Tugas Makalah
Mata Kuliah Pemilihan Bahan dan Proses
Pendidikan Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin
Penyusun :
Khairuddin Safri
5315077595
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
2010
Proses Fusion welding
30.1 Pendahuluan 940
30.2 Oxyfuel-Gas Welding 941
30.3 Proses Las Busur Listrik: NonconsumableElektroda 944
30.4 Proses Las Busur Listrik: Consumable elektroda 948
30.5 Elektroda untuk Las Busur Listrik 954
30.6 Las Berkas Elektron 956
30.7 Las berkas Laser 956
30.8 Pemotongan 958
30.9 Penggabungan las, Kualitas, dan Pengujianya 960
30.10 Bersama Desain dan Proses Seleksi 971
CONTOH:
30.1 Pengelasan Laser dengan Razor Blades 957
30.2 Pemilihan Desain Las 974
Bab ini menjelaskan proses fusion welding merupakan penggabungan dua benda
atau lebih dengan aplikasi panas, yang kemudian mencair dan membeku anatar
permukaan. Bab ini akan menjelaskan secara terperinci prinsip-prinsip,
karekateristik, dan aplikasinya. Yang meliputi :
•
Las Gas Oxyfuel , di mana asetilen dan oksigen sebagai penyedia energi
yang diperlukan untuk pengelasan.
•
proses las busur listrik yang menggunakan energi listrik dan non
consumable dan consumable elektrode untuk membentuk las.
•
Proses Las Berkas Energi Tinggi seperti pengelasan laser dan berkas
elektron.
•
Penjelasan tentang bagaimana proses-proses yang digunakan dalam
pemotongan logam.
•
Sifat dan karakteristik sambunagn las.
•
Faktor-faktor yang mempengaruhi weldability dari logam.
•
Praktek desain sambungan yang baik dan proses seleksinya.
30.1 Pendahuluan
Proses pengelasan yang diuraikan dalam bab ini meliputi pencairan
sebagian dan campuran dari penggabungan antara dua bagian. Di sini, Campuran
pengelasan didefinisikan sebagai mencairnya dan penggabungan material dengan
perlakuan panas. Bahan Pengisi logam (logam yang ditambahkan ke daerah las
selama pengelasan) dapat digunakan. Fusion welding dibuat tanpa menggunakan
bahan pengisian logam dikenal sebagai las autogenous.
Bab ini menjelaskan kelas-kelas utama proses fusion welding. Mencakup
prinsip-prinsip dasar setiap proses, peralatan yang digunakan; keuntungan relatif,
batasan, dan kemampuannya; dan pertimbangan ekonomi yang mempengaruhi
proses pemilihannya (Tabel 30,1). Proses ini termasuk gas oxyfuel, busur listrik,
dan berkas sinar energi tinggi (berkas sinar laser dan berkas sinar elektron) proses
pengelasan, yang memiliki kegunaan yang penting dan unik dalam manufaktur
modern.
Bab ini berlanjut dengan deskripsi dari bentuk zona lasan dan berbagai
diskontinuitas dan cacat yang dapat terjadi pada sambungan las. Kemampuan las
dari logam-logam dan berbagai non logam dan paduan kemudian akanpula
dibahas. Bab ini diakhiri dengan diskusi tentang pedoman desain untuk
pengelasan, memberikan beberapa contoh praktek desain las yang baik. Seperti
dalam semua proses manufaktur, nilai ekonomis pengelasan merupakan aspek
yang sama penting dari keseluruhan operasional. Proses pengelasan, peralatan,
dan biaya tenaga kerja akan dibahas dalam Bagian 31,8.
30.2 Oxyfuel-Gas Welding
Oxyfuel Gas Welding (OFW) adalah istilah umum yang digunakan untuk
menggambarkan setiap proses pengelasan yang menggunakan bahan bakar gas
yang dikombinasikan dengan oksigen untuk menghasilkan api. nyala api ini
adalah sumber panas yang digunakan untuk mencairkan logam pada sendi. Proses
las gas yang paling umum menggunakan asetilen; proses ini dikenal sebagai
Oxoacetylenen gas welding (OAW) dan biasanya digunakan untuk penempatan
logam dengan struktur lembaran, bodi otomotif, dan berbagai perbaikan.
