Technology Electrical Welding-Industrial Engineering

LAS LISTRIK

(ELECTRIC WELDING)

4.1             Tujuan Praktikum

Mengenal bagian dan fungsi dasar-dasar penggunaan mesin las listrik dan las karbit, juga mengetahui perbedaan dari cara kerja keduanya.

o   Mahasiswa mengerti memahami dan dapat mengoperasikan mesin las.

o   Mahasiswa mengerti setiap komponen-komponen dan fungsinya.

o   Mahasiswa dapat melakukan kerja secara efisien :

ü  Ketepatan waktu (dikerjakan yang terlebih utama)

ü  Ketelitian ukuran

ü  Ketelitian dalam pengelasan

o   Mahasiswa harus memahami bagaimana posisi yang tepat pada saat melakukan pengelasan.

      4.  2      Landasan Teori

Sebelum memulai belajar mengelas, hendaknya perlu diperhatikan keselamatan kerja agar terhindar dari hal – hal yang tidak kita inginkan.

Pengelasan dengan las listrik disebut pengelasan busur nyala.

Maka keselamatan kerja yang perlu diperhatikan antara lain :

1)     Hindarilah diri anda jangan sampai terjadi kontak dengan arus listrik.

2) Selama proses pengelasan akan timbul cahaya dan sinar yang dapat membahayakan. Cahaya tersebut adalah ultraviolet dan infra merah. Oleh karena itu pakailah kedok pelindung untuk melindungi mata dan sarung tangan untuk melindungi kulit anda.

3)     Pakai kacamata pelindung apabila anda sedang mambersihkan terak.

4)     Singkirkan bahan – bahan yang mudah terbakar.

5)     Letakkan tang las ditempat yang terisolirdari hubungan massa.

Perlengkapan / perkakas untuk pengerjaan las listrik.

1)     Mesin las listrik

2)     Kedok las / pelindung

3)     Pemegang elektroda

4)     Pemegang massa

5)     Palu las

6)     Sikat kawat

7)     Kaca mata

Gambar: Perlengkapan 

beberapa cacat di dalam pengelasan yaitu :

o   Retak (Cracks).

o   Voids.

o   Inklusi

o   Kurangnya fusi atau penetrasi (lack of fusion or penetration).

o   Bentuk yang tak sempurna (imperfect shape)

4.2.1     Prinsip Kerja Mesin Las

Pada pengelasan listrik berkas elektron, sambungan terjadi karena benda kerja di hujani oleh berkas elektron berkecepatan sangat tinggi, akibatnya pinggiran benda yang akan dilas mencair atau dapat dikatakan oleh adanya penetrasi dari elektron. Biasanya tidak digunakan filler dan proses ini baik digunakan tidak saja untuk logam biasa, tetapi juga digunakan untuk logam keras yang tahan api, termasuk logam-logam yang sulit di las menggunakan pengelasan biasa.

Untuk lebih jelas, perhatikan gambar berikut ini;

Gambar: Pengelasan Logam

Senapan elektron berada dalam ruang hampa yang di atur sedemikian rupa, sehingga dapat ditarik ke atas maupun ke bawah ataupun bergerak dalam bidang datar. Ruang hampa biasanya mencapai tekanan  dimana serangkaian berkas dipasangkan dan di arah kan secara terpusat dan fixed (stasioner), kemudian benda kerjanya yang bergerak. Karena panasnya berkas elektron tersebut, sehingga mampu membuat wolfram menjadi uap, bahkan bahan-bahan dengan titik didih yang tinggin sekali pun mampu dijadikan uap.

Proses pengelasan listrik berkas elektron ini dapat dikendalikan secara numerik khususnya untuk komponen elektronika dan tercatat mempunyai kecepatan pengelasan sedemikian tinggi (misal: untuk Al-alloy 2024 T-4 setebal 12 mm, kecepatan pengelasan nya = 800 mm/menit), sehingga komposisi metalurgi ke-2 logam induk tidak sempat terpengaruh.

