Makalah Pengelasan [PDF]

Citation preview

MAKALAH PENGELASAN



Nama Kelompok : 1. Andrea Rafly Z 2. Arlisa Aulia W



i



Daftar Isi :



Covers ............................................................................................................................................ 0 Daftar Isi : ....................................................................................................................................... 1 BAB I ................................................................................................................................................ 2 PENDAHULUAN .............................................................................................................................. 2 BAB II ............................................................................................................................................... 4 PEMBAHASAN ................................................................................................................................ 4 GTAW ( Gas Tungsten Arc Weding ) ...................................................................................... 4 SAW ( Submerged Arc Welding ) ......................................................................................... 14 Daftar Pustaka : .......................................................................................................................... 21



1



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pengelasan adalah proses penyambungan material dengan menggunakan energi panas sehingga menjadi satu dengan atau tanpa tekanan. Pengelasan dapat dilakukan dengan : 



pemanasan tanpa tekanan,







pemanasan dengan tekanan, dan







tekanan tanpa memberikan panas dari luar (panas diperoleh dari dalam material itu sendiri).



Disamping itu pengelasan dapat dilakukan : 



tanpa logam pengisi, dan



 dengan logam pengisi. Pengelasan pada umumnya dilakukan dalam penyambungan logam, tetapi juga sering digunakan untuk menyambung pelastik. Dalam pembahasan ini akan difokuskan pada penyambungan logam. Pengelasan merupakan proses yang penting baik ditinjau secara komersial maupun teknologi, karena : 



Pengelasan merupakan penyambungan yang permanen;







Sambungan las dapat lebih kuat daripada logam induknya, bila digunakan logam pengisi yang memiliki kekuatan lebih besar dari pada logam induknya;







Pengelasan merupakan cara yang paling ekonomis dilihat dari segi penggunaan material dan biaya fabrikasi. Metode perakitan mekanik yang lain memerlukan pekerjaan tambahan (misalnya, penggurdian lubang) dan pengencang sambungan (misalnya, rivet dan baut);



 Pengelasan dapat dilakukan dalam pabrik atau dilapangan.



Walupun demikian pengelasan juga memiliki keterbatasan dan kekurangan : 



Kebanyakan operasi pengelasan dilakukan secara manual dengan upah tenaga kerja yang mahal;



2







Kebanyakan proses pengelasan berbahaya karena menggunakan energi yang besar;







Pengelasan merupakan sambungan permanen sehingga rakitannya tidak dapat dilepas. Jadi metode pengelasan tidak cocok digunakan untuk produk yang memerlukan pelepasan rakitan (misalnya untuk perbaikan atau perawatan)







Sambungan las dapat menimbulkan bahaya akibat adanya cacat yang sulit dideteksi. Cacat ini dapat mengurangi kekuatan sambungannya.



1.2 Tujuan a) Mengetahui pengelasan GTAW dan SMAW b) Mengetahui sistem safety yang perlu digunakan saat proses pengelasa



3



BAB II PEMBAHASAN GTAW ( Gas Tungsten Arc Weding ) 2.1.1 Pengertian Sebuah proses pengelasan busur listrik yang menggunakan elektroda tak terumpan atau tidak ikut mencair. Pada pengelasan GTAW ini elektroda atau tungsten ini hanya berfungsi sebagai penghasil busur listrik saat bersentuhan dengan benda kerja, sedangkan untuk logam pengisi adalah filler rod. Pengelasan GTAW ini juga sering disebut dengan Las Argon, hal tersebut dikarenakan gas pelindung yang digunakan adalah gas Argon. 2.1.2 Skema Masin Las



a. Gas Tungsten Arc Welding menggunakan



nonconsumable tungsten atau paduan



tungsten sebagai elektroda. b.Gas pelindung dihembuskan melalui torch untuk menghasilkan inert atmosphere yang melindungi elektrode dan weld pool. c. Busur listrik dihasilkan dari arus listrik yang melewati elektrode



4



2.1.3 Tungsten ( Elektroda ) Klasifikasi Electrode Dikelompokkan berdasarkan komposisi kimia elektrode dengan kodifikasi warna a) Electrode EWP (Pure Tungsten Electrode) •



Kandungan tungsten minimum 99,5%



•



Kapasitas arus maksimum lebih rendah daripada paduan tungsten.