Dikembangkan pada awal 1900-an, proses OAW memanfaatkan panas
yang dihasilkan oleh pembakaran gas acetylene (C2H2) dengan campuran
oksigen. Panas tersebut dihasilkan dengan reaksi kimia. Proses pembakaran
primer, yang terjadi dalam inti dari api (Gbr. 30,1), melibatkan reaksi berikut:
C2H2 + O2 ----- ► 2CO + H2 + panas (30,1)
Reaksi ini mengubah asetilin menjadi karbon monoksida dan hidrogen dan
pembuatannya sekitar sepertiga dari total panas yang dihasilkan dalam nyala.
Proses Pembakaran Sekunder adalah
2CO + H2 + 1,502 ----- »2C02 + H2O + panas (30.2)
Reaksi ini terdiri dari pembakaran lebih baik dari hidrogen dan karbon monoksida
dan menghasilkan sekitar dua-pertiga dari total panas. Perhatikan bahwa reaksi
juga memproduksi uap air. Suhu yang dihasilakan dalam nyala api bisa mencapai
3300 ° C.
GAMBAR 30.1 Tiga dasar tipe nyal api yang digunakan dalam Praktik oxyfuelgas welding dan operasi pemotongan: (a) nyala netral; (b) nyala oksidasi; (c)
nyala karburasi atau reduksi. Campuran gas dalam (a) adalah volume dasarnya
sama antara oksigen dan asetilen, (d) Prinsip pengoperasian las gas oxyfuel.
JENIS NYALA API. Proporsi asetilen dan oksigen dalam campuran gas
merupakan faktor penting dalam pengelasan oxyfuel-gas. Pada rasio 1:1 (yaitu,
ketika tidak ada kelebihan oksigen), api dianggap netral (Gbr. 30.1a). Dengan
suplai oksigen yang lebih besar, nyala api bisa berbahaya (terutama untuk baja),
karena mengoksidasi logam. Untuk alasan ini, api dengan oksigen kelebihan
dikenal sebagai nyala oksidasi (Gambar 30.1b). Hanya dalam pengelasan tembaga
dan paduan berbasis tembaga adalah nyla api oksidasi yang diperlukan, karena
dalam kasus-kasus, lapisan pelindung tipis dari terak (senyawa oksidasi)
membentuk atas logam cair. Jika oksigen tidak cukup untuk pembakaran penuh,
nyala api dikenal sebagai reduksi (satu memiliki kelebihan acetylene) atau nyala
api karburasi (Gbr. 30.1c). Suhu nyala api reduksi lebih rendah, sehingga sangat
cocok untuk aplikasi yang memerlukan panas rendah, seperti mematri, pematrian,
dan nyala api untuk operasi pengerasan.
Selain bahan bakar gas (seperti-hidrogen dan propadiene methylacetylene)
juga dapat digunakan dalam pengelasan oxyfuel-gas. Namun, suhu yang
dikembangkan oleh gas-gas ini rendah. Oleh karena itu, mereka digunakan untuk
pengelasan (a) logam dengan titik leleh rendah (seperti timbal) dan (b) bagian
yang tipis dan kecil. Nyala api dengan gas hidrogen murni tidak berwarna, maka
sulit untuk menyesuaikan nyala api dengan penglihatan.
Bahan Logam Pengisi. Bahan logam pengisi digunakan untuk menyediakan
logam tambahan untuk zona las selama pengelasan. Mereka tersedia sebagai
batang pengisi atau kawat (Gambar 30.1d) dan dapat kosong atau dilapisi dengan
fluks. Tujuan fluks adalah untuk menghambat oksidasi pada daerah permukaan
dari bagian-bagian yang dilas dengan membuat perisai gas disekitar daerah lasan.
fluks juga membantu untuk membubarkan dan menghapus oksida dan bahan
lainnya dari zona lasan, sehingga memberikan kontribusi untuk pembentukan
gabungan kuat. Pembentukan terak (senyawa oksida, fluks, dan bahan elektrodacoating) melindungi genangan cair logam terhadap oksidasi karena pendinginan.
