Proses pembentukan sambungan las

SAMBUNGAN LAS

Proses pembentukan sambungan las • Baja yang akan disambung dipanaskan pada ujung-ujung bagian baja yang akan disambung sampai mecapai titik lelehnya • Baja yang telah cair akan menyatu membentuk joint las

P

P

Fillet weld

Fillet weld

P

P

Klasifikasi Sambungan Las Berdasarkan tipe dari las Las sudut/ Fillet weld Las tumpul/ Groove weld

Berdasarkan tipe dari joint/sambungan  Butt, lap, tee, edge or corner

Berdasarkan proses pengelasan  SMAW (shielded metal arc welding)  SAW (submerged arc welding )

68402/61420

Slide # 4

Proses Pengelasan Shielded Metal Arc Welding (SMAW), 

Dalam proses ini busur las melintasi celah antara elektroda dan logam dasar, pengelasan terjadi dengan pemanasan bagian yang terhubung dan menyetorkan bagian elektroda ke logam dasar yang mencair.

• Terbentuk

sebuah lapisan perisai/pelindung dari hasil campuran elektroda dan logam cair untuk mencegah logam cair tadi menguap sebelum dingin

• Elektroda dipindahkan keseluruh lintasan sambungan dan ketebalan las sangat bergantung pada jumlah lintasan elektroda yang diberikan saat proses pengelasan

• Las SMAW biasanya digunakan secara manual dilapangan 68402/61420

Slide # 5

Proses Pengelasan Submerged Arc Welding (SAW) 

Biasanya prosesnya dilakukan secara otomatis atau semiotomatis.



Ujung elektroda dipenetrasikan ke logam dasar yang akan disambung sehingga membentuk lapisan pelindung



Kekuatan jenis las ini hasilnya lebih kuat dibandingkan SMAW



Digunakan pada proses pengelasan dipabrik, misal pada pembuatan pipa, dan profil lain

68402/61420

Slide # 6

Konsep pengleasan

 Beberapa proses pengelasan lainnya yang juga digunakan; (proses dipabrik), antara lain ; gas shielded metal arc, flux cored arc, and electro-slag welding.  Kontrol kualitas pengelasan sulit diprediksi, sebab tergantung adanya cacat dibawah permukaan las, adanya gelembung gas serta pelaksanaan yang kurang sempurna (pada proses SMAW)

 Welders (yang melakukan pekerjaan pengelasan) harus memiliki sertifikat welder, dan untuk pekerjaan khusus diperlukan teknik pengawasan dengan menggunakan radiography or ultrasonic testing. 68402/61420

Slide # 7

TIPE SAMBUNGAN LAS

TIPE SAMBUNGAN LAS

Kondisi Batas Kondisi batas pada kekuatan sambungan las adalah kondisi fracture (patah) Kondisi leleh bukan faktor yang menentukan karena deformasi yang terjadi pada sambungan las saat leleh tidak terjadi dan tidak mempengaruhi performance struktur.

Perencanaan sambungan las 

Las sudut sering digunakan dan dipakai pada semua struktur.



Tebal las biasanya berukuran 1 mm dan kelipatannya.



Las sudut dapat dibebani pada berbagai arah geser, tekan atau tarik. Oleh karena itu las tersebut selalu gagal pada geser



Kegagalan geser pada las sudut terjadi sepanjang bidang kritis las yang dilalui. L

Throat = a x cos45o = 0.707 a

a

Failure Plane a

L – length of the weld a – size of the weld

Perencanaan sambungan las 

Teg. geser dari las sudut sepanjang L yang menerima beban P yakni fv =



P 0.707 a L w

Kapasitas geser las adalah Rn dimana ;

Rn = f w  0.707  a  L w Rn = 0.75  f w  0.707  a  L w 

dimana  = 0.75

Dimana fw = teg.geser ultimit electroda = 0,6 x kuat tarik electroda las (tergantung pada electrode yang digunakan pada proses SMAW)

• Kuat tarik dari electroda las antara lain

; 413, 482, 551, 620, 688, 758, atau

827 MPa. • Terminologi standar electrode las yang dipakai adalah E60XX, E70XX,

E80XX, dan seterusnya.

Perencanaan sambungan las E – electrode 70 – tensile strength of electrode (ksi) = 482 MPa XX – type of coating 

Kekuatan dari electroda diperhitungkan dari base metal dipakai.

• Jika teg.leleh (y) base metal  413 - 448 MPa, dipakai elektroda E70XX. • Jika teg.leleh (y) base metal  413 - 448 MPa, dipakai elektroda E80XX. 

E70XX adalah electroda yang paling banyak digunakan untuk las sudut yang dibuat dengan proses SMAW.