•



Menghasilkan busur yang stabil jika menggunakan arus AC. Penggunaan arus DC juga bisa akan tetapi inisiasi dan stabilitas busur kurang baik



•



Umumnya



digunakan



untuk



pengelasan



Aluminum



dan



paduan



Magnesium. b) Electrode EWTh (Tungsten Electrode Paduan Oksida Thorium atau thoria ThO2) •



Dapat digunakan dengan kapasitas arus pengelasan 20% lebih besar daripada tungsten murni.



•



Tersedia 2 macam yaitu EWTh-1 dan EWTh-2 yang mengandung thoria 1% dan 2%.



•



Penyalaan busur awal lebih mudah daripada tungsten murni dan tungsten electode paduan zirconia.



•



Cocok digunakan untuk arus DCEN, jarang digunakan pada arus AC karen sulit untuk menjaga bentuk ujung lektrode agar tetap bulat.



5



•



Thorium adalah material low-radioactive, sehingga perlu diwaspadai jika pemakaian sangat lama.



c) Electrode EWCe (Tungsten Electrode Paduan Cerium CeO2) •



Elektrode jenis ini banyak dikembangkan untuk menggantikan elektrode tungsten paduan Thorium mengingat bahan tersebut adalah low radioactive.



•



Tersedia EWCe-2 dengan kandungan Ceria atau Cerium Oxide CeO2 2%



•



Dapat digunakan pada arus AC, DCEP dan DCEN.



d) Electrode EWLa (Tungsten Electrode Paduan Lanthanum Oxide atau Lanthana La2O3) •



Tersedia



EWLa-1,



EWLa-1,5,



EWLa-2



dimana



angka



terakhir



menunjukkan kandungan Lanthanum Oxide. •



Karakteristik mirip dengan EWCe



•



Semakin besar kandungan Lanthanum Oxide semakin stabil dan mudah penyalaan busur awal dan semakin besar kapasitas arus pengelasan.



•



Tidak cocok untuk arus AC



e) Electrode EWZr (Tungsten Electrode Paduan Zirconium Oxide ZrO2) •



Tersedia EWZr-1



•



Karakteristik berada di antara EWP dan EWTh.



•



Cocok atau lebih stabil untuk arus AC.



•



Kapasitas maksimum arus yang dapat digunakan mirip dengan EWTh.



•



Cocok untuk untuk pengelasan yang mempersyaratkan tidak adanya kontaminasi tungsten pada logam las.



f) Electrode EWG (Tungsten Electrode Paduan selain yang telah disebutkan) Umumnya dipadu dengan yttrium oxide atau magnesium oxide



6



Kode Warna dan Macam-macam Paduan Elektrode Tungsten



Kode Warna dan Macam-macam Paduan Elektrode Tungsten



7



Konfigurasi Ujung Tungsten Elektrode Balling (ujung elektroda di bentuk setengah bola atau hemispherical)  







Ujung elektrode cocok di bentuk setengah bola Jika menggunakan jenis arus AC dengan elektrode tungsten murni dan tungsten paduan zirconia .Ukuran tidak melebihi 1,5 kali diameter elektrode



Tungsten elektrode paduan thoria, ceria dan lanthana tidak disarankan untuk dibentuk ujung bulat karena tidak cocok untuk arus AC, bentuk ujung yang runcing akan lebih baik dalam stabilitas busur.