Berkas elektron terbentuk di dalam ruang hampa, lalu mengalir melintasi lubang khusus dan menembus gas Argon atau Helium, lalu mengenai benda kerja (logam induk). Kecepatannya masih dapat ditingkatkan, namun menjadi tidak bebas dari kontaminasi.

4.2.2     Bagian-bagian Mesin Las

Mesin las yang digerakkan dengan motor, cocok dipakai untuk pekerjaan lapangan atau pada bengkel yang tidak mempunyai jaringan listrik. Busur nyala las ditimbulkan oleh arus listrik yang diperoleh dari mesin las.

Gambar: Bagian-Bagian dari Mesin Las

Busur nyala terjadi apabila dibuat jarak tertentu antara elektroda dengan benda kerja dan kabel masa dijepitkan kebenda kerja.

4.2.3     Sumber Tenaga Mesin Las

Sumber tenaga mesin las dapat diperoleh dari:

o   motor bensin atau diesel

o   gardu induk

Tenaga listrik tegangan tinggi dialihkan kebengkel las melalui beberapa transformator.
Tegangan yang diperlukan oleh mesin las biasanya:

-        110 Volt

-        220 Volt

-        380 Volt

4.2.4     Jenis – jenis Mesin Las

Mesin las ada dua macam, yaitu:

o   mesin las D.C (direct current – mesin las arus searah)

o   mesin las A.C (alternating current – mesin las arus bolak-balik)

4.2.4.1  Mesin Las D.C

Pemasangan kabel sekunder, pada mesin las D.C dapat diatur / dibuat menjadi DCSP atau DCRP.

o   Bila kabel elektroda dihubungkan kekutub negative mesin, dan kabel masa dihubungkan kekutub positif maka disebut hubungan polaritas lurus (D.C.S.P)

o   Pada hubungan D.C.S.P, panas yang timbul, sepertiga memanaskan elektroda dan dua pertiga memanaskan benda kerja.
Berarti benda kerja menerima panas lebih banyak dari elektroda.

o   Bila kabel elektroda dihubungkan kekutub positif mesin, dan kabel masa dihubungkan kekutub negative maka disebut hubungan polaritas terbaik (D.C.R.P)

Catatan:
DCSP      = direct current straight polarity
DCRP     = direct current revers polarity

o   Pada hubungan D.C.R.P, panas yang timbul, dua pertiga memanaskan elektroda dan sepertiga memanaskan benda kerja. Berarti elektroda menerima panas yang lebih banyak dari benda kerja.

o   kapan dipergunakan D.C.R.P, tersebut?
Ini tergantung pada :

-        bahan benda kerja

-        posisi pengelasan

-        bahan dan salutan elektroda

-        penembusan yang diinginkan

o   Keuntungan-keuntungan pada mesin D.C antara lain:

-        busur nyala stabil

-        dapat menggunakan elektroda bersalut dan tidak bersalut

-        dapat mengelas pelat tipis dalam hubungan DCRP

-        dapat dipakai untuk mengelas pada tempat-tempat yang lembab dan sempit

4.2.4.2  Mesin Las A.C
Pada mesin las A.C, kabel masa dan kabel elektroda dapat dipertukarkan tanpa mempengaruhi perubahan panas yang timbul pada busur nyala.

o   Keuntungan-keuntungan pada mesin A.C, antara lain:

-          busur nyala kecil, sehingga memperkecil kemungkinan timbulnya keropos pada rigi-rigi las

-          perlengkapan dan perawatan lebih murah

-          besar arus dalam pengelasan dapat diatur dengan alat penyetel, dengan jalan memutar handle menarik atau menekan, tergantung pada konstruksinya.

-        Besar ampere yang dihasilkan mesin dapat dilihat pada skala ampere.

