14
4. Pengaruh panas pengelasan pada paduan aluminium Panas pengelasan pada paduan aluminium akan menyebabkan terjadinya
pencairan sebagian, rekristalisasi, pelarutan padat atau pengendapan, tergantung pada tingginya suhu pada daerah las. Karena perubahan struktur ini biasanya
terjadi penurunan kekuatan korosi dan kadang-kadang daerah las menjadi getas. Struktur mikro daerah HAZ dari paduan dapat diperlaku-panaskan ditunjukkan
pada gambar 2.5
Gambar 2.5 Struktur Mikro Daerah Las Dari Aluminium yang Dapat Diperlaku- Panaskan Harsono Wiryosumarto2000
Pada paduan yang dapat dikeras endapkan, akan terjadi butir-butir endapan yang kasar sehingga pada daerah ini terjadi penurunan kekuatan dan ketahan
korosi yang paling besar. Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa makin besar masukan panas makin besar pula sifat-sifat mekanik yang baik. Harsono
Wiryosumarto 2000
2.2 Pengelasan 2.2.1 Ruang Lingkup Dan Defenisi Pengelasan
Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam konstruksi sangat luas, meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, bejanan tekan, pipa pesat, pipa
saluran, kendaraan rel dan sebagainya. Di samping untuk pembuatan, proses las dapat juga dipergunakan untuk
reparasi misalnya untuk mengisi lubang-lubang pada coran, membuat lapisan keras pada perkakas, mempertebal bagian-bagian yang sudah aus dan macam-
macam reparasi lainnya. Pengelasan bukan tujuan utama dari konstruksi, tetapi hanya merupakan sarana untuk mencapai ekonomi pembuatan yang lebih baik.
Universitas Sumatera Utara
15
Karena itu rancangan las dan cara pengelasan harus betul-betul memperhatikan kesesuaian antara sifat-sifat las dengan kegunaan konstruksi serta keadaan di
sekitarnya. Harsono, 2000 Pengelasan welding adalah salah satu teknik penyambungan logam
dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam tambahan dan menghasilkan
sambungan yang kontinu. Dari definisi tersebut terdapat empat kata kunci untuk menjelaskan definisi pengelasan yaitu mencairkan sebagian logam, logam pengisi,
tekanan dan sambungan kontinu. Dari definisi diatas, proses pengelasan dapat dibuat skemanya sebagai berikut:
Gambar 2.6 Skema Definisi Proses Pengelasan Sonawan , 2006
Berdasarkan definisi dari DIN Deutsche Industrie Norman las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan
dalam keadaan lumer atau cair. Dari defines tersebut dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa las adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan
menggunakan energi panas Wiryosumarto, 2000 Las welding adalah suatu cara untuk menyambung benda padat dengan
jalan mencairkannya melalui pemanasan. Untuk berhasilnya penyambungan diperlukan beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, yakni:
- Bahwa benda padat tersebut dapat cairlebur oleh panas
- Bahwa antara benda-benda padat yang disambung tersebut terdapat
kesesuaian sifat lasnya sehingga tidak melemahkan atau mengagalkan sambungan tersebut
- Bahwa sara-cara penyambungan sesuai dengan sifat benda padat dan
tujuan penyambungannya Widharto, 2006
Universitas Sumatera Utara
16
2.2.2 Sejarah Pengelasan
Berdasarkan penemuan benda-benda sejarah dapat diketahui bahwa teknik penyambungan logam telah diketahui sejak dari zaman prasejarah,
misalnya pembrasingan logam paduan emas-tembaga dan pematrian paduan timbal-timah. Menurut keterangan yang didapat telah diketahui dan dipraktekkan
dalam rentang waktu antara tahun 4000 sampai 3000 SM. Sumber energi panas yang dipergunakan pada waktu itu diperkirakan dihasilkan dari pembakaran kayu
atau arang Wiryosumarto, 2000 Setelah energi listrik dapat dipergunakan dengan mudah, teknologi
pengelasan maju dengan pesat sehingga menjadi suatu teknik penyambungan yang mutakhir. Cara-cara dan teknik-teknik pengelasan yang banyak digunakan
pada waktu itu seperti las busur, las resistansi listrik, las termit dan las gas, pada umumnya diciptakan pada akhir abad ke-19 Wiryosumarto, 2000.
