Pertemuan 1 Dan 2 Perk Tek Las

BAR 1

Modul Teknik Pengelasan

1. PERKEMBANGAN TEKNOLOGI LAS

1.1 Definisi dan Lingkup Penggunaan Teknologi Las

Las (welding) adalah suatu cara untuk menyambung benda padat dengan jalan mencairkannya melalui pemanasan. Sedangkan definisi las menurut Deutche Industrie Normen (DIN) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair.

Gambar 1.1 Contoh peristiwa pengelasan

. Utuk berhasilnya penyambungan diperlukan beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, yaitu:

Bahwa benda padat tersebut dapat cair oleh panas;

Bahwa antara benda-benda padat yang disambung tersebut terdapat kesesuaian sifat lasnya sehingga tidak melemahkan/menggagalkan sambungan tersebut;

Bahwa cara-cara penyambungan sesuai dengan sifat benda padat dan tujuan penyambungan.

Sebagai contoh, dua batang lilin disambung dengan terlebih dahulu mencairkan permukaan-permukaan yang akan disambung dengan mempergunakan sumber panas (api/obor). Peristiwa ini disebut peristiwa pengelasan.Jadi untuk benda padat yang tidak dapat mencair oleh panas seperti misalnya: asbes, kayu, mika dan lain-lain, tidak akan dapat dilas. Penyambungannya hanya dapat dilaksanakan dengan rekatan, baut dan cara-cara lain selain las.

Adapun sumber-sunber panas untuk pengelasan dapat diperole dari proses proses benikut ini. Suhu yang dihasilkan dari yang paling rendah hingga yang tinggi sekali (dari beberapa ratus derajat Celsius hingga puluhan ribu derajat Celsius)

1. Bahan bakar minyak, untuk menghasilkan panas beberapa ratus derajat celcius untuk pengelasan benda padat dengan titik lebur rendah, misalnya timah, plastik dan lain-lain.

2. Campuran zat asam dengan gas pembakar seperti acetylene, propan dan hidrogen. Proses ini disebut oxy-acetylene, oxy-hidrogen, dan atau oxy-fuel. Secara populer di Indonesia disebut las karbit atau autogen. Panas yang dihasilkan dapat mencapai titik lebur baja, yaitu sekitar 1.370 derajat celsius.

3. Induksi listrik.

4. Busur nyala listrik dan gas pelindung. Sumber panas ini digunakan dalam pengelasan paduan baja yang peka terhadap proses oksidasi. Untuk mendapatkan hasil yang optimal digunakan gas pelindung oksidasi, seperti TIG, MIG, Plasma arc dan lain-lain.

5. Sinar infra merah.

6. Reaksi kimia eksotermis.

7. Ledakan bahan mesiu (cad, explosion)

8. Pemboman dengan electron.

9. Sinar laser dan lain-lain.

Dari daftar di atas dapat diketahui betapa luasnya tekonologi pengelasan tersebut, mengingat kegunaannya yang sangat penting dalam teknologi penyambungan benda padat (yang dapat cair oleh panas) untuk keperluan manusia. Hingga saat ini sudah terdapat sekitar 40 jenis pengelasan yang diketemukan manusia. Dari keseluruhan jenis las yang sudah ada, hanya ada dua jenis las yang paling banyak dan umum digunakan di Indonesia, yaitu las lintrik busur nyala listrik terlindung

1.2 Sejarah Pengelaan

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 S.M. Contoh-contoh yang membuktikan bahwa proses las sudah digunakan sejak

penyangga

Gambar 1.2 Skema proses las tempa

zaman prasejarah adalah diketemukannya peti jenazah Raja Tutankhamen yang diperkirakan dibuat tahun 1360 SM dengan melibatkan proses pengelasan. Patung raksasa Rhodes setinggi 35 meter yang kini masuk salah satu dari tujuh keajaiban dunia dibuat sekitar tahun 290 SM ternyata kerangkanya dibuat dari besi dengan kontruksi las. Satu lagi sebuah pedang baja yang diperkirakan dibuat sekitar tahun 1200 tahun yang lalu di Ukrania yang kini masih baik juga menerapkan proses las, yaitu las tempa ( lihat gambar 1.2). Pada zaman Renaissance, sudah ada tukang tempa yang sangat trampil seperti dikutip Vannoccio Biringccio dalam bukunya Pyrotechnica yang diterbitkan di Venice 1540 (Alip, 1989:2).