4.2.5     Macam-macam Cara Pengerjaan Mesin Las

4.2.5.1  Las Laser

Pada mulanya, sinar laser tidak dimaksudkan untuk mengelas, biasanya dugunakan untuk keperluan metrologi (pengukuran), termasuk untuk mengukur/menguji kelurusan, kerataan, kesikuan dan kedataran suatu benda. Sinar laser dapat memancarkan berkas dengan diameter sekitar 10 mm berwarna merah dan sinarnya visibel, artinya dapat dilihat oleh mata telanjang. Karena intensitas panas yang begitu tinggi, maka sinar laser dapat digunakan untuk pekerjaan pengelasan dan karena energi yang dipindahkan dalam bentuk berkas cahaya, maka laser dapat digunakan dalam media yang transparan tanpa mengenai benda kerjanya.

Gambar ; Sistem Kerja

Pada proses pengelasan, energi diteruskan dalam bentuk pulsa dan bukan sebagai berkas sinar yang kontinu. Berkas cahaya dengan intensitas panas tinggi itu dibuat terpusat pada benda kerja yang akan di las, sehingga mampu menghasilkan peleburan (fusion) pada permukaan benda kerja yang akan dilas.Untuk persiapan pengelasan, termasuk penyetelan peralatan utama dan penunjang, memerlukan banyak waktu, maka tipe pengelasan jenis ini tergolong lambat. Penggunaannya relatif terbatas, yakni untuk komponen kecil, khususnya industri elektronika.

4.2.5.2  Las Gesek

Pada pengelasan gesek, penyambungan terjadi oleh adanya panas yang ditimbulkan oleh gesekan akibat perputaran satu dengan yang lain antara logam-logam induk dibawah pengaruh gaya aksial. Ke-2 permukaan yang bergesekan tadi menjadi panas, bahkan mendekati titik didih logam nya, sehingga permukaan logam didaerah tersebut menjadi plastis. Dalam kondisi panas tersebut, pergerakan/pergesekan relatif antar ke-2 logam dihentikan, kemudian di aplikasikan gaya tekan arah aksial, sehingga terjadi sambungan las lantak.Besarnya gaya tekan ini, bisa sama atau lebih besar dari gaya tekan sewaktu pemanasan, dimana nilainya tergantung dari jenis bahan yang akan di las.Kilatan atau percikan bungan api yang timbul selama proses pengelasan, ternyata bermanfaat untuk membersihkan sambungan dari kotoran (minyak dan karat), terutama oksida. Gambar ilustrasi las gesek dapat dilihat dibawah ini.

Mesin yang digunakan harus mampu memegang salah satu dari logam induk, sedang logam lain nya diputar dan dihentikan, setelah sushu pengelasan tercapai. Kecepatan perputaran dan tekanan kontak sangat tergantung kepada ukuran dan jenis bahan benda kerja nya. Sebagai contoh: sebuah poros baja karbon berdiameter 25 mm, memerlukan kecepatan putar 1500 rpm dan tekanan aksial sebesar10 MPa, sedangkan untuk poros stainless steel dengan ukuran yang sama, diperlukan kecepatan putar sekitar 3000 rpm dan tekanan aksial sebesar 85 MPa.

o   Keunggulan:

a.       peralatan sederhana

b.      kecepatan pengelasan tinggi

c.       mutu pengelasannya baik

d.      persiapan untuk pengelasan cukup singkat

e.       energi yang dibutuhkan cukup rendah

o   Kekurangan:

a.       hanya terletak pada benda kerjanya yang harus selalu simetris.

4.2.5.3  Las Ultrasonik

Las ultrasonik adalah proses penyambungan padat untuk logam-logam yang sejenis, maupun logam-logam berlainan jenis, dimana secara umum bentuk sambungan nya adalah sambungan tindih. Energi getaran berfrekwensi tinggi mengenai daerah las-las an dengan arah paralel dengan permukaan sambungan. Tegangan geser osilasi pada permukaan las-las an yang terjadi akibat pengaplikasian gaya, akan merusak dan merobek lapisan oksida yang ada di ke-2 permukaan logam induk yang akan dilas.

