Pengelasan MIG & TIG

TEKNIK MANUFAKTUR 3

LAPORAN PERSENTASI

Oleh     :

Gerson Kermite       21131010

Jeni Andria            2113101045

Bangun Setyo. N     21131010

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI

BANDUNG

PENDAHULUAN

A.    Las Listrik TIG

Pengelasan ini pertama kali ditemukan di USA (1940), berawal dari pengelasan paduan untuk bodi pesawat terbang.

Prinsip : Panas dari busur terjadi diantara 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 dengn air yang bersirkulasi.

Pembakar las TIG terdiri dari :

1) Penyedia arus

2) Pengembali air pendingi,

3) Penyedia air pendingin,

4) Penyedia gas argon,

5) Lubang gas argon ke luar,

6) Pencekam elektroda,

7) Moncong keramik atau logam,

8) Elektroda tungsten,

9) Semburan gas pelindung.

Keuntungan : Digunakan untuk Alloy Steel, Stainless Steel maupun paduan Non Ferrous: Ni, Cu, Al (Air Craft). Disamping itu mutu las bermutu tinggi, hasil las padat, bebas dari porositas dan dapat untuk mengelas berbagai posisi dan ketebalan.

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 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.

Kelemahan.

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.

B.     Las Listrik MIG/GMAW

GMAW (gas metal arc welding) mulai dikenalkan di dunia industry pada tahun 1940-an. Di awal tahun 1950 yang diperkarsai oleh Lyubavshkii and Novoshilov, melakukan pengembangan GMAW dengan menggunakan diameter elektroda yang lebih besar dan gas pelindung yang digunakan adalah karbon dioksida CO2.  Pengembangan ini menghasilkan percikan elektroda yang tinggi,dan panas pada benda kerja yang sedang. Di akhir tahun1950 terjadi perkembangan dibidang teknologi power source, dan perkembangan diameter elektroda yang digunakan semakin kecil 0.035" - 0.062" (0.9 - 1.6 mm).  Perkembangannya dari tahun ke tahun mengalami peningkatan, dengan kemajuan teknologi saat ini GMAW dapat diaplikasikan pada Proses Pengelasan dengan Sistem Otomasi (robot).

GMAW  (Gas Metal Arc Welding) merupakan proses penyambungan dua buah logam atau lebih yang sejenis dengan menggunakan bahan tambah yang berupa kawat gulungan dan gas pelindung melalui proses pencairan. Gas pelindung dalam proses pengelasan ini berfungsi sebagai pelindung dari proses oksidasi, yaitu pengaruh udara luar yang dapat mempengaruhi kualitas las. Gas yang digunakan dalam proses pengelasan ini dapat menggunakan gas argon, helium, argon+helium dsb. Penggunaan gas juga dapat mempengaruhi kualitas la itu sendiri.

Keuntungan

Proses pengelasan GMAW dapat dikerjakan secara semi-otomatis atau otomatis. Asap dan percikan las pada GMAW hubungan singkat lebih sedikit dibandingkan dengan SMAW, juga tidak ada slag yang harus dibersihkan setelah pengelasan selesai. Kecepatan pengelasan dan laju pengisian sama atau bisa lebih besar dari pada SMAW. Larutan logam las umumnya lebih rendah karena penetrasi GMAW lebih dangkal. Dengan panas masukan rendah dan penetrasi yang dangkal, logam-logam tipis lebih mudah disambung dan sambungan yang memiliki celah root lebih lebar akan lebih mudah dilas. Pada fabrikasi pipa-pipa di bengkel, root pass bermutu tinggi dapat dikerjakan lebih cepat pada berbagai posisi dan pada umumnya dengan biaya lebih rendah.

GMAW spray transfer dan globular transfer mempunyai kawah las yang lebih mudah dilihat, sama halnya dengan las busur teknik hubungan singkat (short circuiting arc) tetapi tanpa slag. Karena tidak ada flux dan relatif sedikit jumlah deoxidizer yang diberikan pada kawat, lebih sedikit pekerjaan membersihkan yang diperlukan setelah pengelasan selesai. Keseragaman panjang busur dipertahankan dengan cara membuat sumber listrik memiliki tegangan konstan. Proses las GMAW mempunyai laju pengisian lebih besar pada pengelasan paduan-paduan ferrous dan non-ferrous. Proses ini cocok dipergunakan pada las kampuh dan pengelasan untuk membuat lapisan anti karat pada stainless steel, nickel based alloys dan paduan-paduan tembaga seperti aluminum bronze.

