TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 1
BAB III TEKNOLOGI PENGELASAN PIPA UNTUK PROSES SMAW 3.1
Pendahuluan SMAW ( Shielded Metal Arc Welding ) salah satu jenis proses las busur
listrik electrode terumpan, yang menggunakan busur listrik sebagai sumber panas. Panas yang timbul pada busur listrik yang terjadi antara electrode dengan benda kerja, mencairkan ujung electrode ( kawat ) las dan benda kerja setempat, kemudian membentuk paduan, membeku menjadi lasan ( weld metal ). Bungkus ( coating electrode ) yang berfungsi sebagi fluks akan terbakar pada waktu proses berlangsung, dan gas yang terjadi akan melindungi proses terhadap pengaruh udara luar. Cairan pembungkus akan terapung dan membeku pada permukaan las yang disebut slag, yang kemudian dapat dibersihkan dengan mudah.
3.2
Mesin Las ( Welding Machine ) Persyaratan dari proses SMAW adalah persedian yang kontinyu pada electric
current ( arus listrik ), dengan jumlah ampere dan voltage yang cukup baik kestabilan api las (Arc) akan tetap terjaga.
Gambar. 3.2.6 Skema Proses SMAW Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timu. 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 2
Dimana electric power ( tenaga listrik ) yang diperoleh dari welding machine menurut jenis arus dikeluarkannya terdapat 3 (tiga) jenis machine yaitu : a. Machine dengan arus searah (DC) b. Machine dengan arus bolak balik (AC) c. Machine dengan kombinasi arus yaitu searah (DC) dan bolak balik (AC) Pada machine arus searah (DC) dilengkapi dengan komponen yang merubah sifat arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC) yaitu generator, karena arus listrik yang dipakai disini bukan berasal dari baterei, melainkan dari generator listrik.
Gambar. 3.2.7 Machine arus DC Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timu. 1999
Machine arus bolak balik tidak perlu dilengkapi dengan generator, tetapi cukup dengan transformator. Karakteristik electric efficiencynya 80-85%.
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 3
Gambar. 3.2.8 Machine arus DC Sumber : In House Training, Farid M2och Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
Untuk machine kombinasi AC dan DC dilengkapi dengan transformator dan rectiflier, dimana rectifier ini mempunyai fungsi untuk meratakan arus ;
Gambar. 3.2.9 Machine Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
3.3
III- 4
Pemelihan Parameter Pengelasan Panjang busur ( Arc Length ) yang dianggap baik lebih kurang sama dengan
dia, electrode yang dipakai. Untuk besarnya tegangan yang dipakai setiap posisi pengelasan tidak sama. Misalnya dia, electrode 3 mm – 6 mm, mempunyai tegangan 20 – 30 volt pada posisi datar, dan tegangan ini akan dikurangi antara 2 – 5 volt pada posisi diatas kepala. Kestabilan tegangan ini sangat menentukan mutu pengelasan dan kestabilan juga dapat didengar melalui suara selama pengelasan. Besarnya arus juga mempengaruhi pengelasan, dimana besarnya arus listrik pada pengelasan tergantung dari bahan dan ukuran lasan, geometri sambungan pengelasan, macam electrode dan dia, inti electrode. Untuk pengelasan pada daerah las yang mempunyai daya serap kapasitas panas yang tinggi diperlukan arus listrik yang besar dan mungkin juga diperlukan tambahan panas. Sedang untuk pengelasan baja paduan, yang daerah HAZ-nya dapat mengeras dengan mudah akibat pendinginan yang terlalu cepat, maka untuk menahan pendinginan ini diberikan masukan panas yang tinggi yaitu dengan arus pengelasan yang besar. Pengelasan logam paduan, agar untuk menghindari terbakarnya unsure – unsure paduan sebaiknya digunakan arus las yang sekecil mungkin. Juga pada pengelasan yang kemungkinan dapat terjadi retak panas, misalnya pada pengelasan baja tahan karat austentik maka penggunaan panas diusahakan
sekecil
mungkin
sehingga
arus
pengelasan
harus
kecil.
Kecepatan pengelasan tergantung dari bahan induk, jenis electrode, dia, inti electrode, geometri sambungan, ketelitian sambungan agar dapat mengelas lebih cepat diperlukan arus yang lebih tinggi.
