Prosman - 06
Learning Outcomes Mahasiswa dapat mengetahui dan menganalisis proses penyambungan logam dengan metode pengelasan, rivet, sekrup dan baut & mur.
PROSES PENYAMBUNGAN
Outline Materi • Proses Pengelasan • Pengelasan Busur • Pengelasan Resistansi • Pengelasan Oksiasetilen • Pengelasan Fusi yang Lain • Proses Pengelingan • Sekrup, baut & mur
LOGAM
2
1
PROSES PENGELASAN Proses pengelasan dibagi dalam dua katagori utama, yaitu pengelasan fusi dan pengelasan padat.
PENGELASAN BUSUR adalah pengelasan fusi dimana penyatuan logam dicapai dengan menggunakan panas dari busur listrik, secara umum ditunjukkan dalam gambar 10.1. Elektrode
Pengelasan fusi menggunakan panas untuk melebur per-mukaan yang akan disambung, beberapa operasi meng-gunakan logam pengisi dan yang lain tanpa logam pengisi. Pengelasan padat proses penyambungannya mengguna-kan panas dan/atau tekanan, tetapi tidak terjadi pele-buran pada logam dasar dan tanpa penambahan logam pengisi.
Gambar 10.1 Konfigurasi dasar dan rangkaian listrik proses pengelasan busur
Pengelasan fusi dapat dikelompokkan sebagai berikut : • pengelasan busur (arc welding, AW); • pengelasan resistansi listrik (resistance welding, RW); • pengelasan gas (oxyfuel gas welding, OFW); • proses pengelasan lebur yang lain.
disentuhkan de-ngan benda kerja dan serara cepat dipisahkan dalam jarak yang pendek; Panas yang dihasilkan menyebabkan gas pada celah mengalami ionisasi (disebut plasma);
• Plasma akan berfungsi sebagai penghantar listrik, sehingga pada celah tersebut terjadi pelepasan muatan listrik secara kontinu yang menghasilkan busur listrik; • Energi listrik dari busur dapat menghasilkan panas dengan suhu 10.000 o F (5500o C) atau lebih, cukup panas untuk melebur logam.
3
4
PENGELASAN FUSI
PENGELASAN FUSI
Produktivitas dalam pengelasan busur sering diukur sebagai waktu busur
Genangan logam cair, terdiri atas logam dasar dan logam pengisi (bila
(arc time), yaitu :
digunakan), terbentuk di dekat ujung elektrode. Kebanyakan proses pengelasan busur, logam pengisi ditambahkan selama
operasi untuk menambah volume dan kekuatan sambungan las. Waktu busur = waktu busur terbentuk : jam kerja
Karena logam pengisi dilepaskan sepanjang sambungan, genangan las cair
akan membeku dalam jaluran yang berombak; Pergerakan elektrode relatif terhadap benda kerja dapat dilakukan secara
Untuk pengelasan manual, waktu busur biasanya sekitar 20 %. Waktu
manual atau dengan bantuan peralatan mekanik (pengelasan mesin,
busur bertambah sekitar 50 % untuk pengelasan mesin, automatik, dan
pengelasan automatik, pengelasan robotik);
robotik.
Kelemahan bila pengelasan busur dilakukan secara manual, kualitas las
5
sangat tergantung kepada ketrampilan pengelas.
6
1
PENGELASAN FUSI
PENGELASAN FUSI Elektrode terumpan; elektrode berbentuk batang atau kawat yang diumpankan sebagai logam pengisi dalam pengelasan busur.
Teknologi Pengelasan Busur Elemen-elemen dasar dalam pengelasan busur, adalah : elektrode, pelindung busur (arc shielding), dan sumber daya dalam pengelasan busur.
Elektrode tak terumpan; dibuat dari bahan tungsten atau kadang-kadang dari bahan grafit, yang dapat tahan terhadap peleburan oleh busur. Walaupun elektrode ini tidak diumpankan, tetapi secara bertahap akan menipis selama proses pengelasan, mirip dengan keausan bertahap pada perkakas pemotong dalam operasi pemesinan.
Elektrode, dapat diklasifikasikan sebagai : • elektrode terumpan (consumable electrodes), dan • elektrode tak terumpan (nonconsumable electrodes).
Untuk proses pengelasan busur yang menggunakan elektrode tak terumpan, logam pengisi harus diumpankan secara terpisah.
8
7
PENGELASAN FUSI
PENGELASAN FUSI
Fluks, digunakan untuk mencegah terbentuknya oksida dan pengotoran lainnya. Selama proses pengelasan, fluks melebur dan menjadi terak cair, menutup operasi dan melindungi logam las cair. Terak akan mengeras setelah pendinginan dan harus dilepaskan dengan cara dipe-cahkan.