Alat-alat dari busur dipakai secara luas setelah alat tersebut digunakan dalam praktek oleh Benardes dalam tahun 1985. Dalam penggunaan yang pertama
ini Bernades memakai elektroda yang dibuat dari batang karbon atau grafit. dengan mendekatkan elektroda ke dalam logam induk atau logam yang akan dilas
sejarak kira-kira 2 mm, maka terjadi busur listrik yang merupakan sumber panas dalam proses pengelasan. Karena panas yang timbul, maka logam pengisi yang
terbuat dari logam yang sama dengan logam induk mencair dan mengisi tempat sambungan. Dalam tahun 1989, Zerner mengembangkan cara pengelasan busur
yang baru dengan menggunakan busur listrik yang dihasilkan oleh dua batang karbon. Dengan cara ini busur yang dihasilkan ditarik ke logam dasar oleh gaya
elektromagnet sehingga terjadi semburan busur yang kuat Wiryosumarto, 2000. Slavianoff dalam tahun 1892 adalah orang pertama yang menggunakan
kawat logam elektroda yang turut mencair karena panas yang ditimbulkan oleh busur listrik yang terjadi. Dengan penemuan ini maka elektoroda disamping
berfungsi sebagai penghantar dan pembangkit busur listrik juga berfungsi sebagai logam pengisi. Kemudian Kjellberg menemukan bahwa kualitas sambungan las
menjadi lebih baik bila kawat elektroda logam yang digunakan dibungkus dengan terak. Penemuan ini adalah permulaan dari penggunaan las busur dengan
Universitas Sumatera Utara
17
elektroda yang terbungkus yang sangat luas penggunaannya pada waktu ini Wiryosumarto, 2000.
Gambar 2.7 Perkembangan Cara Pengelasan Wiryosumarto , 2000
2.2.3. Klasifikasi Pengelasan
Hingga saat ini terdapat sekitar 35 jenis pengelasan yang diciptakan oleh manusia. Dari keseluruhan jenis tersebut hanya dua jenis yang paling popular di
Indonesia, yakni pengelasan dengan menggunakan busur nyala listrik shielded metal arc weldingSMAW, dan las karbit oxy acetylene weldingOAW. Di
beberapa kegiatan industri yang mempergunakan teknologi canggih di Indonesia, telah dipakai jenis TIG tungsten inert gas welding, MIG metal gas welding atau
CO2 welding, las tahan listrik electric resistance weldingERW, las busur terbenam submerged arc weldingSAW Widharto, 2006.
2.2.4. Jenis-Jenis Pengelasan
1. Las berdasarkan panas tenaga listrik
a. SMAW shielded metal arc welding, yaitu las busur nyala listrik
terlindung, adalah pengelasan dengan memperguakan busur nyala listrik sebagai sumber panas pencair logam. Jenis las ini yang paling lazim
Universitas Sumatera Utara
18
dipakai di mana-mana untuk hamper semua keperluan pengelasan. Untuk keselamatan kerja maka tegangan yang dipakai hanya 23 – 45 volt saja,
sedang untuk pencairan pengelasan dipakai arus listrik hingga 500 ampere. Untuk mencegah oksidasi reaksi dengan O
2
, bahan penambah las elektroda dilindungi dengan selapis zat pelindung flux atau slagyang
sewaktu pengelasan ikut mencair. Karena berat jenisnya lebih ringan dari bahan metal yang dicairkannya, maka caran flux teresebut mengapung di
atas cairan metal tersebut, sekaligus mengisolasi metal tersebut untuk beroksidasi dengan udara luar, dan sewaktu mendinginmembeku, flux
tersebut juga ikut membeku dan tetap melindungi metal dari reaksi oksidasi Widharto, 2006.
Gambar 2.8 SMAW shielded metal arc welding, Widharto, 2006.
b. SAW submerged arc welding, yaitu las busur terbenam, adalah
pengelasan dengan busur nyala listrik. Untuk mencegah oksidasi cairan meta dan metal tambahan, digunakan butir-butir flux atau slag, sehingga
busur nyala terpendam di dalam urugan butir-butir tersebut. Karena panas busur-nyala, butir-butir flux mencair dan melapisi cairan metal guna
menghindari oksidasiWidharto, 2006.
