 3.7 Mesin las AC Mesin las dc...17

Gambar 3.8 Regulator Manometer...29

Gambar 3.9 Regulator Flowmeter...29

Gambar 3.9 Torch...30

Gambar 3.10 Bentuk-Bentuk Sambungan Las...32

Gambar 3.11 Backing Bars………...34

(6)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Pemilihan arus untuk TIG welding...18

Tabel 3.2 Besar arus untuk pengelasan denganelektroda wolfram(tungsten) murni...21

Tabel 3.3 Besar arus untuk pengelasan dengan elektroda tungsten+zirocium...22

Tabel 3.4 Besar arus untuk pengelasan dengan elektroda tungsten+thorium...23

Table 3.5 Penggunaan gas-gas pelindung...24

Table 3.6 Rekomendasi Campuran Gas Menurut DIN 32526...28

(7)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada akhir abad ke 19 teknik pengelasan sudah mulai berkembang dengan pesat. Pengelasan merupakan teknik penyambungan logam dalam bidang produksi . Pada masa sekarang kemajuan ilmu pengetahuan membawa dampak terhadap kemajuan teknologi, salah satunya dalam ilmu pengelasan.

Saat sekarang ini teknik pengelasan sudah menggunakan teknologi canggih dengan bantuan tenaga listrik.

Proses pengelasan logam dengan tenaga listrik pada saat ini mulai sering di gunakan dalam penyambungan logam atau pembuatan konstruksi bangunan misalkan jembatan, bangunan kapal, rel kereta api dll. Proses pengelasan dengan tenaga listrik terdapat beberapa macam antara lain;

SMAW, TIG, SAW dll. Sehingga mendorong kami untuk mempelajari sistem pengelasan tersebut. Dalam paper ini kami mendalami proses pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG) atau Gas Tungsten Arc Welding (GTAW). TIG adalah sebuah Proses mancairkan dan menggabungkan logam dengan memanaskan logam melalui busur yang dipasang antara elektroda tungsten dan logam. Tungsten Inert Gas (TIG) merupakan salah satu dari bentuk las busur listrik (Arc Welding) yang menggunakan inert gas sebagai pelindung dengan tungsten atau wolfram sebagai elektrode-nya.(TIG) Tungsten Inert

(8)

Gas, Tungsten adalah bahan elektroda yang berfungsi sebagai penghantar arus listrik, Inert Gas adalah sejenis gas dari golongan gas mulia. Sehingga Tungsten Inert Gas dapat diartikan sebagai pengelasan menggunakan elektroda yang dilindungi atau diselubungi oleh gas mulia.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan yang dikemukakan adalah 1. Apa itu pegelasan TIG/GTAW ?

2. Bagaimana prinsip kerja pengelasan TIG/GTAW ? 3. Kelebihan dan kekurangan las TIG/GTAW ? 1.3. Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan paper ini adalah mengetahui tentang pengelasan TIG/GTAW, prinsip kerja pengelasan TIG serta kekurangan dan kelebihan dari pengelasan TIG/GTAW.

1.4. Manfaat

1. Untuk Penulis. Memperdalam pengetahuan tentang proses pengelasan GTAW/TIG dan menyelesaikan tugas mata kuliah Teknologi Pengelasan dan Fibrikasi.

2. Untuk Pembaca. Diharapkan paper ini dapat memberi informasi atau pengetahuan tentang proses pengelasan GTAW/TIG.

(9)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengelasan

Pengelasan dapat diartikan dengan proses penyambungan dua buah logam sampai titik luluh dengan atau tanpa menggunakan bahan tambah dan energi panas sebagai pencair bahan yang di las.Pengelasan juga dapat diartikan sebagai ikatan tetap dari benda yang dipanaskan.Pengelasan bukan hanya memanaskan dua bagian benda sampai mencair dan membiarkan membeku kembali,tetapi membuat logam yang utuh dengan cara memberikan bahan tambah atau elektroda pada saat dipanaskan sehingga mempunyai kekuatan seperti yang diinginkan. Kekuatan sambungan las dipengaruhi beberapa faktor antara lain,prosedur pengelasan,bahan,elektroda dan jenis kampuh yang digunakan.

Pengaruh parameter pengelasan terhadap hasil pengelasan logam diantaranya,makin besar arus yang digunakan maka akan menaikkan impact strength untuk material SS 304.Pengujian vareasi arus juga di uji terhadap kekerasan dan pengujian tarik HAZ, mempunyai kekerasan paling tinggi untuk arus semakin besar dan kekuatan tarik semakin naik pada arus yang lebih tinggi.

Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi untuk keberhasilan proses pengelasan yaitu :

(10)

 Material yang akan disambung dapat mencair oleh panas.

 Antara material yang akan disambung terdapat kesesuaian sifat lasnya.

 Cara penyambungan sesuai dengan sifat benda padat dan tujuan penyambungan.

Gambar 2.1 Hasil Pengelasan

Dalam proses pengelasan, secara umum dapat dikategorikan beberapa daerah hasil pengelasan (Gambar ), sesuai dengan perbedaan karakteristik metalurginya yaitu [Timing,1992]:

a. Weld Metal (WM) atau logam las, merupakan daerah yang mengalami pencairan dan membeku kembali sehingga meyebabkan perubahan struktur mikro dan sifat mekaniknya.

b. Heat Affected Zone (HAZ) atau daerah terkena pengaruh panas, merupakan daerah yang tidak terjadi pencairan dan pembekuan tetap mengalami pengaruh panas sehingga terjadi perubahan struktur mikro.

(11)

c. Fusion Line (LF) atau daerah fusi, merupakan garis batas antara logam yang mencair dan daerah HAZ.

d. Based Metal (BM) atau logam induk, dimana panas dan suhu pengelasan tidak menyebabkan perubahan struktur dan sifat.