Sumber energi panas yang dipergunakan pada waktu itu diduga dihasilkan dari pembakaran kayu atau arang. Berhubung suhu yang diperoleh dengan pembakaran kayu dan arang sangat rendah maka teknik penyambungan ini pada waktu itu tidak dikembangkan lebih lanjut.

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 ini seperti las busur, las resistansi listrik, las termit dan las gas, pada umumnya diciptakan pada akhir abad ke19.

Gambar 1.3 Peralatan las busur nyala listrik, th. 1885.

Alat-alat las busur dipakai secara luas setelah alat tersebut digunakan dalam praktek oleh Benardes dalam tahun 1885. Dalam penggunaan yang pertama ini Benardes memakai elektroda yang dibuat dari batang karbon atau grafit. Dengan mendekatkan elektroda ke 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 dan logam yang sama dengan logam induk mencair dan mengisi tempat sambungan (lihat Gambar 1.3).

Dalam tahun 1889 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 elektromagnit sehingga terjadi semburan busur yang kuat (lihat Gambar 1.4).

Gambar 1.4 Skema las busur dengan dua elektroda.

Slavianoff dalam tahun 1892 adalab orang pertama yang menggunakan kawat logam elektroda yang turut mencair karena panas yang ditimbulkan oleh busur listrik yang terjadi. Dengan penemuan ini maka elektroda di samping berfungsi sebagai penghantar dan pembangkit busur listrik juga berfungsi sebagai logam pengisi. Kemudian Kjellberg menemukan bahwa kwalitas sambungan las menjadi lebih baik bila kawat elektroda logam yang digunakan dibungkus dengan terak. Penemuan ini adalah permulaan dari penggunaan las busur dengan elektroda terbungkus yang sangat luas penggunaannya pada waktu ini dalam penyambungan konstruksi, yang meliputi perkapalan, kerangka baja, perpipaan, bejana tekan, jembatan, konstruksi mesin dan lain sebagainya. Luasnya penggunaan teknologi las dalam penyambungan konstruksi ini disebabkan karena bangunan dan mesin yang dibuat dengan mempergunakan teknik penyambungan ini menjadi lebih ringan dan proses pembuatannya juga lebih sederhana sehingga waktu pengerjaan menjadi lebih singkat dan biaya keseluruhannya menjadi lebih murah.

Di samping untuk pembuatan, proses las dapat juga dipergunakan untuk reparasi inisalnya 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 dalam pembuatan konstruksi, tetapi hanya merupakan sarana untuk mencapai ekonomi pembuatan yang lebih baik. Karena itu rancangan las dan cara pengelasan harus betul-betul memperhatikan kesesuaian antara sifat-sifat las dengan.kegunaan konstruksi serta keadaan di sekitarnya.

Prosedur pengelasan kelihatannya sangat sederhana, tetapi sebenarnya di dalamnya banyak masalah-masalah yang harus diatasi di mana pemecahannya memerlukan bermacam-macam pengetahuan. Karena itu dalam pengelasan, pengetahuan harus turut serta mendampingi praktek. Secara lebih terperinci dapat dikatakan bahwa dalam perancangan konstrukai bangunan dan mesin dengan sambungan las, harus direncanakan pula tentang cara pengelasan, cara pemeriksaan, bahan las dan jenis las yang akan dipergunakan, berdasarkan fungsi dan bagian-bagian bangunan atau mesin yang dirancang.