Universitas Sumatera Utara
19
Gambar 2.9 SAW Submerged Arc Welding, Sonawan , 2006
c. ESW electroslag welding, yaitu pengelasan busur terhenti.
Pengelasan ini sejesnis dengan SAW namun bedanya demikian busur nyala mencairkan flux, busur terhenti dan proses pencairan flux
berjalan terus dan menjadi bahan pengantar arus listrik konduktif, sehingga elektroda terhubungkan dengan benda yang dilas melalui
konduktor tersebut. Panas yang dihasilkan dari tahanan terhadap arus listrik melalui cairan fluxslag cukup tinggi untuk mencairkan bahan
tambahan las dan bahan dasar yang di las. Karena volume slag dan cairan las sangat besar, maka jenis pengelasan ini hanya dipakai untuk
pengelasan datar flat saja. Pada awal dan akhir pengelasan dipasang suatu penampung untuk memberikan waktu cukup untuk bagi flux
untuk mencair cukup banyak dan menciptakan suatu cairan slag yang konduktif Widharto, 2006.
Gambar 2.10 Electro Slag WeldingSonawan , 2006
Universitas Sumatera Utara
20
d. Stud welding, yaitu las baut pondasi, berguna untuk menyambung
bagian suatu konstruksi baja dengan bagian yang terdapat didalam beton baut angker, shear connector dan lain-lain. Pengelasan
dilaksanakan dengan menmpergunakan tang las khusus. Sebelum dilas, semua bahan harus bersih dari karat, cat, galvanis, cadmium plating,
minyak dan lain-lain. Sewaktu pengelasan, tang las welding gun harus dijaga pada posisi tetap hingga jalur las mendingin. Jenis
elektoda harus hydrogen kandungan air rendah, bergaris tengah 532 atau 316 inchi Widharto, 2006.
e. ERW electric resistance weld, yaitu las tahanan listik. Dengan
tahanan yang besar, panas yang dihasilkan oleh aliran listrik menjadi sedemikian tingginya sehingga mencairkan logam yang akan dilas.
Contohnya pengelasan pelat-pelat dinding pesawat Widharto, 2006. f.
EBW electron bearn welding, las pemboman electron, adalah suatu pengelasan yang pencairan disebabkan oleh panas yang dihasilkan dari
suatu berkas loncatan electron yang dikonsentrasikan dimanfaatkan dan diarahkan pada benda yang dilas. Pengelasan dilaksanakan di
dalam ruang hampa, sehingga menghapus kemungkinan oksidasi atau kontaminasi dengan zat kimia lainnya Widharto, 2006.
2. Las berdasarkan Panas dari Kombinasi Busur Nyala Listrik dan Gas Kekal
a. GMAW gas metal arc welding, yaitu pengelasan dengan gas. Nyala
yang dihasilkan berasal dari busur nyala listrik, yang dipakai sebagai pencair metal yang dilas dan metal penambah. Sebagai pelindung
oksidasi dipakai gas pelindung yang berupa gas kekal inert atau CO
2
oleh karena jenis las ini disebut pula CO
2
welding Widharto, 2006.
Gambar 2.11 Gas Metal Arc Welding Sonawan , 2006
Universitas Sumatera Utara
21
b. GTAW gas tungsten arc welding atau TIG tungsten inert gas
welding, adalah pengelasan dengan memakai busur nyala yang dihasilkan oleh elektroda tetap terbuat dari tungsten. Sedangkan
sebagai bahan penambah terbuat dari bahan yang sama atau sejenis dengan bahan yang dilas dan terpisah dari pistol las welding gun.
Untuk mencegah oksidasi dipakai gas pelindung yang keluar dari welding gun. Biasanya gas pelindung tersebut berupa gas mulia 99
Argon. Jenis las baik untuk penyambungan bahan metal dan bahan- bahan campuran yang tipis. Jenis las ini sangat baik untuk pengelasan
pertama jalan las pertama atau root beadstringer bead Widharto, 2006.