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 5
Polaritas listrik mempengaruhi hasil dari busur listrik. Sifat busur listrik pada arus searah (DC) akan lebih stabil daripada arus bolak-balik (AC). Terdapat dua jenis polaritas lurus, dimana benda kerja positif dan electrode negative (DCEN). Polaritas balik adalah sebaliknya. Karakteristik dari polaritas balik yaitu pemindahan logam terjadi dengan cara penyemburan, maka polaritas ini mempunyai hasil pengelasan yang lebih dalam disbanding dengan polaritas lurus (DCEN) Dari keterangan diatas dapat disimpulkan seperti pada tabel dan gambar dibawah ini ;
Gambar. 3.3.10 Karekteristik hasil pengelasan Sumber ; Photo hasil test welder di Bantargebang workshop TJE
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 6
Tabel 3.3.2. Karekteristik hasil pengelasan No A
B
C
D
E
F
G
3.4
Variabel Operasi Normal Amps, Normal, Volts, Kec. Normal, Amps Rendah, Normal, Volts, Kec. Normal Amps Tinggi, Normal Volts, Kec. Normal Normal Amps, Normal Kecepatan, Volts rendah Normal Amps, Normal Kecepatan, Volts Tinggi F Normal Amps, Normal Volts, Kec. Rendah Normal Amps, Normal Volts, Kec. Tinggi
Karakteristik Hasil Pengelasan Suara Arc Penetrasi Burn Off Electrode Percikan kecil, Baik, dalam Suara gemercak dan galengan Bentuk normal kuat normal Percikan tidak Tidak besar, beda beraturan, suara Dangkal dgn, yang diatas. gemercak kecil Coating tertinggal Suaranya seperti Dalam dan dan lebar serta ledak kan, jarang panjang panjang beraturan Kecil Coating Percikan kecil dan membentuk kawah tenang dan porosity
Suaranya halus
Normal
Normal
Lebar dan dangkal
Rata dan membentuk kawah
Bentuk Bead Fusionnya sangat baik Tidak ada overlap Tonjolan tinggi Luas bead tidak lebar Fusionnya baik Tonjolan tinggi dan lebih lebar dari No. B Lebar
Kawah normal
Normal
Bead lebar
Kecil dan dangkal
Normal
Bead kecil dan undercut
Pelaksanaan Pengelasan Penyalaan busur listrik pada pengelasan dapat dilakukan dengan melakukan
hubungan singkat ujung electrode dengan logam induk, kemudian memisahkannya lagi sampai jarak tertentu sebagai panjang busur. Dimana panjang busur normal yaitu antara 1,6 – 3,2 mm ;
Gambar.3.4. 11. Cara Penyalaan Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 7
Pemadaman busur listrik dilakukan dengan menjauhkan electrode dari bahan induk, untuk menghasilkan penyambungan manik las yang baik dapat dilakukan sebagai berikut
:
Sebelum electrode dijauhkan dari logam induk sebaiknya panjang busur listrik dikurangi lebih dahulu, baru kemudian electrode dijauhkan dalam posisi lebih dimiringkan secukupnya.
Gambar.3.4.12 Cara Pemadaman Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
3.5
Pergerakan Electrode Pengelasan
Ada berbagai cara didalam menggerakkan (mengayunkan) electrode las yaitu A.
:
Electrode digerakkan dengan melakukan maju dan mundur, metoda ini salah satu bentuk metoda weaving (lihat gambar 9 bagian A)
B.
Bentuk weaving lainnya yaitu dengan melakukan gerakan seperti setengah bulan. (lihat gambar 9 bagian B)
C.
Gerakan electrode yang menyerupai bentuk angka 8.(lihat gambar bg.C)
D.
Electrode dengan melakukan gerakan memutar. (lihat gambar bagian D)
E.
Gerakan electrode dengan membentuk hesitation (lihat gambar bagian E)
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 8
Gambar.3.5.13 Bentuk Gerakan Electrode Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
Semua gerakan mempunyai tujuan untuk mendapatkan deposit logam las dengan permukaan rata, mulus terhindar dari terjadinya takik – takik dan termasuk terak = terak, yang terpenting dalam gerakan electrode ini adalah ketepatan sudut dan kestabilan kecepatan. Ayunan electrode las agar berbentuk anyaman atau lipatan manik las maka lebar las dibatasi sampai 3 (tiga) kali besarnya diameter electrode.
3.6
Teknik Pengelasan Untuk Jenis Sambungan Groove
3.6.1 Posisi datar (1G) Disarankan menggunakan metode seperti gambar 9. A dan B. Untuk jenis sambungan ini dapat dilakukan penetrasi pada kedua sisi, tetapi dapat juga dilakukan penetrasi pada satu sisi saja. Type posisi datar (1G) didalam pelaksanaannya sangat mudah. Dapat diapplikasikan pada material pipa dengan jalan pipa diputar.