8



Tipe Elektroda GTAW



ER70S-G ER : Electric Rod 70 : Kekuatan Tarik S : Solid G : Indikasi Bahan 2.1.4 Filler Metal 3 Filler metal atau logam pengisi untuk GTAW tersedia untuk pengelasan bermacam logam dan logam paduan. 4 Dalam pemilihan filler metal diupayakan memiliki kesamaan komposisi kimia walau tidak harus identik dengan base metal. 5 Filler metal GTAW tersedia dengan ukuran panjang umumnya 0,91 meter untuk pengelasan manual dengan diameter antara 0,5 mm sd 5 mm



9



Spesifikasi Filler Metal GTAW



2.1.5 Gas Pelindung Gas pelindung berfungsi untuk melindungi elektrode dan logam las cair dari kontaminasi atmosfer. Dalam beberapa kasus, gas purging (infus gas) juga diperlukan untuk melindungi bagian sisi lainnya dari oksidasi. Gas purge ini berfungsi untuk meghasilkan kontur akar las yang uniform, meminimalisisr undercut, dan pada beberapa kasus gas purge atau gas backup dapat mengurangi crack dan porositi pada las. Argon dan Helium adalah gas inert/mulia yang banyak digunakan sebagai gas pelindung. a) GAS ARGON  Argon adalah gas mulia monoatomic dengan berat molekul 40.  Argon yang digunakan untuk gas pelindung harus memiliki tingkat kemurnian minimum 99,99% untuk logam logam non reaktif, sedangkan untuk logam yang reaktif kemurnian harus mencapai 99,997%  Argon lebih banyak digunakan dibandingkan dengan Helium b) GAS HELIUM  Adalah gas inert yang sangat ringan, dengan berat molekul 4.  Helium dengan tingkat kemurnian mencapai 99,99% jarang, sehingga konsekuensi jika menggunakan gas ini adalah besar kemungkinan adanya kontaminant.  Helium dapat mentransfer panas lebih tinggi daripada argon sehingga cocok digunakan pada logam dengan konduktivitas panas yang tinggi.  Campuran antara argon dan helium bisa digunakan jika mengharapkan hasil yang memiliki karakteristik diantara keduanya.



10



Pemilihan Gas Pelindung



2.1.6 Safety Pengelasan GTAW di samping mengandung bahaya sebagaimana halnya SMAW, juga terdapat potensi bahaya lainnya yang berasal dari botol gas lindung dan gas lindung itu sendiri. 3



Penanganan yang baik Botol gas harus ditangani secara hati-hati, karena terhempas, terpukul atau tertindih dapat



menyebabkan kerusakan pada botol gas, dan piranti keselamatan botol, atau bahkan dapat menyebabkan meledakkan botol. Tutup (cap) pelindung katup, bila dipasok, harus tetap terpasang (ulir cukup dikencangkan oleh tangan). Tutup baru dibuka sewaktu botol digunakan atau sedang dihubungkan secara seri untuk digunakan. Sewaktu digunakan botol gas harus diikat dan sebaiknya dalam posisi tegak agar tidak tumbang. 4



Gas yang berbahaya Gas



beracun



yang



dihasilkan



oleh



GTAW



adalah



ozone,



NO2,



dan



gas phosgene.Gas phosgene dapat terjadi karena proses dikomposisi thermal atau dikomposisi oleh sinar ultraviolet terhadap bahan pembersih yang berupa hidrokarbon yang terklorinasi seperti : trichloroethylene dan percghlorethelene, yang terdapat disekitar 11



pengelasan. Pembersihan gemuk dengan menggunakan zat hidrokarbon yang terklorinasi harus dilaksanakan di lokasi dimana uap zat tersebut tidak terkena radiasi nyala busur. 5



Ozone Sinar ultraviolet yang dikeluarkan oleh busur nyala listrik bereaksi dengan oksigen dan



menghasilkan ozone. Jumlah ozone yang terproduksi tergantung dengan intensitas sinar ultraviolet, kelembapan, pengaruh penyaringan oleh asap pengelasan, dan faktor lain. Namun demikian jumlah ozone yang terjadi tidak akan mengganggu kesehatan asalkan ventilasinya baik dan cara pelaksana lasnya sendiri yang baik. 6