Pelindung busur; pada suhu tinggi dalam pengelasan busur, logam yang disambung sangat mudah bereaksi dengan oksigen, nitrogen, dan hidrogin dalam udara bebas, dimana reaksi ini dapat memperburuk sifat mekanis sambungan las. Untuk melindungi pengelasan dari pengaruh yang tidak diinginkan tersebut, digunakan gas pelindung dan/atau fluks untuk menutup ujung elektrode, busur, dan genangan las cair, sehingga tidak berhubungan secara langsung dengan udara luar sampai logam las cair tersebut menjadi padat. Gas pelindung, digunakan gas mulia seperti argon dan helium. Dalam pengelasan logam ferrous yang dilakukan dengan pengelasan busur, dapat digunakan oksigen dan karbon dioksida, biasanya dikombinasikan dengan Ar dan/atau He, untuk melindungi genangan las dari udara luar atau untuk mengendalikan bentuk las.
9
Fluks biasanya diformulasikan untuk melakukan beberapa fungsi, seperti : • memberikan perlindungan pengelasan terhadap pengaruh udara luar, • untuk menstabilkan busur, dan • untuk mengurangi terjadinya percikan.
10
PENGELASAN FUSI
PENGELASAN FUSI Keseimbangan daya yang dihasilkan dalam pengelasan busur didefinisikan dengan persamaan :
Teknik pemberian fluks dapat dilakukan dengan cara : • menuangkan butiran fluks pada operasi pengelasan, • menggunakan elektrode batang yang dibungkus dengan fluks dan fluks tersebut akan melebur selama pengelasan untuk menutup operasi, dan • menggunakan fluks yang ditempatkan dalam inti elek-trode tabular dan fluks dilepaskan pada saat elektrode diumpankan.
HRw = f1 f2 I E = Um Aw v dimana :
Sumber daya dalam pengelasan busur, dapat berupa : • arus searah (direct current, DC), atau • arus bolak-balik (alternating current, AC).
11
Dalam semua proses pengelasan, daya yang digunakan untuk menjalankan pengoperasian dihasilkan dari arus listrik I yang melewati busur dan tegangan E .
E HRw
= =
Um
=
Aw v
= =
tegangan, V; dan I = arus, A; laju pembentukan panas pada las (rate of heat generation at the weld), Watt atau Joule/sec. atau Btu/sec.; Note: 1 Btu = 1055 J energi peleburan logam (melting enrgy for metal), J/mm3 atau Btu/in3. luar permukaan las, mm2 atau in2 kecepatan gerak pengelasan, mm/sec. atau in/min.
Laju volume pengelasan logam (volume rate of metal welded, MVR), dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : 12
MVR =
HRw
, mm.3/sec atau in.3/sec.
Um
2
PENGELASAN FUSI
PENGELASAN FUSI Pengelasan busur elektrode terbungkus Pengelasan ini menggunakan batang elektrode yang dibungkus dengan fluks, seperti ditunjukkan dalam gambar 9.2.
Proses Pengelasan Elektrode Terumpan Pengelasan elektrode terumpan adalah proses pengelasan dimana pada saat terjadi busur listrik elektrode ikut mencair dan berfungsi sebagai logam pengisi. Terdapat beberapa pengelasan busur yang menggunakan elektrode terumpan, seperti antara lain :
Gambar 10.2 Pengelasan busur elektrode terbungkus
• pengelasan busur elektrode terbungkus (shielded metal arc welding, SMAW), • pengelasan busur logam gas (gas metal arc welding, GMAW), • pengelasan busur inti-fluks (flux-cored arc welding, FCAW), • pengelasan elektrogas (electrogas welding, EGW), • pengelasan busur rendam (submerged arc welding, SAW).
Panjang batang elektrode biasanya sekitar 9 sampai 18 in (230 sampai
460 mm) dan diameter 3/32 sampai 3/8 in. (2,5 sampai 9,5 mm). Logam pengisi yang digunakan sebagai batang elek-trode harus sesuai
dengan logam yang akan dilas, komposisinya biasanya sangat dekat dengan kompo-sisi yang dimiliki logam dasar. 13
14
PENGELASAN FUSI
PENGELASAN FUSI
Pengelasan busur logam gas Pengelasan ini merupakan proses pengelasan busur yang menggunakan elektrode terumpan dalam bentuk kawat, seperti ditunjukkan dalam gambar 9.3.