Gambar: sistem pengelasan satu titik

Sebelum pengelasan, perlu diatur besarnya gaya jepit, waktu dan daya yang diperlukan, sementara itu logam induk diletakkan diatas meja kerja. Pada menjelang periode pengelasan, sebuah elemen penggetar (sonotrode) ditekankan pada benda kerja untuk waktu tertentu dan gaya penjepit nya ditingkatkan secara bertahap, kemudian energi ultrasonik dihentikan secara otomatis dan benda kerja dilepaskan.

Gaya jepit, waktu atau laju pengelasan dan energi di atur sesuai dengan jenis dan ketebalan logam induk.Sebagai contoh lembaran tipis atau kawat-kawat halus, hanya memerlukan energi sebesar beberapa Watt saja, sedangkan benda yang besar dan keras, memerluka energi ratusan Watt dan gaya jepit ribuan Newton. Waktu yang dibutuhkan untuk pengelasan biasanya kurang dari 1 detik, bila berlangsung lebih dari 1 detik, hal ini berarti enegi ultrasonik nya kurang., sedangkan ketebalan maksimum benda kerja adalah 3 mm.

Pengelasan ultrasonik jenis cincin atau las kampuh ultrasonik, banyak digunakan dalam industri pengemasan, pemotongan lembaran tipis (foil), penerbangan dan ruang angkasa serta pembuatan reaktor nuklir.

o   Keuntungan:

a.       waktu pengelasan relatif singkat

b.      hasil lasan lebih kuat dibandingkan pengelasan manapun

o   Kekurangan:

a.       tebal benda kerja maksimum 3 mm

b.      pengoperasian nya relatif sulit, terutama untuk mengetahui energi ultrasonil yang tepat

4.3      Alat-alat yang Digunakan

1.      Mesin las litrik

2.      Mistar atau penggaris

3.      Gergaji besi untuk memotong pelat besi

4.      Kedok las

5.      Pemegang elektroda

6.      Pemegang massa

7.      Palu las

8.      Sikat kawat

9.      Kaca mata

4.4      Tugas dan Pertanyaan

4.4.1     Tugas

Dalam tugas saat praktikum proses produksi, mahasiswa di tugaskan untuk mengelas 2 potongan besi hingga menjadi 1 bagian dengan menggunakan las listrik.

Langkah kerja:

1.      Batang – batang besi sepanjang 20 cm sebanyak 10 batang besi.

2.  Sebelum mengelas potongan besi perlu memakai pelindung las untuk melindungi mata terhadap sinar dan percikan api serta logam panas. Selain itu perlu juga mengenakan sarung tangan dan pakaian yang sesuai untuk melindungi kulit.

3.      Setelah itu genggam tang elektroda pada tangan kanan, sedangkan tangan kiri memegang pelindung las.

4.      Kemudian letakkan tang elektroda di depan dan gerakkan mendekati.

5.  Untuk menyalakan busur las, ada 2 cara yaitu cara goresan dan cara hentakan, dalam praktek digunakan cara goresan.

6.      Besi plat di las dengan menggabungkan setiap 2 batang besi.

7.      Cara mengelas dengan membuat talinya terlebih dahulu dan dengan las vertikal, kemudian sambungan tersebut di las hingga menjadi satu.

4.4.2     Pertanyaan

1.      Sebutkan metode/cara pengelasan dalam mengelas suatu benda kerja?

Jawab:

a.       Cara pengelasan dalam mengelas suatu benda kerja:

o   Genggam tang elektroda pada tangan kanan, bagi yang kidal sebaliknya tangan kiri memegang pelindung las.

o   Letakkan tang elektroda di depan anda, kemudian gerakkan mendekati anada.

o   Besarnya sudut elektroda dengan benda kerja antara 70⁰-85⁰.