Pada waktu ini telah digunakan lebih dari 40 jenis pengelasan termasuk pengelasan yang dilaksanakan dengan hanya menekan dua logam yang disambung sehingga terjadi ikatan antara atom-atom atau molekul-molekul dari logam yang disambungkan. Melihat jumlah dari jenis pengelasan yang begitu banyak, menunjukkan bahwa teknologi las talah banyak mengalami perkembangan dan penyempurnaan.

Di samping penemuan-penemuan oleh Slavianoff dan Kjellberg dalam las busur dengan elektroda terbungkus seperti diterangkan di atas, dalam tahun 1886 Thomson menciptakan proses las resistansi listrik, Goldschinitt menemukan las temit dalam tahun 1895 dan dalam tahun 1901 las oksi-asetilen mulai digunakan oleh Fouche dan Piccard. Karena banyaknya cara-cara pengelasan yang diciptakan selama dua dekade sekitar tahun 1900, maka rentang waktu tersebut disebut masa keemasan pertama untuk pengelasan logam. Selama 15 tahun sesudah tahun 1910 tidak ada penemuan-penemuan yang berarti dan baru tahun 1926 mulailah masa keemasan yang kedua dengan ditemukannya las hidrogen atom oleh Lunguinir, las busur logam dengan pelindung gas mulia oleh Hobart dan Dener dan las busur rendam oleh Kennedy dalam tahun 1935. Penemuan las busur rendam ini membuka jalan ke arab otomatisasi dalam bidang pengelasan yang dapat memperbaiki kwalitas las secara menyolok. Kemudian dalam tahun 1936 Wasserman menyusul dengan menemukan cara pembrasingan yang mempunyai kekuatan tinggi. Dalam tahun-tahun berikutnya sampai dengan tahun 1950 tidak terjadi penemuan-penemuan baru.

1800 1850 1900 1950

Gambar 1.5 Perkembangan cara pengelasan

Kamajuan-kemajuan dalam ilmu pengetahuan dan teknologi yang dicapai sampai dengan tahun 1950, telah mulai mempercepat lagi kemajuan dalam bidang las. Karena itu, tahun 1950 dapat dianggap sebagai permulaan masa keemasan yang ketiga yang masib terus berlangsung sampai sekarang. Selama masa keemasan yang ketiga ini telah ditemukan cara-cara las baru antara lain las tekan dingin, las listrik terak, las busur dengan pelindung gas CO2, las gesek, las ultrasonik, las sinar elektron, las busur plasma, las laser dan masih banyak lagi lainnya. Jumlah penemuan pada tahun-tahun tertentu dan jenis pengelasan yang ditemukan dapat dilihat dalam Gbr. 1.5. Berbagai jenis las yang telah disebutkan di atas, akan dibahas lebih lanjut dalam bab tersendiri tentang jenis-jenis las.

Belum semua cara pengelasan yang ditemukan dipergunakan dalam praktek pada waktu ini, sebagian masih memerlukan perbaikan yang mungkin dalam waktu dekat akan menjadi lebih bermanfaat dan dapat merupakan sumbangan yang berharga kepada kemajuan teknologi las.

1.3 Pengembangan Teknologi Las

Pada tahap-tahap permulaan dari pengembangan teknologi las, biasanya pengelasan hanya dipergunakan pada sambungan-sambungan dan reparasi-reparasi yang kurang penting. Tetapi setelah melalui pengalaman dan praktek yang banyak dan waktu yang lama, maka sekarang penggunaan proses-proses pengelasan dan penggunaan konstruksi las merupakan hal yang umum di semua negara di dunia.

Sejarah pemakaiannya dapat ditelusuri dengan melihat hal-hal berikut : dalam tahun 1921 telah dibuat kapal pertama di dunia yang seluruhnya menggunakan sambungan las. Jembatan kereta api dengan konstruksi baja pertama yang seluruhnya dilas dibuat dalam tahun 1927 dan dipasang melintasi sungai Turtle Creek di Pensylvania, Amerika Serikat. Dalam tahun yang sama gedung Sharon yang merupakan gedung besar pertama yang menggunakan rangka baja yang seluruhnya dilas juga didirikan di Amerika Serikat. Adalah suatu hal yang menarik bahwa konstruksi bangunan dengan las seperti disebutkan atas dibangunnya dalam tahun-tahun 1920-an di mana pada saat tersebut juga sedang terjadi laju perkembangan teknologi las yang cepat.