Pengelasan busur inti-fluks Proses pengelasan busur ini dikembangkan untuk mengatasi kekurangan elektrode terbungkus yang memiliki panjang batang terbatas. Kawat inti-fluks tabular sangat lentur/fleksibel sehingga dapat digulung dan diumpankan secara kontinu melalui pistol las busur (arc welding gun), seperti ditunjukkan dalam Gambar 10.4.
Gambar 10.3 Pengelasan busur logam gas
15
• Selama proses pengelasan berlangsung, gas dihem-buskan ke daerah las untuk melindungi busur dan logam yang mencair terhadap atmosfir. • Diameter kawat yang digunakan berkisar antara 1/32 sampai ¼ in. (0,8 sampai 6,4 mm), tergantung pada ketebalan bagian logam yang akan disambung. • Gas pelindung yang digunakan adalah gas mulia se-perti argon, helium, dan karbon dioksida.
Pengelasan busur inti fluks menggunakan elektrode tabung dg. inti fluks dan ditam-bah unsur-unsur lain, yaitu :
16
PENGELASAN FUSI
• unsur-unsur deoksidiser, dan • unsur-unsur pemadu (alloying).
Gambar 10.4 Pengelasan busur inti-fluks
PENGELASAN FUSI Pengelasan elektrogas Pengelasan elektrogas adalah proses pengelasan busur yang menggunakan elektrode terumpan secara kontinu, baik menggunakan kawat inti-fluks atau kawat elektrode telanjang (bare electrode wire) dengan pelindung gas yang ditambahkan dari luar. Proses pengelasan ini terutama digunakan dalam las tumpu vertikal, seperti ditunjukkan dalam gambar 9.5.
Terdapat dua jenis pengelasan busur inti-fluks, yaitu : • pelindung sendiri (self shielded), dan • pelindung gas (gas shielded). Pelindung sendiri, di dalam inti kawat terdapat fluks dan unsur lain yang dapat menghasilkan gas untuk melindungi busur dari pengaruh atmosfir. Pelindung gas, di dalam inti kawat tidak ditambahkan unsur penghasil gas, gas pelindung ditambahkan secara terpisah, sama seperti pada pengelasan busur logam gas.
Keuntungan pengelasan inti-fluks, adalah : • elektrode dapat diumpankan secara kontinu, dan • kualitas las sangat baik, sambungan las halus dan seragam. 17
18
Gambar 10.5 Pengelasan elektrogas
3
PENGELASAN FUSI
PENGELASAN FUSI Pengelasan busur rendam Pengelasan busur rendam adalah proses pengelasan busur yang menggunakan elektrode kawat telanjang yang diumpankan secara kontinu, dan busur las ditutup dengan serbuk fluks, seperti ditunjukkan dalam gambar 9.6.
• Kedua bagian logam yang akan disambung dijepit dengan sepatu cetak yang didinginkan dengan air agar dapat menahan panas logam cair. • Sepatu cetak, bersama-sama dengan kedua ujung logam yang akan dilas, membentuk rongga cetak. • Kawat elektrode dalam proses pengelasan ini biasanya diumpankan secara automatis.
Gambar 10.6 Pengelasan busur rendam
• Busur terjadi antara elektrode dan logam dasar sehingga logam cair yang dihasilkan akan mengisi rongga cetak secara bertahap. • Pada saat logam las membeku sepatu cetak secara automatis bergerak ke atas.
19
• Kawat elektrode diumpankan secara automatis dari gulungan ke busur.
20
• Fluks dituangkan melalui suatu tabung pengumpan di depan elektrode, sehingga busur listrik yang timbul antara elektrode dengan logam dasar terendam oleh serbuk fluks sepanjang alur las.
PENGELASAN FUSI
PENGELASAN FUSI Pengelasan Elektrode Tak Terumpan Pengelasan elektrode tak terumpan pada umumnya menggunakan elektrode wolfram (tunsten) yang dapat menghasilkan busur listrik tanpa turut mencair, dan sebagai logam pengisi digunakan logam lain yang terpisah dari elektrode tersebut.
Pengelasan busur tungsten gas dapat dilakukan dengan logam pengisi maupun tanpa logam pengisi, seperti ditun-jukkan dalam gambar 9.7.
Gambar 10.7 Pengelasan busur tungsten gas
Terdapat beberapa pengelasan busur elektrode tak terumpan, seperti antara lain : • pengelasan busur tungsten gas (gas tungsten arc welding, GTAW), • pengelasan busur plasma (plasma arc welding, PAW), • beberapa pengelasan busur yang lain.
• Bila digunakan logam pengisi, harus ditambahkan dari luar baik berupa kawat atau batangan, yang akan dilebur oleh panas busur yang timbul antara elektrode dan logam dasar.