Gas NO2 (Nitrogen Diokside) Percobaan membuktikan bahwa keberadaan gas NO2 terletak sekitar 6” (150 mm) dari



busur nyala. Ventilasi alami mengurangi jumlah gas NO2 ini dengan cepat sehingga tidak mengganggu pernafasan juru las, asalkan jurulas tidak terlalu mendekatkan kepalanya pada busur las. 7



Gas lindung Harus ada ketentuan tentang ventilasi yang memadai dalam pengelasan yang



menggunakan gas lindung dan gas purging. Jika ventilasi tidak cukup, gas lindung dan gas purging dapat mencekik juru las dan personel lain di sekitar pengelasan tersebut. Cara memindah botol silindris gas pelindung (Argon 99.5%) dari jarak dekat dilaksanakan dengan memutar botol dalam posisi tegak dengan tangan secara hati-hati. Pemindahan botol silindris gas argon untuk jarak jauh sebaiknya digunakan lift truck atau heister. 8



Uap/ Gas metal Gas (fume) yang dihasilkan oleh pengelasan GTAW dapat dikendalikan dengan menggunakan ventilasi alami, ventilasi umum, exhaust fan atau dengan alat pernafasan bagi juru lasnya (ANSI Z 49.1). Ventilasi yang dipersyaratkan untuk mengatur tingkat 12



keberadaan gas beracun di lingkungan juru las pada batas yang aman tergantung pada beberapa faktor, antara lain : -



Bahan yang di las



-



Luas daerah kerja, dan



-



Hal-hal yang menghalangi pergerakan udara segar di lingkungan juru las.



9



Radiasi Energi radiasi yang dipancarkan oleh busur nyala las GTAW dapat melukai juru las (atau



personel lain yang terkena) di dua bagian, yakni mata dan kulit. Ketentuan tentang mata dicakup oleh ANSI Z 49.1, Safety in Welding & Cutting, dan ANSI 87.1 Practice of Occupational and Educational Eye and Face Protection. Tabel Lensa Penyaring Radiasi (Lens Shade) Yang disarankan untuk berbagai tingkat arus las No Lensa



Arus Pengelasan, Ampere



8



Hingga 75



10



75 – 200



12



200 – 400



14



Diatas 400



Untuk ruangan yang khusus digunakan untuk pengelasan GTAW sebaiknya dicat dengan cat titanium dioxide atau zinc oxide, karena jenis zat ini akan mengurangi tingkat radiasi GTAW. 10



Serangan Arus Listrik



13



Di dalam ANSI Z 49.1 Bab 11.4.9 (Avoidance of electrical shock), tergantung sepenuhnya pada pengendalian juru las, oleh karenanya pihak juru las harus diberi informasi yang sejelas-jelasnya akan bahaya sengatan listrik tersebut..



SAW ( Submerged Arc Welding ) 2.1.1 Pengertian Submerged Arc Welding (SAW) merupakan proses las yang menggunakan arc/busur yang timbul antara elektroda dan benda kerja. Busur yang dihasilkan dan logam las cair terendam oleh granular fusible flux., proses las ini tanpa melibatkan tekanan. Hal yang membedakan dengan proses las lainnya adalah flux yang melindungi busur, sehingga menguragi asap, percikan dan radiasi. Flux adalah elemen fundamental pada proses las ini, dimana stabilitas busur sangat tergantung pada jenis flux yang digunakan. Sifat mekanik dan kimia dari logam las yang dihasilkan dapat dikontrol dengan memilih flux yang tepat, serta kualitas las dapat dipengaruhi oleh cara penanganan flux. SAW dapat digunakan juga pada proses cladding (pelapisan) yang dapat beroperasi pada arus AC maupun DC dengan kapasitas arus maksimum hingga 2000 Ampere dengan mengginakan single maupun multiple wire / strip. Proses ini banyak digunakan dalam fabrikasi bejana tekan, kapal dan kerta api dan industri yang melibatkan proses pengelasan yang besar. 2.1.2 Skema Mesin Las