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 9
3.6.2 Posisi horizontal (2G) Pengelasan pipa 2G adalah pengelasan posisi horizontal, yaitu pipa pada posisi tegak dan pengelasan dilakukan secara horizontal mengelilingi pipa. Kesukaran pengelasan posisi horizontal adalah karena beratnya sendiri maka cairan las akan selalu kebawah. Adapun posisi sudut electrode pengelasan pipa 2G yaitu 90°dan gerakan electrode dapat dilihat pada gambar 10. Panjang gerakan electrode antara 1-2 kali diameter electrode. Bila terlalu panjang dapat mengakibatkan kurang baiknya mutu las. Panjang busur diusahakan sependek mungkin yaitu ½ kali diameter electrode las. Untuk pengelasan pengisian dilakukan dengan gerakan melingkar dan diusahakan dapat membakar dengan baik pada kedua sisi kampuh agar tidak terjadi cacat. Gerakan seperti ini diulangi untuk pengisian berikutnya.:
Gambar. 4.6.14 Teknik Pengelasan Posisi 2G Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 10
3.6.3 Posisi vertical (3G) Pengelasan posisi 3G dilakukan pada material plate. Posisi 3G ini dilaksanakan pada plate dan electrode vertical. Kesukaran pengelasan ini hamper sama dengan posisi 2G akibat gaya gravitasi dari cairan electrode las. Adapun gerakan electrode dapat dilihat pada Gambar.3.6.15.
Gambar.3.6.15. Teknik Pengelasan Posisi 3G Sumber : Tim Workshop M2S, Teknik Dasar Pengelasan Listrik. Penerbit M2S Bandung. Anngota IKAPI
3.6.4. Posisi horizontal pipa (5G) m Pengelasan pipa pada posisi 5G dapat dibedakan menjadi pengelasan naik dan pengelasan turun.
Pengelasan naik. Biasanya dilakukan pada pipa yang mempunyai dinding teal karena membutuhkan panas yang tinggi. Pengelasan arah naik kecepatannya lebih rendah dibandingkan TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 11
pengelasan dengan arah turun, sehingga panas masukan tiap satuan luas lebih tinggi dibanding dengan pengelasan turun, sehingga panas masukan tiap satuan luas lebih tinggi dibanding dengan pengelasan turun. Posisi pengelasan 5G pipa diletakkan pada posisi horizontal tetap dan pengelasan dilakukan mengelilingi pipa tersebut. Supaya hasil pengelasan baik, maka diperlukan las kancing ( tack weld ) pada posisi jam 5 – 8, 11 dan 12. Mulai pengelasan pada jam 5.30 ke jam 12.00 melalui jam 6 dan kemudian dilanjutkan dengan posisi jam 5.30 ke jam 12.00 melalui jam 3 ( lihat gambar 12 ). Gambar las kancing dan titik. Mulai pengelasan gerakan electrode untuk posisi root pass ( las akar ) adalah berbentuk segitiga teratur dengan jarak busur ½ kali diameter electrode.
Gambar las kancing dan titik Mulai pengelasan
Gambar bentuk head pada pengelasan root pass
Gambar bentuk lubang kunci pada pengelasan pipa 5G Gambar. 3.6.16. Karekteristik Pengelasan Naik Pada Pipa Posisi 5G Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil, Pasuruan – Jawa Timur 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 12
Pengelasan turun. Biasanya dilakukan pada pipa yang tipis dan pipa saluran minyak serta gas bumi. Alasan penggunaan las turun lebih menguntungkan dikarenakan lebih cepat dan lebih ekonomis. Adapun gerakan electrode las dapat dilihat seperti yang terlihat pada gambar. 3.6.17
Gambar. 3.6. 17. Karekteristik Pengelasan Turun Pada Pipa Posisi 5G Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
3.6.5. Pengelasan Akar. (a) Pemakaian las SMAW : Pada pengelasan akar turun untuk mendapatkan penembusan yang baik biasanya digunakan las SMAW dengan elektroda jenis hydrogen rendah. Sedangkan untuk pengelasan naik biasanya digunakan las SMAW dengan elektroda tembus jenis hydrogen rendah. Beberapa contoh sambungan dasar
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 13
dapat dilihat dalam Gambar 3.6.18 dan syarat pengelasannya dicantumkan dalam Tabel 3.6.3. Untuk mendapatkan laju pengelasan yang tinggi, antara 50 sampai 70 cm/detik dapat digunakan las SMAW dengan elektroda jenis selulosa yang sesuai dengan spesifikasi dari standard AWS no. E-6010. Dalam pengelasan ini lapisan las yang kedua harus segera dilaksanakan, karena itu las ini disebut las panas. Selisih waktu antara las akar dan las panas harus ditentukan dalam procedure pengelasan. Beberapa syarat pengelasan SMAW dengan elektroda jenis selulosa dicantumkan dalam Tabel.3.6.4.