            

 

Gambar : Sistem Pengelasan

b.      Metode pengelasan ada 2 cara yaitu:

o   Dengan cara goresan

o   Dengan cara hentakan

Bagi pemula, sebaiknya memilih dengan meggunakan cara goresan. Bila busur telah timbul angkat elektroda kira-kira 3 mm dari benda kerja agar busur terbentuk. Kalau tidak diangkat, elektroda akan melekat dan bila mengangkatnya terlalu jauh maka busur akan hilang.

Melepas elektroda yang melekat pada benda kerja dengan menggerakan elektroda ke kanan dan ke kiri atau lepaskan elektrodanya dari tang las. Kemudian bila busur telah terbentuk, maka jarak antara elektoda dengan benda kerja dipertahankan.

a.       Cara goresan                                     b. Cara hentakkan

2.      Gambarkan skema susunan peralatan las listrik dan berikan keterangan masing - masing fungsi pada alat-alat!

Jawab:

 

Gambar : Sistem Pengelasan

o  Elektroda (Electrode)

Pengelasan dengan menggunakan las busur listrik memerlukan elektroda yang terdiri dari sebuah inti logam yang dilapisi oleh campuran zat kimia. Lapisan pelindung elektroda berfungsi untuk melindungi logam cair dari lingkungan udara.

o  Pemegang Elektroda (Electrode Holder )

Pemegang elektroda adalah bagian dari elektroda yang akan kontak dengan tangan pekerja las. Oleh karena itu, pemegang elektroda sebaiknya dibuat dari bahan yang memiliki tingkat isolator yang tinggi untuk mengurangi tingkat kecelakaan saat bekerja. Desain pemegang elektroda juga harus ergonomis sehingga nyaman digunakan.

Ujung yang tidak berselaput dari elektroda dijepit dengan pemegang elektroda. Pemegang elektroda terdiri dari mulut penjepit dan pegangan yang dibungkus oleh bahan penyekat. Pada waktu berhenti atau selesai mengelas, bagian pegangan yang tidak berhubungan dengan kabel digantungkan pada gantungan dari bahan fiber atau kayu.

o  Kabel Tembaga Elektroda (Electrode Lead Cable)

Fungsi dari kabel tembaga pada elektroda adalah untuk aliran listrik dari sumberdaya pada Arc Welding Power Source ke elektroda itu sendiri.

Kabel las biasanya dibuat dari tembaga yang dipilin dan dibungkus dangan karetisolasi Yang disebut kabel las ada tiga macam yaitu :

ü  Kabel Elektroda

ü  Kabel Tenaga

ü  Kabel Massa

Kabel elektroda adalah kabel yang menghubungkan pesawat las dengan elektroda. Kabel massa menghubungkan pesawat las dengan benda kerja. Kabel tenaga adalah kabel yang menghubungkan sumber tenaga atau jaringan listrik dengan pesawat las. Kabel ini biasanya terdapat pada pesawat las AC atau AC -DC.

o  Steker (Plug to Power Source)

Fungsi steker adalah untuk aliran listrik dari sumber listrik utama ke ArcWelding Power Source dimana aliran listrik diubah menjadi aliran listrik AC/DC.

o  Kabel Power Input (Input Power Lead Cable)

Fungsi kabel power input adalah untuk listrik mengalir menuju  Arc WeldingPower Source dari sumber listrik utama.

o  Sumber Daya (Arc Welding Power Source)

Arc Welding Power Source selain sebagai sumber energi dari elektroda adalah untuk mengubah arus menjadi AC/DC sesuai dengan kebutuhannya.

o  Kabel Benda Kerja (Workpiece Lead Cable)

Fungsi kabel benda kerja adalah untuk menyambungkan penjepit benda kerja dengan Arc Welding Power Source

o  Penjepit Benda Kerja (Workpiece Clamp)

Penjepit benda kerja digunakan untuk mencekam benda kerja untuk dilas.