Adapun filosofi dari pengelasan tersebut adalah proses memperpendek jarak atom sehingga terbentuk ikatan, Dengan kata lain pengelasan merupakan proses memposisikan atom-atom ke posisi semula sehingga kembali terikat satu sama lain.

2.2 Klasifikasi Pengelasan

Pengelasan dapat diklasifikasikan berdasarkan proses

Gambar 2.2 Bagan Klasifikasi Pengelasan

Terlihat pada gambar 2.2 pengelasan dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

 Las Fusi ( Fusion Welding )

Las Fusi adalah Proses pengelasan dengan mencairkan sebagian logam induk. Contoh dari las fusi yaitu

 SMAW (MAW)

Pengelasan

Solid state Brazing & soldering

Fusion

(12)

 GMAW ( MIG )

 FCAW

 GTAW (TIG)

 PAW

 CAW (Carbon Arc Welding)

 SAW

 Stud Arc Welding

 dll

 Solid State Welding

Proses pengelasan dengan tekanan dan, atau tanpa panas. Contoh dari pengelasan solid state welding yaitu:

 Explosion Welding

 Forge Welding

 Friction Welding

 Radial Friction Welding

 Ultrasonic Welding

 Roll Welding

 Cold Welding

 Proses Brazing

Proses penyambungan dengan menggunakan efek kapilaritas. Proses penyatuan logam-logam dengan logam pengisi yang mencair di atas

(13)

temperatur 840 oF ( di bawah temperatur cair logam induk ). Contoh dari pengelasan prose brazing yaitu:

 Torch Brazing

 Furnace Brazing

 Induction Brazing

 Dip Brazing

 Resistance Brazing

 Diffusion Brazing

 Exothermic Brazing

 Brazing with clad Brazing materials

 Proses Soldering

Proses penyambungan dengan menggunakan efek kapilaritas. Proses pengelasan dengan logam pengisi yang mencair dibawah temperature 840 oF Umumnya logam pengisi menggunakan Timah. Contoh dari pengelasan prose soldering yaitu:

 Iron Soldering

 Torch Soldering

 Furnace and Infrared Soldering

 Dip Soldering

 Hot Gas Soldering

 Induction Soldering

 Wave Soldering

(14)

BAB III ISI 3.1. Definisi GTAW/TIG

Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) atau sering juga disebut Tungsten Inert Gas (TIG) merupakan salah satu dari bentuk las busur listrik (Arc Welding) yang menggunakan inert gas sebagai pelindung dengan tungsten atau wolfram sebagai elektrode. Pengelasan ini dikerjakan secara manual maupun otomatis serta tidak memerlukan fluks ataupun lapisan kawat las untuk melindungi sambungan. Elektrode pada GTAW termasuk elektrode tidak terumpan (non consumable) berfungsi sebagai tempat tumpuan terjadinya busur listrik. GTAW mampu menghasilkan las yang berkualitas tinggi pada hampir semua jenis logam mampu las. Biasanya ini digunakan pada stainless steel dan logam ringan lainnya seperti alumunium, magnesium dan lain-lain.hasil pengelasan pada teknik ini cukup baik tapi membutuhkan kemampuan yang tinggi. Metode pengelasan ini sebelumnya dikenal dengan nama Tungsten Inert Gas (TIG). Gas Inert yang biasa digunakan adalah wolfram untuk pelindung yang bagus sehingga atmosfir udara tidak masuk ke

(15)

daerah lasan. Namun sekarang digunakan Co2 (tidak inert) karena lebih murah dan stabil.Elektroda tungsten bukan sebagai filler metal, sehingga perlu filler metal dari luar untuk mengisi gap sambungan. Filler metal bersama logam induk akan dicairkan oleh busur listrik yang terjadi antara elektroda dengan logam induk. Las busur yang menggunakan elektroda wolfram (elektroda tak terumpan) dikenal pula dengan sebutan las busur wolfram gas.

Pada proses ini las dilindungi oleh selubung gas mulia yang dialirkan melalui pemegang elektroda.

Gambar 3.1 Pengelasan TIG

Tenaga yang di butuhkan pada pengelasan TIG adalah tenaga listrik baik AC maupun DC. Tenaga listik hanya digunakan sebagai pemanas dan hanya untuk membuat busur nyala pada elektroda, bagian bagian pemdukung lainnya masih disuplai dari alat lain. peralatan yang sering digunakan sebagai pendukung dari las TIG ini adalah tabung gas Argon maupun gas lain yang dapat melindungi proses pengelasan dari pengaruh udara luar. Pengelasan ini pertama kali ditemukan di USA (1940), berawal dari pengelasan paduan untuk bodi pesawat terbang. Prinsipnya adalah : Panas dari busur terjadi diantara

(16)

elektrode tungsten dan logam induk akan meleburkan logam pengisi ke logam induk di mana busurnya dilindungi oleh gas mulia (Ar atau He) Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas = Tungsten Gas Mulia) menggunakan elektroda wolfram yang bukan merupakan bahan tambah. Busur listrik yang terjadi antara ujung elektroda wolfram dan bahan dasar merupakan sumber panas, untuk pengelasan. Titik cair elektroda wolfram sedemikian tingginya sampai 3410° C, sehingga tidak ikut mencair pada saat terjadi busur listrik. Tangkai listrik dilengkapi dengan nosel keramik untuk penyembur gas pelindung yang melindungi daerah las dari luar pada saat pengelasan. Sebagian bahan tambah dipakai elektroda tampa selaput yang digerakkan dan didekatkan ke busur yang terjadi antara elektroda wolfram dengan bahan dasar. Sebagi gas pelindung dipakai gas inert seperti argon, helium atau campuran dari kedua gas tersebut yang pemakainnya tergantung dari jenis logam yang akan dilas.