14



 Pada proses SAW, ujung elektroda disisipkan kedalam flux yang melindungi (merendam) area yang akan di las.  Saat penyalaan busur dimulai dan mekanisme pengumpan kawat dimulai untuk mengumpankan kawat disepanjang sambungan pengelasan, pengumpan kawat bisa bergerak secara manual atau otomatis disepanjang sambungan.  Pada pengelasan yang otomatis , benda kerja yang bergerak terhadap wire feeder/pengumpan kawat yang statis/diam  Flux secara kontinyu ditambahkan di depan atau disekeliling elektroda.  Panas yang dihasilkan dari busur listrik akan mencairkan sebagian flux dan ujung elektroda serta ujung logam dasar yang akan disambung membentuk kubangan las yang ketika membeku akan membentuk logam las.  Slag yang mencair akan mengapung diatas logam las yang masih cair dan akan melindungi logam las dari atmosfer, ketika membeku akan membentuk terak/slag.  Flux juga bisa berguna sebagai penambah atau menghilangkan elemen paduan tertentu dari logam las.  Sebelum mengelas layer selanjutnya, slag yang dihasilkan harus dihilangkan dari permukaan logam las  Faktor yang harus diperhatikan ketika menggunakan atau memilih proses las SAW:  Komposisi kimia dan sifat mekanik logam las yang dipersyaratkan •



Tebal base metal



•



Akses untuk melakukan pengelasan terhadap sambungan



•



Panjang sambungan



•



Posisi pengelasan yang akan dilakukan



15



2.1.3 Elektroda ( wire ) Elektroda yang tersedia untuk proses las SAW meliputi:  Baja karbon  Baja paduan rendah  Baja karbon tinggi  Baja paduan khusus  Stainless steel  Paduan nikel  Atau baja paduan khusus untuk aplikasi surfacing  Elektroda juga tersedia dengan bentuk produk bare solid atau strip  Elektroda di packing dalam bentuk gulungan dengan berat mulai dari 11 kg hingga 454 kg, semakin berat maka efisiensi akan semakin tinggi karena meminimalisir sisa elektroda yang tak terpakai serta mengurangi start and stop



16



pada pengelasan, dimana lokasi start and stop adalah rawan sekali untuk terjadinya cacat las.  Elektroda umumnya terlapisi oleh tembaga, kecuali elktroda untuk aplikasi pelapisan permukaan agar tahan korosi.  Lapisan tembaga ini memiliki fungsi meningkatkan konduktifitas listrik serta melindungi elektroda itu sendri dari korosi.  Elektroda memiliki ukuran bervariasi mulai dari diameter 1,6 hingga 6,4 mm,  Kisaran arus yang disarankan berdasarkan diameter elektroda dapat dilihat pada Tabel dibawah ini:



 Spesifikasi elektroda untuk baja karbon dicantumkan dalam SFA-5.17  Spesifikasi elektroda untuk baja paduan rendah beserta flux dicantumkan dalam SFA-5.23  Spesifikasi elektroda untuk stainless steel dicantumkan dalam SFA-5.9  Spesifikasi elektroda untuk nikel dan paduannya dicantumkan dalam SFA-5.14 2.1.4 Jenis Flux A. Neutral Flux