o  Meja Pengelasan (Welding Table)

Fungsi dari meja pengelasan adalah tempat untuk menaruh benda kerja dan untuk memudahkan kegiatan pengelasan.

o  Benda Kerja (Workpiece)

Benda kerja adalah benda yang akan dilas

o  Palu Las 

Palu Ias digunakan untuk melepaskan dan mengeluarkan terak las pada jalur Ias dengan jalan memukulkan atau menggoreskan pada daerah las. Berhati – hatilah membersihkan terak Ias dengan palu Ias karena kemungkinan akan memercik ke mata atau ke bagian badan lainnya.

Gambar: Palu LAS

o  Sikat Kawat

Dipergunakan untuk :

ü  Membersihkan benda kerja yang akan dilas

ü  Membersihkan terak Ias yang sudah lepas dari jalur las oleh pukulan palu las.

o  Klem Massa

Klem massa adalah suatu alat untuk menghubungkan kabel massa ke benda kerja. Biasanya klem massa dibuat dari bahan dengan penghantar listrik yang baik seperti Tembaga agar arus listrik dapat mengalir dengan baik, klem massa ini dilengkapi dengan pegas yang kuat. Yang dapat menjepit benda kerja . Walaupun demikian permukaan benda kerja yang akan dijepit dengan klem massa harus dibersihkan terlebih dahulu dari kotoran - kotoran seperti karat, cat, minyak.

o  Tang Penjepit 

Penjepit (tang) digunakan untuk memegang atau memindahkan benda kerja yang masih panas.

3.      Bagaimana pengaruh las AC/DC terhadap busur listrik?

Jawab:

1)     Pengaruh las AC terhadap busur listrik

Pada mesin las AC, kabel masa dan kabel elektroda dapat dipertukarkan tanpa mempengaruhi perubahan panas yang timbul pada busur nyala. Sehingga pada las AC pengaruh terhadap busur listrik kecil, sehingga memperkecil kemungkinan timbulnya keropos pada rigi-rigi las. Selain itu, perlengkapan dan perawatannya lebih murah.
Besar arus dalam pengelasan dapat diatur dengan alat penyetel, dengan jalan memutar handle menarik atau menekan, tergantung pada konstruksinya.

2)     Pengaruh las DC terhadap busur listrik

Pada las DC terdapat 2 cara penggunaan yaitu :

o   Bila kabel elektroda dihubungkan kekutub negative mesin, dan kabel masa dihubungkan kekutub positif maka disebut hubungan polaritas lurus (D.C.S.P)

Pada hubungan D.C.S.P, panas yang timbul, sepertiga memanaskan elektroda dan dua pertiga memanaskan benda kerja. Berarti benda kerja menerima panas lebih banyak dari elektroda.

Bila kabel elektroda dihubungkan kekutub positif mesin, dan kabel masa dihubungkan kekutub negative maka disebut hubungan polaritas terbaik (D.C.R.P)
Sehingga pada las DC pengaruh terhadap busur listrik stabil maka dapat menggunakan elektroda bersalut dan tidak bersalut.

o   Selain itu dapat mengelas pelat tipis dalam hubungan DCRP dan dapat dipakai untuk mengelas pada tempat-tempat yang lembab dan sempit.

4.5       Kesimpulan dan Saran

Secara umum ada banyak pengertian tentang pengleasan, namun hanya 2 pengertian saja yang di anggap menarik:

1.   Pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam, dimana logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa tekanan.

2.    Pengelasan adalah merupakan ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik-menarik antar atom-atom logam.

Agar pengelasan dapat dilakukan dengan baik maka kedua permukaan logam tersebut perlu bebas dari gas yang terserap atau oksida.

Secara umum pengelasan dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu:

1.      Pengelasan dingin

2.      Pengelasan panas

Sumber:
Praktikum Proses Produksi-Rudini Mulya (Industrial Engineering2010)