Kelemahan.

Peralatan las GMAW lebih mahal, dan lebih rumit dalam pemasangan dan perawatan, dibandingkan dengan SMAW. Biaya kawat las dan shielding gas bisa menjadi lebih mahal dibandingkan dengan elektroda terbungkus, tetapi hal ini bisa diimbangi karena produktivitas yang tinggi dan sedikitnya pemborosan.

Shielding gas pada pengelasan GMAW dapat terganggu karena pengaruh tiupan angin, sehingga harus diambil tindakan pencegahan apabila kecepatan angin lebih dari 5 mph. Pelindung angin atau tirai khusus dapat dipakai untuk menahan atau mengurangi tiupan angina, sehingga kecepatannya cukup rendah untuk menjaga shielding gas secara memadai. Memperbesar aliran gas untuk mengimbangi pengaruh tiupan angin yang berlebihan, akan menimbulkan masalah lain yang lebih buruk, karena akan timbul turbulensi disekitar busur yang akan menarik udara disekitarnya.

GMAW memerlukan ruang gerak yang lebih besar terhadap benda kerja karena pengaruh ukuran welding gun dan nozzle. Pada umumnya alat pengumpan kawat harus ditempatkan sedekat mungkin dengan benda kerja. Short-circuiting welding dapat dipakai untuk mengelas root pass dengan cara butt weld atau sambungan bercabang tetapi harus dikontrol ketat saat melakukan fill pass, karena ada resiko non-fusion atau cold lap. Ketika melakukan fill pass pada pengelasan pipa dengan cara butt weld, pengelasan hanya dilakukan dengan cara las naik yaitu antara posisi jam 10 dan jam 2, dimana pipa bisa ditahan tetap oleh kuda-kuda penyangga (posisi 5G) atau diputar (1G). Proses pengelasan ini tidak cocok dikerjakan pada fillet weld apabila tebal logam lebih dari 1/4 inch, dan pada umumnya tidak digunakan untuk fabrikasi pressure vessel, tangki atau palang-palang struktur. Lack of fusion yang terletak diantara lapisan-lapisan las sukar dideteksi dengan radiography dan karena pengaruh kontrol yang buruk dari proses hubungan singkat ini, masalah LOF menjadi cukup berat, sehingga membuat beberapa fabrikator meninggalkan proses pengelasan ini. Dibandingkan dengan proses las SMAW, pengelasan short-circuiting butuh kebersihan, dan kelurusan sambungan serta penggerindaan tack weld yang lebih baik guna mendapatkan hasil pengelasan root pass bermutu tinggi.

LOF tidak akan menjadi masalah jika panas masukan dibuat lebih tinggi pada GMAW spray transfer atau globular transfer. Pada GMAW spray transfer, terdapat radiasi busur yang banyak. Hal ini tidak menyenangkan bagi juru las dan membuat proses ini lebih cocok untuk las otomatis pada beberapa aplikasi. Pengelasan GMAW spray transfer terbatas pada pengelasan posisi datar dan horizontal saja karena kawah las lebih besar.

Gamabar 1. Proses Pengelasan MIG/GMAW

Gamabar 2. Bagian Busur Las

C.    RETAK PADA DAERAH LAS DAN CARA PENANGGULANGAN

Retak pada daerah Las

Retak las dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu retak dingin dan retak panas. Retak dingin adalah retak yang didaerah las pada suhu dibawah suhu transformasi martensit yang tingginya kira kira 300 C, retak Panas adalah retak terjadi pada suhu diatas 550 C.

Retak dingin dapat terjadi tidak hanya terjadi pada daerah HAZ tetapi juga pada logam las. Retak dingin utama pada daerah ini adalah retak bawah manic las, retak akar dan retak kaki, sedangkan retak dingin pada logam las biasanya adalah retak memanjang dan retak melintang

Retak panas dibagi dalam dua kelas yaitu retak karena pembebanan tegangan pada daerah pengaruh panas yang tejadi pada suhu ntara 550 C-700 C dan retak yang terjadi pada suhu diatas 900 C yang terjadi pada peristiwa pembekuan logam las.