Gambar : 3.6.18. Bentuk alur pada pengelasan pipa Sumber : In House Training, Farid Moch Zamil. Pasuruan – Jawa Timur. 1999
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 14
Tabel : 3.6.3. Kondisi pengelasan tembus Lapisan Akar
Jenis Elektroda (JIS) D 4316
Isi Akhir
D 4301
Diameter elektroda (mm) 2,6 3,2 3,2 4,0
Arus las (Amp) 50 – 85 70 – 110 80 – 130 120 – 170
Tabel : 3.6.4. Kondisi pengelasan turun dengan elektroda jenis selulosa Lapisan
Diameter elektroda (mm) 4,0
Arus las (Amp)
Akar
Jenis elektroda (AWS) E 6010
Panas
E 7010
4,0
130 – 200
Isi Akhir
E 6010 Atau E 7010
4,0
130 – 180
5,0
150 - 200
130 - 180
(b) Pemakain las GMA : Las GMA semi otomatik dengan gas pelindung campuran antara CO2 dan Ar digunakan juga dalam pengelasan akar. Proses las ini memberikan laju pengelasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan las SMAW, tetapi memerlukan juru las yang lebih trampil. Untuk pengelasan akar biasanya digunakan arus hubungan singkat. Dalam tahun-tahun terahir ini untuk pengelasan pipa digunakan jug alas GMA otomatik. Untuk mendapatkan efisiansi pengelasan yang tinggi pada pipa biasanya dibuat alur khusus yang memberikan luas penampang alur yang kecil. (c) Pemakain las TIG : Las TIG biasanya digunakan untuk pengelasan pipa yang terbuat dari baja paduan, baja tahan karat atau logam bukan baja. Tetapi kadang
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 15
– kadang digunakan juga untuk pengelasan pipa baja karbon rendah. Las TIG untuk pipa dapat dilakukan dengan logam pengisi, tanpa logam pengisi atau dengan cincin. Sambungan dengan cincin pengisi dapat dilihat dalam Gambar 3.6.19. (d) Penggunaan cincin penahan : Dalam pengelasan pipa kadang – kadang digunakan cincin penahan yang tidak turut mencair seperti yang ditunjukan dalam Gambar. 3.6.20. Bila menggunakan tembaga sebagai pembantu, harus diusahakan agar tembaga tidak mencair dan tidak bercampur dengan logam pengisi, karena hal ini akan mempermudah terjadinya retak.
3.6.6. Las Isi dan las Akhir Setelah selsai las akar, maka selanjutnya alur las harus diisi dengan las ini dan kemudian diselesaikan dengan las akhir. Pelaksanaan las isi dan las akhir tidak sesukar seperti pelaksanaan las akar. Dalam hal ini bahan las harus sesuai dengan bahan pipa dan jumlah lapisan las dapat diatur oleh tebalnya las isi. Sedangkan tebal lapisannya tergantung dari posisi pengelasan. Las akhir, yang membentuk kepala manik harus mempunyai ketinggian tertentu dari kaki manik sehingga dapat memberikan penguatan yang diperlukan. Dalam hal pengelasan SMAW, walaupun las isinya dilaksanakan dengan las lurus, las akhirnya atau kepala maniknya sebaiknya dilakukan dengan las anyam dan harus diusahakan jangan terjadi takikan yang terlalu dalam.
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 16
Gambar : 3.6.19. Penggunaan cincin pengisi
Gambar : 3.6.20. Geometri sambungan dengan cincin penahan Sumber:Teknologi Pengelasan Logam,oleh Prof.Dr.Ir. Harsono Wiryosumarto Prof. Dr.Toshie Okumura; PT. Pradnya Paramita
3.6.7. Pemanasan Sebelum dan Sesudah Pengelasan Pemanasan mula yang dilaksanakan sebelum pengelasan perlu untuk pipa yang dibuat dari baja kuat atau bila pengelasan dilakukan dengan elektroda jenis selulosa. Lamanya dan suhu pemanasannya tergantung dari bahan, tebal dinding,
TEKNIK MESIN FTI – UMB
TUGAS AKHIR PROSES PRODUKSI
III- 17
proses las dan bahan las yang digunakan. Dalam hal pipa yang dibuat dari baja lunak biasanya tidak diperlukan pemanasan mula. Pemanasan sesudah pengelasan biasanya tidak diperlukan dalam pengelasan pipa saluran, kecuali bila dipersyaratkan untuk menurunkan kekerasan yang harus dilaksanakan segera setelah pengelasan selesai. Dalam mengelas pipa di atas tanah, harus ada jarak antara pipa dan permukaan tanah yang lebih dari 40 cm.
TEKNIK MESIN FTI – UMB