Praktek Las dan Perlengkapan. Oxyfuel-gas welding (OFW) dapat digunakan
dengan sebagian besar logam ferro dan nonferro untuk hampir semua ketebalan
benda kerja, tetapi batas pemanas relatif rendah untuk ketebalan kurang dari 6
mm. Langkah-langkah dasar yang dapat diringkas sebagai berikut:
1. Siapkan pinggiran untuk dipadukan dan membangun dan memperkokoh posisi
yang
tepat
dengan
menggunakan
klem
dan
peralatan
lainnya.
2. Buka katup gas asetilena dan pemicu di ujung pembakar. Buka katup oksigen
dan sesuaikan nyala api untuk operasi tertentu (Gambar 30.2).
3. Pegang pembakar di sekitar 45 ° dari benda kerja dengan nyala api dalam dekat
benda kerja dan batang pengisi pada sekitar 30 ° hingga 40 °.
4. tempelkan batang pengisi ke sambungan dan kontrol gerakannya sepanjang
sambungan dengan mengamati tingkat peleburan dan pengisian pada sambungan
GAMBAR 30,2 (a) pandangan Umum dan (b) bagian penampang yang digunakan
dalam las oxyacetylene. Katup asetilena dibuka pertama; gas sulut
dengan
percikan api atau pilot light; kemudian katub oksigen dibuka dan nyala api
disesuaikan, (c) Peralatan dasar yang digunakan dalam pengelasan oxyfuel-gas.
Untuk memastikan koneksi yang benar, semua benang pada alat kelengkapan
asetilena adalah kidal, sedangkan untuk oksigen tidak kidal. regulator Oksigen
biasanya dicat hijau dan regulator asetilen merah.
GAMBAR 30.3 ilustrasi skematis dari proses las gas tekanan: (a) sebelum dan (b)
setelah. Catatan pembentukan flash pada sambungan, yang kemudian dapat
dipotong.
sambungan kecil yang dibuat oleh proses ini dapat terdiri dari satu manikmanik las. Sambungan alur bentuk V dibuat dalam melewati beberapa langkah.
Membersihkan permukaan lasan setiap manik-manik sebelum memberikan
lapisan kedua adalah penting untuk kekuatan bersama dan untuk menghindari
kerusakan (lihat Bagian 30,9). Sikat kawat (tangan atau kekuatan) dapat
digunakan untuk tujuan ini.
Peralatan untuk pengelasan oxyfuel-gas pada dasarnya terdiri dari sebuah
tangkai las dihubungkan dengan selang ke tabung gas bertekanan tinggi dan
dilengkapi dengan pengukur tekanan dan regulator (Gambar 30.2c). Penggunaan
peralatan keselamatan (seperti kacamata dengan lensa yang teduh, pelindung
wajah, sarung tangan, dan pakaian pelindung) sangat penting. sambungan yang
tepat dari selang ke silinder merupakan faktor penting dalam keselamatan. Tabung
Oksigen dan tabung asetilin memiliki selang yang berbeda, sehingga selang tidak
dapat tersambung ke tabung yang salah.
Biaya peralatan yang rendah adalah hal menarik dari las oxyfuel-gas.
Meski dapat secara mekanik, operasi ini pada dasarnya adalah manual dan,
karenanya, lambat. Namun, ia memiliki keuntungan menjadi portabel, serbaguna,
dan ekonomis untuk hal sederhana dan kuantitas pekerjaan rendah.
Las Tekanan gas. Dalam metode ini, pengelasan dari dua komponen dengan
pemanasan antar permukaan dengan tangkai las yang digunakan untuk campuran
gas oksiasetilin (Gambar 30.3a). Setelah antar permukaan mulai mencair, tangkai
las ditarik. Sebuah gaya diberikan untuk menekan dua komponen bersama-sama
(Gambar 30.3b) dan didiamkan sampai antar permukaan mengeras. Catatan
pembentukan sinar akan mengganggu sampai akhir dari dua komponen yang
tersambung.