Penyebab retak las dan cara menaggulanginya

1) Retak dingin dibawah pengaruh panas (HAZ)

Retak dingin dibawah pengaruh panas atau HAZ biasanya terjadi antara beberapa menit sampai 48 jam sesudah pengelasan. Karena itu retak ini disebut juga retak lambat

Retak dingin disebabakan oleh tiga hal:

Ø Struktur dari daerah pengaruh panas

Ø Hidrogen difusi didaerah las

Ø Tegangan

a) Struktur daerah pengaruh panas (HAZ) Struktur dari daerah pengaruh panas ditentukan oleh komposisi kimia dari logam induk dan kecepatan pendinginan dari daerah las

b) Hidrogen difusi dalam daerah las: Retak las juga dipengaruhi oleh adanya difusi dari logam las kedalam daerah pengaruh panas pada waktu logam las masih cair logam ini menyerap hidrogen dengan jumlah besar dan dilepaskan dengan cara difusi pada suhu rendah.

c) Tegangan: Tegangan yang dapat mempengaruhi terjadinya retak las adalah tegangan sisa dan tegangan termal. Tegangan sisa banyak sekali tergantung pada rancangan las, proses pegelasan yang digunakan dan pengawasanya.

d) Cara menghindari retak las: Sebab utama dari retak las adalah terbentuknya struktur martensit pada daerah HAZ, terjadinya hidrogen difusi pada logam las dan besarnya tegangan yang bekerja pada daerah las.

Usah usaha penaggulangan retak las dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Sejauh mungkin menggunakan baja dengan harga C dan P rendah, sehingga terbentuknya struktur martensit pda daerah HAZ dapat dihindari

2. Sedapat mungkin menggunakan elektroda dengan fluks yang mempunyai kada hidrogen rendah

3. Menghilangkan kristal air yang terkandung dalam fluks basa yang sering digunakan dalam las busur rendam

4. Elektroda elektroda yang akan digunakan harus dipanggang lebih dahulu dan penyimpananya harus sedemikian rupa sehingga elektroda yang sudah dipanggang tersebut tidak menyerap uap air

5. Sebelum mengelas, pada daerah sekitar kampuh harus diersihkan dari air, karat, debu, minyak dan zat organik yang dapat menjadi sumber hidrogen.

6. Penggunaan CO2, sebagai gas pelindung akan sangat mengurangi terjadinya difusi hydrogen

7. Untuk melepaskan kadar hydrogen difusi dapat digunakan las dengan masukan panas tinggi, atau dilakukan pemanasan mula dan penahanan suhu lapisan las yang dapat memperlambat pendinginan

8. Penurunan kadar hydrogen difusi dapat juga dilakukan dengan perlakuan panas

9. Menghindari pengelasan pada waktu hujan atau ditempat dimana daerah las dapat kebasahan

10. Tegangan yang terjadi pada daerah las harus diusahakan serendah mungkin dengan pemilihan dan pengawasan rancangan dan cara pengelasanya yang tepat.

2) Retak lamel

Pada kontruksi kerangka yang besar seperti bangunan laut, biasanya digunakan pelat tebal sehingga pada daerah las terjadi tegangan yang besar pula. Karena tegangan ini kadang kadang terjadi berumpak yang menjalar sepanjang butiran bukan yang ada didalam baja.

3) Retak lintang pada log alas

Retak ini biasanya terjadi dengan arah tegak lurus atau melintang terhadap garis las terjadinya karena adanya hidrogen difusi yang keluar dari fluks atau pembungkus elektroda

4) Retak pada daerah las karena proses pembebasan tegangan

Retak yang terjadi karena perlakuan perlakuan panas sesudah pengelasan adalah retak karena poses anil pembebasan tegangan

5) Retak panas

Retak panas biasanya terjadi pada waktu logam las mendingin setelah pembeluan selesai. Retak ini terjadi karena adanya tegangan yang timbul yang disebabkan oleh penyusutan dan sifat baja yang ketangguhanya turun pada suhu sedikit dibawah suhu pembekuan.

D.    ARUS LISTRIK

TIG/GTAW.

      Mesin las AC/DC merupakan mesin las pembangkit arus AC/DC yang digunakan di dalam pengelasan las gas tungsten. Pemilihan arus AC atau DC biasanya tergantung pada jenis logam yang akan dilas.

MIG/GMAW.

Proses pengelasan GMAW menggunakan arus searah (DC) dengan posisi elektroda pada kutub positif, hal ini sering disebut sebagai polaritas terbalik. Polaritas searah jarang digunakan dalam proses pengelasan dikarenakan dalam proses ini transfer logam tidak terjadi secara sempurna.