Tangkai las TIG biasanya didinginkan dengan air yang bersirkulasi.

3.2. Prinsip pengelasanTIG

Pengelasan ini bisa menggunakan arus bolak-balik ataupun arus searah, dimana pemilihan tergantung pada jenis logam yang dilas. Arus searah polaritas langsung digunakan untuk pengelasan baja, besi cor, paduan tembaga dan baja tahan karat, sedangkan polaritas terbalik jarang digunakan.

Untuk arus bolak-balik banyak digunakan untuk pengelasan aluminium, magnesium, besi cor dan beberapa jenis logam lainnya. Proses ini banyak

(17)

dilakukan untuk pengelasan pelat tipis karena biayanya akan mahal jika digunakan untuk pengelasan pelat tebal.

Proses pengelasan bisa dilakukan secara manual atau otomatis. Filler metal ditambahkan ke dalam daerah las dengan cara mengumpankan sebatang kawat polos. Teknik pengelasan ini mirip dengan proses las oxyfuel gas welding atau OAW, tetapi pada GTAW busur dan kawah las dilindungi dari pengaruh udara oleh selimut inert gas, biasanya argon, helium atau campuran keduanya. Inert gas disemburkan dari torch dan daerah-daerah disekitar elektroda tungsten. Hasil pengelasan dengan proses GTAW mempunyai permukaan halus, tanpa slag dan kandungan hydrogen rendah. Jenis lain proses GTAW adalah pulsed GTAW, yaitu dengan sumber listrik sehingga menghasilkan arus pengelasan pulsasi. Hal ini menghasilkan penetrasi dan kontrol kawah las yang lebih baik, terutama untuk mengelas root pass.

Pulsed GTAW bermanfaat untuk mengelas pipa pada posisi sulit seperti pada stainless steel dan non ferrous material seperti paduan nikel.

GTAW sudah bisa dilakukan dengan cara otomatis. Proses secara otomatis ini butuh sumber listrik dan program kendali, sistim pengumpan kawat dan mesin pemandu gerak.

Proses ini sudah diaplikasikan untuk membuat las sekat pada tube-to- tubesheet dan las tumpul pada pipa-pipa heat exchanger. Butt weld pada pipa- pipa tebal dan besar pada pembangkit tenaga listrik, merupakan keberhasilan lain dari aplikasi GTAW otomatis. GTAW menggunakan pengumpanan kawat

(18)

otomatis disebut juga dengan cold wire TIG. Jenis lain dari proses GTAW otomatis disebut hot wire TIG. Pada hot wire TIG, kawat las mendapat tahanan panas yang berasal dari arus AC tegangan rendah untuk memperbesar kecepatan pengisian.

Gambar 3.2 Proses Pengelasan TIG

Pada proses GTAW peleburan logam terjadi karena panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda dan logam induk.

Busur listrik dihasilkan dengan menggunakan elektroda wolfram atau paduan wolfram pada rangkaian arus searah maupun bolak-balik dan arus bolak-balik yang dilengkapi dengan pembangkit frekwensi tinggi. Untuk melindungi pengaruh atmosfer pada daerah las yang dipanaskan, logam cair dan

(19)

elektroda, dipergunakan gas mulia sebagai pelindung yang dialirkan melalui nozel.

Pengelasan TIG bekerja dengan prinsip pengelasan busur yang sama.

Dalam proses pengelasan TIG, busur intens yang tinggi dihasilkan antara elektroda tungsten dan potongan kerja. Pada pengelasan ini kebanyakan benda kerja dihubungkan ke terminal positif dan elektroda terhubung ke terminal negatif. Busur ini menghasilkan energi panas yang selanjutnya digunakan untuk bergabung dengan pelat logam dengan pengelasan fusi. Gas pelindung juga digunakan untuk melindungi permukaan las dari oksidasi.

Gambar 3.3 Prinsip pengelasan TIG

Gas pelindung yang dipakai berupa:

3.2.1. Peralatan yang digunakan pada proses las TIG

Dalam proses pengelasan TIG membutuhkan peralatan sebagai berikut:

(20)

Gambar 3.4 Layout Proses dan Peralatan 1. Mesin las AC/DC

Merupakan mesin las pembangkit arus AC/DC yang digunakan di dalam pengelasan las gas tungsten. Tabung gas lindung

Tabung gas lindung adalah tabung tempat penyimpanan gas lindung seperti argon dan helium yang digunakan di dalam mengelas gas tungsten.

2. Regulator gas lindung

Regulator gas lindung pengatur tekanan gas yang akan digunakan di dalam pengelasan gas tungsten. Pada regulator ini biasanya ditunjukkan tekanan kerja dan tekanan gas di dalam tabung.

Aliran Gas tergantung tekanan, Screw regulator mengatur tekanan akan mengatur laju gas. Manometer menunjukan laju tekanan gas. Reduksi tekanan dibuat konstan, dan tergantung bukaan katup, Akan ditujukkan besarnya oleh bola apung Rotameter.

3. Flowmeter

(21)

Flowmeter untuk gas dipakai untuk menunjukkan besarnya aliran gas lindung yang dipakai di dalam pengelasan gas tungsten.

4. Selang gas dan perlengkapan pengikatnya

Selang gas dan perlengkapan pengikatnya berfungsi sebagai penghubung gas dari tabung menuju pembakar las. Sedangkan perangkat pengikat berfungsi mengikat selang dari tabung menuju mesin las dan dari mesin las menuju pembakar las.