Pengelasan busur tungsten gas Pengelasan busur tungsten gas adalah proses penge-lasan busur yang menggunakan elektrode tungsten dan gas mulia sebagai pelindung busur. Pengelasan ini juga dikenal dengan nama pengelasan gas mulia tungsten (tungsten inert gas welding, TIG) atau pengelasan gas mulia wolfram (wolfram inert gas welding, WIG). 21
• Tetapi bila digunakan untuk mengelas pelat tipis kadang-kadang tidak diperlukan logam pengisi.
22
• Tungsten dipilih sebagai elektrode karena memiliki titik lebur tinggi yaitu 3410OC.
PENGELASAN FUSI
PENGELASAN FUSI
Pengelasan busur plasma
• Sebagai gas pelindung biasanya digunakan argon, helium, atau gabungan dari kedua unsur ini.
• Pengelasan busur plasma merupakan bentuk khusus dari pengelasan busur tungsten gas dengan menga-rahkan busur plasma ke daerah las. • Dalam gambar 9.8 terlihat bahwa pemanasan gas dilakukan dengan mengkonsentrasikan busur melalui lubang halus (nosel), dan melalui lubang tersebut dia-lirkan pula gas mulia (misalnya, argon atau campuran argon-hidrogen).
• Pengelasan busur tungsten gas dapat digunakan hampir untuk semua jenis logam dengan berbagai ketebalan, tetapi paling banyak digunakan untuk pengelasan aluminium dan baja tahan karat. • Pengelasan ini dapat digunakan secara manual atau dengan mesin secara automatis.
Kelebihan dari pengelasan ini adalah :
Gambar 10.8 Pengelasan busur plasma
• kualitas las sangat baik, • tidak ada percikan lasn, karena tidak ada logam pengisi yang ditransfer melewati busur, • sedikit atau tidak ada terak karena tidak digunakan fluks. 23
24
• Dalam pengelasan ini juga digunakan gas pelindung seperti argon, argon-hidrogen, dan helium.
4
PENGELASAN FUSI • Suhu plasma sekitar 28.000OC atau lebih besar, cukup panas untuk mencairkan setiap logam yang dikenal. • Panas ini diperoleh akibat terkonstrasinya daya sehingga dihasilkan pancaran plasma dengan densitas energi yang sangat tinggi. • Karena memiliki konsentrasi energi sangat tinggi pada daerah yang kecil, maka busur plasma sering digunakan untuk proses pemotongan logam dengan ketebalan mencapai 100 mm atau lebih.
PROSES PENYAMBUNGAN DENGAN KELING
25
26
Definition: Rivet is a short cylindrical bar with a head integral with it. The cylindrical portion of the rivets is called shank or body and lower portion of shank is known as tail.
CARA PENGELINGAN
Gambar 11. 3
Gambar 11. 1
Gambar 11. 2 Rivets are usually made from steel, brass, alluminum, copper Function: The function of rivets in a joint is to make a connection that has strength and tightness. 27
Gambar 11. 5 Gambar 11. 4 28
METODE RIVET Macam Sambungan Rivet
METODE RIVET Jenis-jenis Rivet 1. Solid Rivets/Paku Keling
1. Sambungan Tumpang. Pelat disambung dengan posisi sambungan tumpangtindih, rivet dipasangkan sepanjang titik tengah kampuh sambungan
2. Sambungan Ujung Ujung-ujung pelat yang akan disambung disatukan, kemudian di sisi belakang sambungan ditambahkan pelat pengikat.
Pada pelat logam yang tipis, paku keling biasanya digunakan dalam keadaan dingin. Namun pada pelat logam yang lebih tebal, paku keling dipanaskan untuk meningkatkan kekuatan sambungan yang dihasilkan. 2. Bifurcated Rivets Merupakan jenis rivet yang konstruksinya terbagi menjadi dua bagian, yaitu bagian ujung (kepala dan batang), dan bagian akhir (pengunci) 3. Blind (Pop) Rivets Merupakan jenis rivet yang tetap dapat digunakan meskipun benda kerja hanya dapat dijangkau dari satu sisi saja
29
30
5
METODE RIVET
METODE RIVET
Jenis-jenis Solid Rivets/Paku Keling
Jenis-jenis Solid Rivets/Paku Keling
1. Snap Rivets Kepala berbentuk bundar. Digunakan pada sambungan yang membutuhkan kekuatan tinggi
3. Mushroom Rivets Kepala berbentuk jamur, digunakan pada lembaran pelat logam tipis.
2. Pan Rivets
4. Flat Head Rivets Kepala berbentuk rata, digunakan untuk menyambung batang yang rata. Dapat pula digunakan untuk menyambung bagian sudut pada lembaran pelat tipis.