Las Sudut  Lebih kuat menahan tarik atau tekan dibandingkan menahan geser Concave Surface

Convex Surface Leg

Throat

Unequal leg fillet weld

Leg Leg

Throat

Leg

 Penyebutan las sudut : 12 mm SMAW E70XX: lasa sudut dengan tebal las 12 mm, dibentuk dengan Shielded Metal Arc Welding Process, dengan pengisi elektroda kuat tarik minimum 70 ksi. 9 mm-by-12 mm SAW E110XX: las sudut ukuran kaki tidak sama, dibentuk dengan Submerged Arc Metal process, dengan pengisi logam elektroda kuat tarik minimum 758 MPa.

 Teg.geser

las sudut = beban / luas bidang patahan

geser  Kondisi batas las sudut ditentukan oleh : (1) Patahan geser pada lintasan kritis atau kuat geser las

Vn  f wte Lw

Untuk kaki las sudut yang sama (equal):

Vn   f w (0.707a) Lw Misalkan elektroda las E70XX, mempunyai tegangan geser las sebesar

• fw = 0.60 FEXX

 fw = 0.75 x 0.60 x 482 = 217 MPa

(2) Kemampuan geser base metal atau pelat : Rn = 0.9 x 0.6 Fy x Luas base metal yang menerima geser dimana Fy = Teg.leleh pada base metal.

Contoh T

Plan

Elevation

Kuat geser las menerima beban adalah :

Vn = 0.75 x (0.707 a) x Lw x fw 

>T

Dalam kasus desain lebih menguntungkan untuk menentukan kekuatan las per meter panjang

Batasan dimensi sambungan las 

Minimum size (amin) Tergantung pada tebal pelat yang paling tipis pada sambungan



Maximum size (amax) Tergantung pada pelat yang paling tipis pada sambungan :  Untuk pelat dengan tebal  6 mm, amax = 6 mm.  Untuk pelat dengan tebal  6 mm, amax = t – 2 mm.



Minimum length (Lw)

Panjang las Length (Lw)  4 a ; sebaliknya, aeff = Lw / 4 a = tebal las Las sudut yang terputus-putus : Lw-min = 4 a dan atau 38 mm. 

Maximum effective length Jika Lw < 100 a, maka panjang las efektif (Lw-eff) = Lw Jika Lw < 300 a, maka panjang las efektif (Lw-eff) = Lw (1.2 – 0.002 Lw/a) Jika Lw > 300 a, maka panjang las efektif (Lw-eff) = 0.6 Lw



Pemutusan las

• Lap joint – pemutusan las sudut pada jarak > a dari ujung. • Pengait las pada daerah sudut harus > 2 a

SNI 03-1729-2002 ; Halaman-107

Pedoman Perencanaan las Sudut  Dua tipe las sudut yang digunakan  Shielded Metal Arc Welding (SMAW)

teff  0.707 a

0.707 a

a

 Automatic Submerged Arc Welding (SAW)

teff  a

68402/61420

Slide # 19

Simbol Las (American Welding Society AWS) 10

12

200

Fillet weld on arrow side. Weld’s leg size is 10 mm. Weld size is given to the left of the weld symbol. Weld length (200 mm) is given to the right of the symbol

75@125

Fillet weld, 12 mm size and 75 mm long intermitten welds 125 on center, on the far side 6

10

200

Field fillet welds, 6 mm in size and 200 mm long, both sides.

50@150

Fillet welds on both sides, staggered intermitten 10 mm in size, 50 mm long and 150 mm on center Weld all around joint Tail used to reference certain specification or process

Pedoman Perencanaan Las Sudut 0.707 a

a

 Perencanaan las sudut diambil nilai terkecil dari kondisi berikut  Weld material strength

Pu _ Weld   ( 0.707 a Lweld f w )

  0.75

&

f w  0.6 FExx

Electrode

FEXX (MPa)

E70XX

482

E80XX

551

 Base Metal Strength

Pu _ BM   ( tbase Lweld 0.6FY )

  0.9

Kondisi batas leleh

Pedoman Perencanaan Las Sudut  Kekuatan las akan meningkat jika gaya yang bekerja tidak pararael pada las P u _ weld   (0.707 a Lweld f w )



f w 0.6 FExx 1  0.5 sin1.5 



  0.75 Maksimun ukuran las, t-max if tbase  6 mm 6 mm t weld _ max   tbase  2 mm if tbasemetal  6 mm Minimum ukuran las, t-min

tweld _ min  tthinner part



Contoh : Perencanaan kekuatan sambungan Las  Tentukan kemampuan batang tarik pada sistem sambungan seperti tergambar. Batang tarik adalah pelat persegi ukuran 100x10 mm dilas pada pelat sambung tebal 15 mm dengan memakai elektroda E70XX.  Pertimbangkan batang tarik tersebut pada kondisi leleh dan patah. Periksa juga kuat geser las dan base metal disekitar pelat dengan Fy = 573 MPa. t = 15 mm

100 mm x 10 mm 125 mm 12 mm

12 mm 125 mm

Contoh : Perencanaan kekuatan sambungan Las Step I. Periksa batasan dimensi dari las tmin = 10 mm (batang tarik) tmax = 15 mm (pelat sambung) oleh karena itu, amin = 5 mm amax = 10 mm – 2 mm = 8 mm Ukuran kaki las, a = 6 mm

..............OK!