5. Kabel elektroda dan selang berfungsi menghantarkan arus dari mesin las menuju stang las, begitu juga aliran gas dari mesin las menuju stang las.

Kabel masa berfungsi untuk penghantar arus ke benda kerja.

6. Stang las (welding torch)

Stang las (welding torch) berfungsi untuk menyatukan sistem las yang berupa penyalaan busur dan perlindungan gas lindung selama dilakukan proses pengelasan. welding torch terdapat beberapa komponen seperti ceramic cup yang berfungsi sebagai tempat keluarnya gas pelindung.

Kemudian tempat tungsten, penghantar arus listrik, slang gas pelindung.

Untuk detail gambarnya silahkan lihat gambar di bawah ini.

(22)

Gambar 3.5Welding Torch

Dalam pengelasan TIG untuk welding torch terdapar beberapa tipe-tipe torch yaitu : tipe normal, stretched dan tipe short terlihat pada gambar

Gambar 3.6 Tipe Welding Torch 7. Elektroda tungsten

(23)

Elektroda tungsten berfungsi sebagai pembangkit busur nyala selama dilakukan pengelasan.

8. Kawat las berfungsi sebagai bahan tambah. Tambahkan kawat las jika bahan dasar yang dipanasi dengan busur tungsten sudah mendekati cair.

9. Assesories pilihan dapat berupa sistem pendinginan air untuk pekerjaan pengelasan berat, rheostat kaki, dan pengatur waktu busur.

3.2.2. Mesin las arus AC

Arus bolak-balik(Alternating current),secara teoritis merupakan kombinasi antara arus searah polaritas lurus dan arus searah polaritas terbalik.Perubahan kombinasi ini terjadi secara 50 kali setiap detik.

(a) (b)

Gambar 3.7 Layout Proses dan Peralatan (a)Mesin Las Ac (b) Mesin Las Dc Pada gambar terlihat pegelasan dengan arus AC yang menghasilkan

(24)

terbalik dan DC kutub lurus. Memang secara teoritis arus AC merupakan kombinasi dua pengkutuban pada arus DC.Akan tetapi kenyataannya besar arus ini tidak sama,karena adanya lapisan-lapisan oxida,kotoran-kotoran dan lain-lain,yang merupakan penghalang arus.

Akibatnya terjadi ketidak seimbangan antara besar arus-arus yang mengalir.Arus listrik mudah mengalir pada polaritas lurus,sedangkan pada polaritas balik penghantar arus ini sukar(bila benda kerja megandung oksida,yang merupakan penghantar listrik yang tidak baik). Akibatnya terjadi ketidak seimbangan gelombang arus,dan bahkan bisa terjadi ketidak sempurnaan tergantung dari jenis lapisan oksida maupun kotoran-kotoran pada permukaan benda kerja.Untuk mengatasi ini,dipergunakan mesin arus bolak-balik frekuensi tinggi(ACHF). Dengan frekuensi tinggi ion-ion gas membantu memudahkan penghantaran arus listrik pada pengelsan AC.

Pemilihan arus yang digunakan tergantung dari jenis logam dan ketebalannya. Tabel dibawah ini digunakan untuk menentukan jenis arus yang tepat.

Tabel 3.1 Pemilihan arus untuk TIG welding

Bahan

Arus AC Arus DC

Frekuensi tinggi

Polaritas langsung

Polaritas balik

Magnesium sampai #3mm

(25)

Magnesium sampai #5mm Magnesium casting

Aluminium sampai #2mm Aluminium #2mm

Aluminium casting Stainless steel Bross alloys Silicon copper Silver

Hastelloy alloys Silver clading Hard facing Cast iron

Low carbon steel #0,4-0,75mm Low carbon steel #0,75-3mm

1 1 1 1 1 1 2 2 X 2 2 1 1 2 2

X X X X X X 1 1 1 1 X 1 1 1 1

2 X 2 2 X X X X X X X X X X X

(26)

High carbon steel #0,4-0,75mm High carbon steel 0,75mm

X 2 2

1 1 1

X X X

Catatan:

1=Memuaskan X=Jangan dipergunakan

2=Baik

bila akan mengelas dengan ACHF pada pilihan 2,naikkanlah 25% lebih tinggi ampere dari DC polaritas langsung.

3.2.3. Elektroda las TIG a. Jenis pengelasan

Las busur gas biasanya dibagi dalam 2 kelompok besar yaitu:

kelomok elektroda terumpan dan kelompok elektroda tidak terumpan.

Kelompok elektroda tak terumpan menggunaka batang worlfram sebagai elektroda yang dapat menghasilkan busu listrik tanpa turut mencair,sedangkan keompok elektroda terumpan sebagai elektrodanya digunakan kawt las. Kelompok elektroda tak terumpan masih dibagi lagi ke dalam dua jenis yaitu jenis dengan logam pengisi dan jenis

(27)

tanpa logam pengisi. Kelompok ini biasanya menggunakan gas mulia sebagai pelindung sehingga secara keseluruhannya nama kelompok ini menjadi las wolfram gas mulia atau dalam bahasa inggris:Tungsten inert gas welding yang disingkat menjadi TIG welding atau las TIG.

b. Ukuran dan bahan elektroda

Pada umumnya untuk las TIG menggunakan tiga macam elektroda tungsten yaitu tungsten murni,tungsten paduan thorium dan tungsten paduan zirconium. Macam-macam dari elektroda tungsten ini telah tersedia dalam ukuran diameter 0,010”, 0,020”, 0,040” ,1/16” , 3/32” ,3/16” ,1/4”.Juga dikeluarkan oleh pabrik dengan ukuran panjang yang berbeda yaitu dari 3” ,6” ,7” ,8” dan kadang-kadang sampai ukuran 24”. Elektroda ini dibuat dengan permukaan yang bersih,senyawa kimia yang bersih dan diameternyapun tepat.