Gambar 2.12 Gas Tungsten Arc Welding Sonawan , 2006
c. PAW plasma arc welding, las listrik dengan plasma, adalah sejensi
GTAW hanya beban gas pelindungnya berbeda, yakni campuran antara argon, nitrogen dan hydrogen yang lazim disebut plasma.
Plasma pada hakekatnya terdiri dari molekul-molekul, electron- elektron dan berbagai ion sebagai hasil pemecahan atom atau molekul.
Jenis las ini biasanya dipakai untuk pengisian kampuh-kampuh yang sangat besar untuk menyambung bahan yang tebal. Jika diperlukan
kecepatan dan bukan kualitas, maka las plasma lebih ekonomis untuk pelat karbonmildsteel dengan ketebalan 2 mm ke bawah. Plasma
untuk gas pelindung ternyata juga sangat baik untuk pemotongan pleta stainless steel, karena hasil pemotongannya terhindar dari oksidasi
Universitas Sumatera Utara
22
sehingga di samping tampak bagus dan halus juga tidak mengalami perubahan structural material yang berarti Widharto, 2006.
d. EGWelectro gas welding adalah jenis las MIG yang otomatis dan
hanya dipakai untuk posisi pengelasan vertical saja Widharto, 2006. 3.
Las berdasarkan atas panas dari pembakaran campuran gas OAW oxy acetylene welding biasa disebut gas karbit atau las
autogen. Panas didapat dari hasil pembakaran gas acetylene C
2
H
2
dengan oksigen O
2
. Karena panas yang dihasilkan tidak terlalu tinggi, maka jenis las ini hanya baik untuk pengelasan pelat baja tipis saja 3 mm. untuk
pelat yang tebal diperlukan waktu pemanasan pendahuluan yang cukup lama sehingga tidak ekonomis. Jenis las ini baik pula untuk pemanasan
pendahuluan untuk pelat-pelat baja yang sangat tebal sebelum dilas dengan listrik. Oleh karenanya jenis las ini sangat baik dipakai untuk pemotongan
baja, kecuali baja paduan seperti stainless steel yang sangat peka terhadap oksidasi. Mutu las karbit pada umumnya kurang baik ditinjau dari segi
kekuatannya mengingat banyaknya bahan las yang teroksidasi karena dipakainya oksigen sebagai bahan pemanasnya Widharto, 2006.
Gambar 2.13 Oxy Acetylene Welding Sonawan , 2006
4. Las berdasarkan ledakan dan reaksi eksotermis
a. EXW explosion weld atau CAD weld adalah las yang sumber
panasnya dapat dengan meledakkan obat mesiu yang dipasang dalam suatu moldcetakan pada bagian yang disambung sehingga terjadi
pencairan bahan pada bagian tersebut dan mengisi cetakan yang
Universitas Sumatera Utara
23
tersedia. Cara ini praktis untuk menyambung kabel-kabel, kawat baja, wire rope atau seling, dan pelekatan arde pada tiang baja. Hasil
sambungan ini cukup sempurna karena boleh dikatan hampir tidak terdapat proses oksidai yang melemahkan sambungan tersebut
Widharto, 2006 b.
TW termit welding adalah las yang mempergunakan proses reaksi kimia eksotermis yang menghasilkan suhu yang sangat tinggi untuk
melebur metal yang dilas. Las ini dipakai untuk penyambungan benda- benda besartebal dan diperlukan waktu yang lebih lama dari las
ledakan. Widharto, 2006
Gambar 2.14 Termit Welding Sonawan , 2006
2.2.5 Metalurgi Pengelasan
Dalam lasan terdiri dari tiga bagian yaitu logam las, daerah pengaruh panas Heat Affected Zone dan logam induk yang tak terpengaruhi. Logam las
adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair dan kemudian membeku. Daerah pengaruh panas atau HAZ adalah logam dasar yang
bersebelahan dengan logam las yang selama proses pengelasan mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat. Logam induk tidak terpengaruhi adalah
bagian logam dasar dimana panas dan suhu pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan perubahan struktur dan sifat. Wiryosumarto, 2000.