Serupa dengan snap rivets, dapat digunakan pada sambungan yang menuntut kekuatan tinggi 31
32
METODE RIVET
METODE RIVET
Jenis-jenis Solid Rivets/Paku Keling
Jenis Blind (Pop) Rivets
5. Countersunk Head Rivets Digunakan pada sambungan yang
Merupakan metode penyambungan yang sangat menguntungkan digunakan pada pekerjaan pembuatan bodi maupun pada pekerjaan perbaikan bodi mobil. Kebanyakan panel bodi hanya dapat dijangkau dari satu sisi saja, sehingga tidak memungkinkan dikerjakan dengan metode kelingan konvensional
menuntut permukaan hasil sambungan rata.
33
34
METODE RIVET
METODE RIVET
Alat Pemasang Blind Rivets
Prosedur Pengelingan
Tang rivet manual
1. Sebelum memasangkan paku keling, pelat yang akan disambung dengan kelingan harus dijepit kuat-kuat dengan cara diklem
Pemasang rivet pneumatik
2. Pada pengelingan dengan pemanasan, lakukan pada temperatur tempa. Proses penyambungan harus selesai sebelum temperatur paku keling menurun kembali
Pemasang rivet hidrolik
35
36
6
METODE SEKRUP (SCREW) Jenis-jenis sekrup
METODE SEKRUP (SCREW) Jenis-jenis sekrup
1. Self-tapping screws.
3. Steel hammer driven screws. Proses pemasangan sekrup jenis ini adalah dengan cara membuat lubang panduan menggunakan bor atau penitik, kemudian sekrup dipasangkan dengan cara dipukul menggu-nakan palu.
Sekrup jenis ini terbuat dari baja keras, didesain untuk menyambung bahan logam
2. Screw nails. Konstruksi sekrup jenis ini menyerupai paku yang bagian batangnya dibuatkan ulir spiral
37
4. Set screws (= Machine Screws) Set screws hampir sama dengan baut, yakni bagian batangnya berbentuk silindris dan berulir.
38
METODE SEKRUP (SCREW) Jenis-jenis sekrup
METODE BAUT Jenis-jenis baut
3. Steel hammer driven screws.
1. Carriage bolts
Proses pemasangan sekrup jenis ini adalah dengan cara membuat lubang panduan menggunakan bor atau penitik, kemudian sekrup dipasangkan dengan cara dipukul menggu-nakan palu.
4. Set screws (= Machine Screws)
Carriage bolts atau juga disebut plow bolts banyak digunakan pada kayu.
2. Flange Bolts
Set screws hampir sama dengan baut, yakni bagian batangnya berbentuk silindris dan berulir.
39
Flange bolts merupakan jenis baut yang pada bagian bawah kepala bautnya terdapat bubungan (flens).
40
METODE BAUT Jenis-jenis baut 3. Hex Bolts
METODE BAUT Jenis-jenis baut 4. Lag Bolts
Ciri umum dari hex bolts adalah bagian kepala baut berbentuk segi enam (hexagonal)
Lag bolts merupakan baut dengan ujung baut berbentuk lancip, menyerupai konstruksi sekrup.
5. Shoulder Bolts Shoulder bolts merupakan baut yang pada umumnya digunakan sebagai sumbu putar.
41
42
7
METODE BAUT
METODE BAUT
Jenis-jenis Mur
Jenis-jenis Mur
1. Mur segi enam (Hexagonal nut)
3. Mur dengan mahkota atau slot pengunci (Castellated & Slotted nut) Finished Hex Nuts
2. Mur segi empat (Square nut)
43
Two Piece Hex Cap Nuts
4. Mur pengunci (Lock nut)
44
METODE BAUT Jenis-jenis Mur
METODE BAUT Jenis-jenis Mur
b. Way (Bi-Way) Reversible Lock Nuts
5. Mur dengan mahkota atau slot pengunci (Castellated & Slotted nut)
6. Mur pengunci (Lock nut)
c. Kep (“K”) Lock Nuts
a. Serrated Flange Lock Nuts 45
46
METODE BAUT Jenis-jenis Mur
METODE BAUT Jenis-jenis Mur f.
d. Nylon Insert Stop Nuts
e. Palnut Regular Type Lock Nuts
47
Palnut Acorn Type Lock Nuts – Open
g. Palnut Tension Nuts
48
8
METODE BAUT Jenis-jenis Mur
h. Palnut Wing Type Lock Nuts
49
FINISH
50
9