 Tungsten murni

Tungsten murni biasanya digunakan pada pengelasan arus AC.Mempunyai titik leleh 3400^oC dan lebih cocok untuk mengelas aluminium,aluminium paduan dimana ujung dari elektroda dibentuk radius.

(28)

Elektroda ini umumnya digunakan pada mesin las DC,digunakan untuk mengelas steinless steel,logm biasa,tembaga,titanium dll. Ujung elektroda dibuat runcing dan mempunyai titik leleh 4000^oC.

 Tungsten paduan zirconium

Elektroda jenis ini diutamakan untuk pengelasan dengan arus AC.Elektoda ini mempunyai daya tahan tinggi terhadap persenyawaan dan sangat sesuai apabila digunakan pada saat mengelas benda kerja yang permukaannya mengilat seperti aluminium dan magnesium.

Elektroda ini juga dapat digunakan untuk pengelasan dengan arus DC.

Titik leleh elektroda adalah 3800^oC.

Pengaturan besarnya arus pengelasan,tergantung dari macam elektroda yang dipakai dan tipe sambungan yang diinginkan.Selain tipe arus yang digunakan(AC atau DC),juga tergantung mempengaruhi besarnya arus pengelasan.Untuk pengelasan carbon steel atau satainless steel ujung elektroda berbentuk lancip. Elektroda tungsten untuk mengelas aluminium bagian ujungnya dibentuk radius.

tabel 1 1Tabel 3.2 Besar arus untuk pengelasan denganelektroda wolfram(tungsten) murni

Diameter elektroda tungsten(inchi)

Besar arus dipakai untuk arus AC (untuk pengelasan base metal dengan frekwensi tinggi) (Ampere)

(29)

0,020 0,040 1/16 3/32 1/8 5/32 3/10

¼

0-7 10-40 30-70 70-100 100-150 150-225 200-300 275-400 Catatan:

1”=25,4mm

tabel 1 2Tabel 3.3 Besar arus untuk pengelasan dengan elektroda tungsten+zirocium Diameter elektroda

Tungsten+zirconium. (inchi)

Arus las yang dipakai AC dengan frekwensi tinggi. (Ampere)

0,020 0,040 1/16 3/32 1/8

0-7 0-30 20-115 100-185 150-225

(30)

5/32 3/16

¼

190-300 200-340 300-445

tabel 1 3Tabel 3.4 Besar arus untuk pengelasan dengan elektroda tungsten+thorium

Diameter elektroda Tungsten+thorium (inchi)

Arus las yang dipakai DCSP.

(Ampere) 0,020

0,040 1/16 3/32 1/8 5/32 3/16

¼

0-25 12-100 20-190 35-325 50-475 60-600 - -

Perawatan dan persiapan elektroda tungsten

Ujung elektroda mempunyai beberapa macam bentuk seperti:

 Ujung elektroda yang tanpa dibentuk

 Ujung elektroda yang dimiringkan(dibevel)

 Ujung elektroda yang diruncingkan

(31)

 Ujung elektroda yang berbentuk radius(bola) 3.2.4. Gas pelindung pada pengelasan TIG

a. Jenis-jenis gas pelindung

Penggunaan gas pelindung pada las TIG adalah untuk melindungi daerah pengelasan,elektroda dan ujung bahan tambah dari pengaruh udara luar.

Macam-macam gas yang dipakai untuk pelindung:

 Argon

 Helium

 Campuran argon helium

 Campuran argon dan hydrogen

Argon umumnya lebih banyak digunakan,karena:

1.Merupakan suatu gas yang umum,jadi lebih mudah

2.Argo lebih berat dari pada helium,sehingga memberikan perlindungan yang baik pada arus yang lebih rendah.

Argon merupakan suatu penghantar panas yang buruk,argonuntuk tujuan komersil dihasilkan dengan jalan penguaan udara cair yang terkontrol.

tabel 1 4Table 3.5 Penggunaan gas-gas pelindung

(32)

Logam Tipe las Gas pelindung Keuntungan Aluminium dan

magnesium

Manual welding

Argon Lebih mudah

menyalakan busur,sifat membersihkan,kwalita s las dan gas yang dipakai lebih sedikit

Argon+helium Kemungkinan

pengelasan dengan kecepatan tinggi

Machine welding

Argon+helium Kwalitas lebih

baik,pemakaian gas lebih sedikit,bila sibandingkan dengan helium 100%

Helium (DC polaritas lurus)

Penembusan lebih dalam kecepatan las bisa lebih tinggi dari pada dengan argon helium

Carbon steel Spot weilding Argon Mudah menyalakan

busur dan penggunaan gas lebih sedikit dari pada helium

Carbon steel Manual welding

Argon Lebih mudah

pengontrolan kawah

(33)

las Machine

welding

Helium Kecepatan las lebih

sepat dari pada dengan gas argon

Stailess steel Manual welding

Argon Dapat dikontrol

penembusan untuk plat tipis

Argon+helium HEAT INPUT paling tinggi dan kecepatan las lebih tinggi untuk pengelasan plat yang lebih tebal

Machine Argon+hidrogen(35%

)

Mencegah under

cutting Machne

welding

Helium HEAT INPUT paling

tinggi dan penembusan paling dalam

Copper nickel dan Cu Ni alloys

Manual welding

Argon Mudah mengontrol

kawah las penembusan dan head

Helium HEAt INPUT paling

tiggi untuk pengelasan logam-logam tebal Aluminium Manual dan

mesin welding

Argon Penembusan tidak

dalam pada logam dasar

(34)

b. Tabung gas

Tabung gas argon mempunyai tabung oksigen,dengan konstruksi untuk pengisian tekanan yang tiggi.