Universitas Sumatera Utara
24
Dalam pengelasan cair bermacam-macam cacat terbentuk dalam logam las, misalnya pemisahan atau segregasi, lubang halus dan retak. Banyaknya cacat
yang terjadi tergantung pada kecepatan pembekuan. Semua kejadian selama proses pendinginan dalam pengelasan hampir sama dengan pendinginan dalam
pengecoran. Perbedaan yang terjadi adalah kecepatan pendinginan dalam las lebih tinggi, Sumber panas dalam las bergerak terus, pencairan dan pembekuan terjadi
secara teru menerus, Pembekuan logam las mulai dari dinding logam induk dan logam las harus menjadi satu dengan logam induk. Pada proses pembekuan logam
las terjadi tiga proses reaksi metalurgi, prosestersebut adalah : Wiryosumarto, 2000.
1. Pemisahan Di dalam logam las terdapat tiga jenis pemisahan, yaitu pemisahan makro,
pemisahan gelombang dan pemisahan mikro. Pemisahan makro adalah perubahan komponen secara perlahan-lahan yang terjadi mulai dari sekitar garis
lebur menuju ke garis sumbu las, Sedangkan pemisahan gelombang adalah perubahan komponen karena pembekuan terputus yang terjadi pada proses
terbentuknya gelombang manik las. Pemisahan mikro adalah perubahan komponen yang terjadi dalam satu pilar atau dalam bagian dari satu pilar.
2. Lubang-lubang Halus Lubang-lubang halus terjadi karena adanya gas yang tidak larut dalam
logam padat. Lubang-lubang tersebut disebabkan karena tiga macam cara pembetukan gas sebagai berikut: Pertama adalah pelepasan gas karena perbedaan
batas kelarutan antara logam cair dan logam padat pada suhu pembekuan, kedua adalah terbentuknya gas karena adanya reaksi kimia didalam logam las dan yang
ketiga penyusupan gas ke dalam atmosfir busur. Gas yang terbentuk karena perbedaan batas kelarutan dalam material adalah gas hidrogen dan gas nitrogen,
sedangkan yang terjadi karena reaksi adalah terbentuknya gas CO dalam logam cair dan yang menyusup adalah gas-gas pelindung atau udara yang terkurung
dalam akar kampuh las. Wiryosumarto, 2000.
Universitas Sumatera Utara
25
3. Oksidasi Aluminium adalah logam yang sangat aktif. Kalau berada di lingkungan
yang menghasilkan oksigen, Logam ini bereaksi untuk membentuk sebuah selaput tipis oksida yang transparan di seluruh permukaan yang terbuka. Selaput ini
mengendalikan laju korosi dan melindungi logam di bawahnya. Oleh karena itu, komponen-komponen yang terbuat dari aluminium dan paduannya bisa memiliki
umur yang panjang. Jika selaput ini rusak, maka selaput tersebut tidak dapat dipulihkan lagi, korosi logam ini akan berlangsung cepat sekali. Pembentukan
lapisan oksida Al
2
O
3
ditandai dengan perubahan visual dari permukaan aluminium Al yang mana warna semula mengkilap perak berangsur-angsur
berubah lebih buram seiring laju pertumbuhan lapisan oksida yang disebabkan oleh kontak langsung dengan oksigen O
2
. Ketika mill scale dari logam aluminium dibuka dan mengalami kontak langsung dengan udara atmosfer
pembentukan aluminium oksida berlangsung sangat cepat sampai laju oksidasinya berjalan lambat setelah 10 hari. Laju penebalan ini dapat digambarkan berupa
grafik logaritma di mana penebalannya suatu saat akan konstan. Lapisan aluminium oksida ini sangat berongga porous dan dapat menyerap embun atau
sumber hidrokarbon lainnya dan tumbuh menebal menjadi Hydrated-oxid alumina Al
2
O
3
.H
2
O yang memiliki lapisan kimia bercampur air penyebab porosity. Aluminium oksida memiliki titik leleh yang besar yang mencapai 2038° C, yang
mana tiga kali titik leleh paduan aluminiumnya. Jika lapisan ini tidak dibersihkan pada saat akan dilakukan pengelasan maka prose pengelasanya sulit dilakukan dan
kualitas hasil lasanya menurun. Anjar leksono,2005
Gambar 2.15 Metalurgi pengelasan Anjar leksono,2005
Universitas Sumatera Utara
26
2.3 Pengelasan TIG Tungsten Inert Gas