Lw-min = 4 x 6 = 24 mm dan atau 38 mm

..............OK!

Panjang las = 125 mm, dimana > Lmin.

...............OK!

Panjang kait las pada ujung pelat - minimum = 2 a = 12 mm

.......OK!

Contoh : Perencanaan kekuatan sambungan Las Step II. Hitung kuat geser las Kuat geser las

= x 0.707 x a x 0.60 x FEXX x Lw = 0.75 x 0.707 x 6 x 0.60 x 482 x 250/1000 = 230 kN

Step III. Hitung kuat geser base metal Rn = 0.9 x 344 x 100 x 10/1000 = 310 kN

.................tension-yield

Contoh : Perencanaan kekuatan sambungan Las Step IV : Kuat tarik pelat Rn = 0.75 x Ae x Fu

- tension fracture

dimana ; Ae = U A (luas penampang tarik efektif) Ae = Ag = 100 x 10 = 1000 mm

Fu = teg.tarik ultimit pelat = 597 MPa Maka : Rn = o,75 x 1000 x 448 /1000 = 336 kN

 Beban tarik yang dapat ditaham oleh sistem sambungan tersebut adalah sebesar 230 kN.  Las kait pada pojok sambungan tidak termasuk dalam hitungan ini.

Sambungan las menerima momen 

Diasumsikan bahwa rotasi pada bidang patahan sambungan las terjadi disekitar pusat elastis las. Perbedaan dengan sambungan baut adalah pada sambungan las kekuatannya dihitung sebagai per-satuan panjang las.

F

M d

e 

Tegangan geser pada las akibat momen, M adalah

f2 

Md J

M = momen yang bekerja pada pusat elastis las, d = jarak terjauh dari pusat elastis las J = momen inersia polar dari las

Sambungan las menerima momen dan geser 

Tegangan akibat momen, M adalah

M Fe

J  Ix  Iy f2 

atau diasumsikan teff = 1 mm

Md J

f2x 

Perhitungan harus dilakukan untuk t

&

M y J

f2 y 

M x J

eff

 0.707 w

Sambungan las menerima momen dan geser 

Tegangan akibat gaya geser terpusat adalah

f1x  

Fx Aweld

f1 y 

Fy Aweld

Tegangan total pada las adalah

fx 

f1x  f 2 x

fv 

fy 

&

f1 y  f 2 y

f x  f y   Rn _ weld 2

2

Perencanaan sambungan las akibat momen dan geser  Tentukan ukuran las yang diizinkan untuk sambungan “bracket” seperti tergambar. Beban mati yang bekerja 50 kN dan beban hidup 120 kN secara terpusat (lihat gambar). Digunakan mutu baja A36 untuk bracket dan mutu baja A992 untuk kolom.

Hitung untuk tebal las teff = 25 mm

250 mm

D = 50 kN L = 120 kN 300 mm

15 mm PL

200 mm

Perencanaan sambungan las akibat momen dan geser Step I : Hitung beban ultimit: Pu = 1.2D + 1.6L = 1.2(50)+1.6(120) = 252 kN Step II: Hitung tegangan las akibat gaya geser : f1 y 

252 1000  360 N/mm 200  300  200

Step III: Hitung titik berat sambungan las: x (700)  200(100)(2) or x  57.1 mm

Step IV: Hitung momen lentur pada titik berat las: e = 250+ 200 – 57.1 = 392.9 M = Pe = 252(392.9)=99011 kN-mm.

Perencanaan sambungan las akibat momen dan geser Step V: Hitung momen inersia total sambungan las /tebal las: Ix = 1(300)3 (1/12)+2(200)(150)2=11.25×106 mm4 Iy = 2 {(200)3 (1/12)+(200)(100-57.1)2 }+ 300(57.1)2=3.05×106 mm4 J = Ix + Iy = (11.25 + 3.05)×106 = 14.3×106 mm4

Step VI: Hitung tegangan kritis pada las (ambil jarak terjauh las terhadap titik beratnya): 99011(150) 1000  1039 N/mm 6 J 14.3 10 M x 99011(200  57.1) 1000    989 N/mm 6 J 14.3 10

f2x  f2 y

fv 

M y



f 22x   f1 y  f 2 y   (1039) 2  (989  360) 2  1703 N/mm 2

68402/61420

Slide # 32

Perencanaan sambungan las akibat momen dan geser Step VII: Periksan tegangan geser pada base metal Kapasitas geser pada kaki las : ΦRn = (0.9)0.6Fyt = 0.9(0.6)(248)(15) = 2009 N/mm

Kontrol Kekuatan geser pada sambungan las: 2009 N/mm > 1703 N/mm (OK).

Step VIII: Hitung tebal kaki las , asumsi Fw = 0.6FEXX a

Rn

 (0.707) FW



1703  11.1 mm 0.75(0.707)(0.6  482)

 pakai tebal kaki las sudut 12 mm dengan E70XX