Tabung argon dibuat 4 ukuran,yaitu:

 78 cuft pada 2200 psi (2200 pada 1555 kg/cm²)

Semua tabung ini biasanya berwarna coklat,kevuali tabung 150 cuft (4250) berwarna coklat dengan kerah/leher yang berwarna kuning.Jenis tabung yang lain dapat berisi argon yang berentuk cairan,seperti juga oksigen atau nitrogen.

(35)

tabel 1 5Table 3.6 Rekomendasi Campuran Gas Menurut DIN 32526

c. Regulator

Mengalirkan gas dari tabung harus memakai alat ukur yang dinamakan regulator.Alat ini berfungsi untuk menurunkan tekanan tabung menjadi suatu kerja.Antara regulator untuk las oksi asitilin dilengkapi dengan pengukur tekanan dengan skala pound/square inch(lbm/in²) dengan skala cuft/h(ft 3/jam). Regulator terdiri atas dua, regulator dengan manometer dan regulator dengan flowmeter.

(36)

Gambar 3.8 Regulator Manometer

Aliran Gas tergantung tekanan, Screw regulator mengatur tekanan akan mengatur laju gas. Manometer menunjukan laju tekanan gas.

Gambar 3.9 Regulator Flowmeter

Reduksi tekanan dibuat konstan, dan tergantung bukaan katup, Akan

(37)

3.2.5. Brander las (torch)

Fungsi brander las adalah untuk mengalirkan listrik pada elektroda,menghembuskan gas pelindung dan mengalirkan saluran air pendingin.Brnder las adalah sutu peralatan yang penting pada las TIG,karena harus ringan dan mudah memakainya.Perlengkapan ini juga diberi suatu penutup atau cap dengan macam-macam ukuran,supaya dapat dengan mudah mengubah atau menukar dan mengatur yang disesuaikan dengan panjag elektroda tungsten yang dipergunakan untuk pengelasan.

(a)

(b)

Gambar 3.9 Torch (a) Torch (b) Tipe Torch

(38)

3.2.6. Konstruksi brander las 1. Saluran pensingin

Pada brander las bagian kepala terdapat alat-alat perlengkapan seperti saluaran air pendingin,penjepit elektroda dan aliran kebel listrik las.Bila air pendingin bekerja tidak tetap,maka brander akan terbakar disebabkan oleh panas yang tinggi.Semua peralatan ini dibuat oleh pabrik sedemikian rupa untuk keawetan peralatan kerja.

Mesin las ini juga dilengkapi dengan pengendali,yang bisa dibuka/dihidupkan bersama-sama.Sistem ini sengaja dibuat oleh pabrik agar peralatan tersebut mudah dioperasikan.

2. Saluran gas

Saluran gas dari selang regulator menuju ketangkai brander las dan diteruskan ke brander las bagian kepala.Saluran gas ini terus ke daerah sekitar mur penjepit,kemudian sekeliling nozzle.Dari nozzle gas disemburkan untuk melindungi daerah pengelasan.Ukuran dari nozzle ini disesuaikan dengan ukuran elektroda besar arus listrik yang sesuai dengan material yang akan dilas,juga besar kecilnya tekanan gas.

3. Aliran listrik

Arus listrik mengalir melalui kabel ke pemegang kolet,dari kolet mengalir ke elektroda,kemudian kebenda kerja dan kembali

(39)

kesumber tenaga.Pada engelasan pada arus DC,jika arus mengalir dari elektroda yang mempunyai kutub negatif,ini disebut pengelasan dengan elektroda lurus.Jika elektroda mempunyai kutub positif disebut pengelasan kutub polaritas balik.

4. Pengendali(kontrol)

Pada mesin las TIG,biasanya dilengkapi dengan panel-panel kontrol yang berupa selenoid(katup selenoid)katup ini berguna untuk menjalankan dan menutup aliran air pendingin maupun gas pelindung.

3.2.7. Cara-cara pengelasan TIG 1. Bentuk-bentuk sambungan

Bentuk sambungan pada pengelasan TIG,tergantung dari kekuatan konstruksi yang diinginkan ataupun tebal yang akan dilas.

(40)

Gambar 3.10 Bentuk-Bentuk Sambungan Las

Jenis-jenis sambungan:

1.Sambungan tumpul

 Sambungan tumpul siku

 Sambungan V tunggal

 Sambungan V ganda

2.Sambungan tumpang 3.Sambungan sudut 4.Sambungan T 5.Sambungan sisi

2. Landasan untuk pengelasan atau plat penyangga belakang disebut juga(backing bars)

Pada beberapa jenis pengelasan,diperlukan batang landasan yang sesuai.Pada pengelasan logam tipis,batang landasan sangat membantu untuk mencegah bagian bawah dari logam terkena pengotoran dari udara,selain itu batang akan mencegah terbakarnya benda kerja.Untuk pengelasan logam yang lebih tebal,landasan ini akan menyerap panas yang berlebihan.Jenisa logam untuk batang landasan,tergantung dari jenis material yang dilas.Landasan dari bahan

(41)

tembaga,diperlukan jika mengelas baja tahan karat(stainless steel),sedangkan pad apengelasan aluminium atau magnesium,diperlukan landasan dengan bahan baja tahan karat.

Bila menyambung/mengelas sambungan tumpul(butt joint) dengan menggunakan penyangga belakang akan membantu sekali dalam roses pengelasan TIG.Hal ini dapat mengontrol penetrasi kampuh las dan memungkinkan dapat menggunakan arus las yang lebih tinggi.Penyangga belakang ini dilengkapi celah memanjang dengan dimensi (ukuran) yang sesuai aeperti:logam sisipan mempunyai ukuran 1/3 dari tebal penyangga dan mempunyai bentuk radius atau ½ lingkaran(R=6,5mm).