17



Elemen-elemen flux tidak akan merubah sifat mekanik, dengan kata lain komposisi elemen sebelum dan sesudah pengelasan tidak banyak berubah. Direkomendasikan untuk multipass welding. B. Active Flux (custom mixture) Mengandung Mangan dan Silikon, elemen ini akan bercampur ke dalam logam las dan dapat mempengaruhi sifat mekanik logam las. Direkomendasikan untuk single pass, kadang dapat digunakan untuk multipass tapi terbatas. Flux Basicity  Dilihat dari kadar basicity flux diklasifikasikan menjadi : Acid flux = basicity < 0,9 Neutral = 0,9 – 1,0 Basic = 1,0 – 2,0 High basic = > 2  Kadar basicity atau acidity dari flux diukur berdasarkan rasio CaO atau MgO terhadap SiO2.  Flux yang memiliki rasio > 1 dikatakan basic flux  Semakin besar basicity maka sifat mekanik yang dihasilkan akan semakin tinggi. Flux Storage and Handling  Flux dipacking menggunakan bungkus plastik atau kertas untuk mengurangi kontaminasi pengotor selama pengiriman/pemindahan.  Jika bungkus flux terbuka dan terekspos oleh kelembaban udara maka disarankan untuk dikeringkan di dalam oven.  Temperatur proses pengeringan 149oC - 454oC 2.1.5 Aplikasi Submerged arc welding secara meluas digunakan pada fabrikasi baja bentuk-bentuk struktur (seperti I-beam yang dilas); menyambung pipa, tangki, dan bejana berdiameter besar (baik sambungan longitudinal maupun circumferential); dan mengelas komponen mesin-mesin besar. Ketebalan plat yang dapat dilas sebesar lebih dari 25 mm. Material yang dapat dilas menggunakan SAW antara lain: baja karbon rendah, baja paduan rendah, dan stainless steel. 18



2.1.6 Safety 1. Pakaian Kerja Las atau Apron Pakaian kerja las adalah pakaian yang dapat melindungi seluruh bagian tubuh dari panas dan percikan las. Selain itu terdapat Apron sebagai tambahan, apron dada dan apron lengan ini terbuat dari bahan kulit. Karena jika dari kain biasa maka pakaian akan lubang, hal ini disebabkan tingginya temperatur percikan las. 2. Sarung Tangan Las atau welding gloves Welding gloves atau sarung tangan las adalah sarung tangan yang memang khusus dibuat untuk proses pekerjaan las, bahan sarung tangan las terbuat dari kulit atau bahan sejenis asbes dengan kelenturan yang baik. Welding gloves berfungsi untuk melindungi kedua tangan dari percikan las atau spater dan panas material yang dihasilkan dari proses pengelasan. 3. Sepatu las atau safety shoes Sepatu las adalah sepatu yang terbuat dari kulit dan bagian depan sepatu terdapat sebuah plat baja yang berfungsi untuk melindungi kaki dari kejatuhan bendan yang berat dan benda yang tajam. Selain itu karena bersifat isolator, sepatu ini juga melindungi dari bahaya sengatan listrik. 4. Helm Las atau Topeng las Helm las adalah alat yang mempunyai fungsi melindungi bagian wajah dari percikan las, panas pengelasan dan sinar las ke bagian mata. Topeng las ini terbuat dari bahan plastik yang tahan panas, selain itu terdapat tiga kaca (bening, hitam, bening) yang berfungsi untuk melindungi mata dari bahaya sinar tampak dan ultraviolet saat melakukan pekerjaan pengelasan. 5. Kaca las mempunyai pengkodean nomor, yaitu nomor 6, 7, 8 , 10, 11, 12 dan 14. Semakin besar ukurannya maka densitas atau kegelapan kaca tersebut juga semakin tinggi. Jadi Anda dapat menyesuaikan yang cocok dengan kondisi mata Anda. Selain itu juga ukuran ampere yang digunakan, karena ampere yang besar akan menimbulkan cahaya yang lebih terang. 6. Masker Las Masker berfungsi sebagai alat perlindung pernafasan dari bahaya asap las, karena



19



asap las berbeda dengan asap biasa. Asap las ini merupakan hasil pembakaran dari bahan kimia untuk perlindungan lasan dan juga pembakaran atau pelelehan dari material lasan. Oleh karena itu asap las ini hampir seperti serbuk bersih dan sangat membahayakan alat pernafasan kita.



20



Daftar Pustaka : Budy,Hendri. 2014.”TEKNOLOGI LAS”. Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya No name.2017.”PENGERTIAN LAS GTAW ARGON”. Diambil pada http://www.pengelasan.net/las-gtaw/ No name.2017.” Alat Keselamatan Kerja Las dan Pelindung Diri K3 Beserta Fungsinya”. Diambil pada http://www.pengelasan.net/alat-keselamatan-kerja-las/



21