Sekitar tahun 1940-an terjadi patah-getas pada beberapa jembatan dan kapal yang dilas. Walaupun secara statistik kecelakaan yang ditimbulkan oleh patah-getas ini hanya kecil saja, tetapi hal ini memberikan masalah teknik besar yang perlu segera diatasi. Sehubungan dengan usaha pemecahan masalah tersebut banyak hal-hal baru dalam teknologi las yang turut terpecahkan antara lain sifat mampu las dari baja. Dalam Gbr. 1.6 ditunjukkan suatu kapal yang mengalami patah getas dan dalam Gbr. 1.7 dapat dilihat permukaan patahan sambungan las dari kapal tersebut. Jembatan Hasselt di Belgia yang runtuh juga karena patah-getas dapat dilihat dalam Gbr. 1.8.

Dalam Gbr.1.9 dilihat retak yang tenjadi pada balok utama dari jembatan Rudersdorf di Jerman yang dibuat dari pelat baja yang dilas. Patahnya jembatan ini disebabkan oleh retak-retak halus pada daerah pengaruh panas dan sambungan las seperti yang ditunjukkan dalam Gbr. 1.10. Penyelidikan yang dilakukan terhadap patahan ml membuktikan bahwa penyebab utamanya adalah menjalarnya patah getas yang disebabkan oleh adanya cacat las seperti retak halus dan tegangan sisa dalam bahan yang terjadi pada

Arah patahan (a)

(b)

Gambar 1.6 Kapal yang patah waktu Titik mula

berlabuh arah patahan

Arah patahan (c)

(A) Patahan getas dan geser pada (B) Contoh dari permukaan

suatu pelat di kapal tangki patahan

Gambar 1.7 Permukaan patahan dari kapal dalam Gambar 1.6

waktu pengelasan. Penelitian yang dilakukan kemudian menunjukkan bahwa sifat-sifat bahan yang digunakan terutama kepekaan terhadap takik dan retak las memegang pernan utama dalam patah getas. Sebagai akibat dari penelitian-penelitian ini maka ditentukan standar cara-cara pengujian seperti uji Charpy dengan takik V, uji rambatan retak dan cara uji kepekaan retak. Dengan cara-cara pengujian ini maka terbentuklah dasar-dasar pemilihan bahan yang sesuai untuk pengelasan. Cara-cara dan dasar-dasar ini akan diterangkan lebih terperinci dalam bab yang lain. Terwujudnya standar-standar teknik dalam pengelasan akan membantu memperluas lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar ukuran bangunan konstruksi yang dapat dilas. Dengan kemajuan yang telah dicapai sampai dengan saat ini teknologi las memegang peranan penting dalam masyarakat industri moderen.

(a) (b)

Gambar yang menunjukkan bahwa patahan yang terjadi adalah patahan getas

Zonhoven Hasselt

tergeser

permukaan patahan

Gbr. 1.9 Retak pada batang utama dari jembatan yang di las

Gbr. 1.10 Retak balus pada daerab pengaruh peas (HAZ).

Penghembus udara

Elektroda batangan dari karbon tanpa pembungkus

Serangkaian battery sebagai sumber tanaga listrik

Pegangan/tangkai las

B: pengatur jarak elektroda benda kerja

A : dapat dilengkapi roda untuk pekerjaan besar

Bahan tambah

1. Lilin dipanaskan pada ujung-ujungnya yang akan disambung hingga ujung-ujung tersebut mencair

Api/obor

2. Bagian yang mencair dipautkan dan ditekan satu dengan lainnya, hingga cairan membeku kembali

3. Lilin telah tersambung

Arang/batu bara

PAGE Jurusan Teknik Mesin FT Unesa 17

_1099204587.doc