Gambar 3.11 Backing Bars 3. Prosedur pengelasan

1. Langkah-langkah persiapan

(42)

a. Periksa semua sambungan,untuk memastikan bahwa semuanya terpasang benar dan kuat

b. Periksa diameter elektroda dan ukuran nozzle gas yang akan digunakan

c. Atur jarak elektroda sebagai berikut:

-1/8 inch sampai 3/36 inch dari ujung nozzle gas,jika mengelas sambungan tumpul.

-1/4 inch sampai 1/8 inch untuk sambungan lainnya.

d. Periksa sambungan elektroda,apakah sudah tercekam dengan kuat pada kolletnya.

e. Atur dan siapkan mesin dengan kuat arus yang tepat

f. Jika menggunakan brander dengan pendingin air,maka buka saluran air

g. Buka saluran gas dan atur pada kecepatan aliran yang tepat.

2. Menyalakan busur

a. Mesin las arus bolak-balik(AC)

Untuk menyalakan busur pada mesin las AC,elektrodanya tidak perlu disentuhkan pada benda kerja.Setelah mesin las dihidupkan,peganglah brander las dengan posisi mendatar dengan jarak kurang lebih 2 inch di atas benda kerja.Kemudian ayunkan brander hingga jarak 1/8

(43)

inch dari benda kerja.Dengan ini tegangan listrikakan melompati jarak antara brander dengan kerja dan menimbulkn busur listrik.Pada waktu penggeraka brander ke bawah,gerakan harus dilakukan dengan cepat.Ini dilakukan supaya didapat jumlah gas yang cukup untuk melindungi daerah pengelasan.

b. Mesin las arus searah(DC)

Cara menyalakan busur dengan mesin las DC,peganglah brander las dengan posisi mendatar,kemudian sentuhkan elektroda pada benda kerja hingga timbul busur listrik.Tarik elektroda berjarak kurang lebih 1/8 inch dari benda kerja.

3. Mematikan busur listrik

Untuk menghentikan busur listrik pada mesin AC maupun DC,cukup dengan cara menarik mundur brander menjauhi benda kerja,gerakan ini harus dilakuka dengan cepat untuk menghindarkan rusakya permukaan benda kerja.Beberapa mesin las,dilengkapi dengan pedal untuk menurunkan tegangan secara bertahap.

Dengan ini pengisian lubang yang timbul pada akhir pengelasan akan lebih mudah,jika pengelasan dilakukan dengan menggunakanpendingin air,usahakan agar nozzle gas tidak menyentuh benda kerja.Karena gas yang panas dapat

(44)

menyebabkan busur listrik dari elektroda tidak menuju ke benda kerja tapi ke nozzle gas,hal ini akan menyebabkan nozzle rusak.Selain itu pastikan bahwa air mengalir dengan kecepatan aliran yang tepat.

4. Cara-cara pengelasan

a. Pengelasan sambungan tumpul

Untuk mengelas sambungan tumpul caranya adalah sebagai berikut:

 Pegang brander dengan posisi 75o dengan benda kerja.

 Panaskan titik awal pengelasan,dengn cara menggerakkan brander dengan gerakan membentuk lingkaran kecil,hingga terbentuk kawah las(puddle).

 Setelah titik awal pengelasan mencair(terbentuk kawah las),gerakan brander pelan-pelan sepanjang bagian yang akan disambung.Disini brander bergerak lurus,jadi tidak perlu dengan gerakan melingkar

 Jika diperlukan bahan tambahan,peganglah batang tambahan dengan posiisi 15o dari benda kerja.

 Setelah terbentuk kawah las,gerakan brander hingga busur listrik berada di pinggir kawah las.

 Tambahkan bahan tambah(bahan pengisi),dengan cara menyentuhkan ujung batang bahan tambah pada sisi

(45)

kawah las.Tarik mundur batang bahan tambah dan gerakkan busur listrik(brander) ke pinggir kawah las yang baru.Lakukanlah gerakan di atas berulang-ulang sehingga seluruh bagian tersambung.

b. Pengelasan sambungan tumpang dan sambungan T

Untuk pengelasan tanpa bahan,caranya adalah sebagai berikut:

 Bentuklah kawah las pada ujung benda kerja

 Dekatkan ujung elektroda hingga berjarak lebih kurang 1/16 inchi.Kemudian lakukan gerakan melingkar hingga bagian ujung tadi enar-benar tersambungan.

 Gerakan pengelasan berikutnyadilakukan tanppa gerakan melingkar.

Pada pengelasan sambungan tumpang,kawah las akan berbentuk V,pusat dari V disebut notch.Jarak antara notch,menunjukkan kecepatan gerakan brander pada saat pengelasan.Jangan menggerakkan brander terlalu cepat,agar notch yang didapat benar-benar mengisi bagian yang disambung.Untuk pengelasan dilakukan dengan menggunakan bahan tambah,batang bahan tambah di bawah.

Untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik dan seragam,banyaknya bahan tambah yang diberikan dan waktu

(46)

c. Pengelasan sambungan sudut

Pengelasan sambungan ini tudak memerlukan bahn tambah.Mulailah pengelasan dengan membentuk kawah las di ujung benda kerja,kemudian gerakan brander lurus sepanjang bagian yang akan disambung.Jika logam yang mencair cenderung untuk lepas dari benda kerja,ini menunjukkan gerakan brander terlalu lambat.Jika hasil pengelasan kasar dan tidak rata,ini menunjukkan gerakan brander terlalu cepat.

d. Pengelasan tegak(vertikal)

Untuk pengalan tegak pada material tipis gerakn brander biasanya turun(dari atas ke bawah),ini dilakukan agar didapat hasil pengelasan yang baik,tanpa membakar seluruh benda kerja.Jika digunakan bahan tambah,batang bahan tambah ditambahkan dari bawah.Pada pengelasn material yang tebal,gerakan pengelasan(gerakan brander) dilakukan dari bawah keatas.

e. Pengelasan mendatar

Nyalakan busur listrik pada jarak kurang ½ inchi dari ujung bagian yang harus dilas,kemudian brander digerakkan keujung benda kerjam.Masukkan btang bahan pengisi pada bagian atas dari kawahlas yang terbentuk.Pada waktu bahan tambah berada didalam kawah las,gerakkan brander pelan-

(47)

pelan supaya bahan tambah mencir dan mengisi sambungan dengan baik.

f. Pengelasan atas kepala(over head)

Pada pengelasan ini,kuat arus pengelasan harus dikurangi antara 5 sampai 10% dari kuat arus pada pengelasan normal.Sedangkan posisi brander maupun batang tambah seperti pada pengelasan biasa.Pada pengelasan ini,sebaiknya rigi-rigi las yang kecil.karena rigi-rigi las yang kecil tidak berpengaruh oleh gravitasi pada waktu mencair.Cara memasukkan bahan tambah pada pengelasan ini,sama dengan cara pada pengelasan lainnya.Gerakan brander sedilit maju mundur,akan mempercepat pengisian bahan tambah pada sambungan.

3.3. Kelebihan dan kelemahan pengelasan TIG a. Keuntungan TIG / GTAW

Keuntungan Proses GTAW menghasilkan pengelasan bermutu tinggi pada bahan-bahan ferrous dan non ferrous. Dengan teknik pengelasan yang tepat, semua pengotor yang berasal dari atmosfir dapat dihilangkan. Keuntungan utama dari proses ini yaitu, bisa digunakan untuk membuat root pass bermutu tinggi dari arah satu sisi pada berbagai jenis bahan. Oleh karena itu GTAW digunakan secara luas pada pengelasan pipa, dengan batasan arus mulai dari 5 hingga

(48)

300 amp, menghasilkan kemampuan lebih besar untuk mengatasi masalah pada posisi sambungan yang berubah-ubah seperti celah akar.

Sebagai contoh, pada pipa tipis (dibawah 0,20 inci) dan logam-logam lembaran, arus bisa diatur cukup rendah sehingga pengendalian penetrasi dan pencegahan terjadinya terbakar tembus (burnt through) lebih mudah dari pada pengerjaan dengan proses menggunakan elektroda terbungkus. Kecepatan gerak yang lebih rendah dibandingkan dengan SMAW akan memudahkan pengamatan sehingga lebih mudah dalam mengendalikan logam las selama pengisian dan penyatuan.

Aplikasi pada pekerjaan. GTAW mempunyai keunggulan pada pengelasan pipa–pipa tipis dan tubing stainless steel diameter kecil, paduan nikel, paduan tembaga dan aluminum. Pada pengelasan pipa dinding tebal, GTAW sering kali dipakai pada root pass untuk pengelasan yang membutuhkan kualitas tinggi, seperti pada pipa-pipa tekanan tinggi dan temperatur tinggi dan pipa-pipa belokan pada dapur pemanas. GTAW juga digunakan pada root pass apabila membutuhkan permukaan dalam yang licin, seperti pada pipa-pipa dalam acid service. Karena ada perlindungan inert gas terhadap pengelasan dan mudah dalam mengontrol proses las, membuat GTAW sering kali digunakan pada logam-logam reaktif seperti titanium dan magnesium.

Pada pipa-pipa tipis, 0,125 inci atau kurang, bisa digunakan

(49)

sambungan berbentuk persegi dan rapat. Root pass dikerjakan tanpa menambahkan filler metal (disebut dengan autogenous weld). Pada pipa-pipa tebal, bagian ujung sambungan mesti dibevel, diluruskan dan diberi celah (disebut dengan bukaan akar), kemudian ditambahkan filler metal selama pengelasan root pass. Sebagai pengganti filler metal, bisa juga disisipkan consumable insert (ring penahan) ke dalam sambungan, yang nantinya bersatu dengan root (sebagai filler metal tambahan).

b. Kelemahan TIG

Kelemahan utama proses las GTAW yaitu laju pengisian lebih rendah dibandingkan dengan proses las lain umpamanya SMAW.

Disamping itu, GTAW butuh kontrol kelurusan sambungan yang lebih ketat, untuk menghasilkan pengelasan bermutu tinggi pada pengelasan dari arah satu sisi. GTAW juga butuh kebersihan sambungan yang lebih baik untuk menghilangkan minyak, grease, karat, dan kotoran- kotoran lain agar terhindar dari porosity dan cacat-cacat las lain.

GTAW harus dilindungi secara berhati-hati dari kecepatan udara di atas 5 mph untuk mempertahankan perlindungan inert gas di atas kawah las. Pengelasan dengan consumable insert membutuhkan kontrol kelurusan sambungan yang teliti.

(50)

BAB IV PENUTUP 4.1. Kesimpulan

1. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) atau sering juga disebut Tungsten Inert Gas (TIG) merupakan salah satu dari bentuk las busur listrik (Arc Welding) yang menggunakan inert gas sebagai pelindung dengan tungsten atau wolfram sebagai electrode

2. Las TIG menggunakan gas pelindung dengan berbagai jenis gas.

4.2. Saran

1. Agar paper ini dapat menjadi pedoman dalam pembuatan paper selanjutnya.

2. Agar paper selanjutnya dapat lebih baik kedepannya.

(51)