30.3 Proses Busur Listrik: Nonconsumable Electroda
Dalam pengelasan busur, listrik yang dikembangkan pada pertengahan
1800-an, panas yang diperlukan diperoleh dari energi listrik. Proses ini melibatkan
baik pemakaian atau non pemakaian elektroda. Busur listrik dihasilkan antara
ujung elektroda dan benda kerja yang akan dilas, dengan menggunakan AC atau
DC power supply. busur ini menghasilkan suhu sekitar 30.000 ° C, yang jauh
lebih tinggi daripada yang dikembangkan di las oxyfuel-gas.
Dalam proses pengelasan nonconsumable-elektroda, elektroda biasanya
sebuah elektroda tungsten (Gbr. 30,4). Gas pelindung yang disediakan eksternal
diperlukan karena suhu tinggi yang terlibat dalam rangka untuk mencegah
oksidasi zona lasan. Biasanya, Arus DC (direct current) yang digunakan, dan
polaritasnya (yang arah aliran searah) adalah penting. Seleksi tergantung pada
faktor-faktor seperti jenis elektroda, logam yang akan dilas, dan kedalaman dan
lebar zona lasan.
Dalam polaritas lurus juga dikenal sebagai direct current electrode
negative (DCEN) - benda kerja adalah positif (anoda), dan elektroda negatif
(katoda). Ini umum menghasilkan lasan yang sempit dan dalam (Gambar 30.5a).
Dalam polaritas terbalik juga dikenal sebagai direct current elektrode positive
(DCEP) benda kerja adalah negatif, dan elektroda positif.
GAMBAR 30,4 (a) prosesbusur las gas tungsten, sebelumnya dikenal sebagai las
TIG (tungsten inert gas), (b) Peralatan untuk operasi pengelasan gas tungstenbusur.
GAMBAR 30.5 Pengaruh polaritas dan jenis manik-manik pengelasan terkini
tentang: (a) arus DC dengan polaritas lurus; (b) arus DC dengan polaritas terbalik;
(c ) arus AC.
kurangnya penetrasi pengelasan, dan zona las yang dangkal dan lebih luas
(Gambar 30.5b). Oleh karena itu, DCEP lebih disukai untuk lembaran logam dan
untuk sambungan dengan kesenjangan yang sangat lebar. Dalam AC metode saat
ini, busur berdenyut cepat. Metode ini cocok untuk pengelasan bagian tebal dan
untuk menggunakan elektroda berdiameter besar di arus maksimal (Gbr. 30.5c).
Masukan panas dalam pengelasan busur listrik diberikan oleh ekspresi
H=
di mana H adalah input panas, E adalah tegangan, I adalah arus, dan v adalah
kecepatan busur listrik bergerak sepanjang garis pengelasan. Seperti dalam proses
las lain, hanya sebagian kecil panas yang dihasilkan teoritis masuk ke daerah
lasan langsung.
Gas tungsten arc welding. Dalam pengelasan Gas tungsten arc welding (GTAW),
sebelumnya dikenal sebagai las TIG (untuk "inert gas tungsten"), pengisi logam
yang dipasok dari kawat pengisi (Gambar 30.4a). Karena elektroda tungsten tidak
dikonsumsi dalam pengoprasiannya, celah busur konstan dan stabil dipertahankan
pada tingkat arus konstan. Logam pengisi mirip dengan logam yang akan dilas,
dan fluks tidak digunakan. Gas pelindung biasanya gas argon atau helium (atau
campuran dari dua). Pengelasan dengan GTAW dapat dilakukan tanpa pengisi
logam misalnya, dalam pengelasan dekat sambungan.
Tergantung pada logam yang akan dilas, pasokan listrik baik DC 200 A,
atau AC di 500 A (Gambar 30.4b). Secara umum, AC lebih disukai untuk
aluminium dan magnesium, karena kebersihan dari arus AC untuk menghilangkan
oksida dan meningkatkan kualitas lasan. Torium atau zirconium dapat digunakan
dalam elektroda tungsten untuk meningkatkan karakteristik emisi elektron. Power
supply berkisar 8-20 kW. Kontaminasi dari elektroda tungsten oleh logam cair
dapat menjadi masalah yang signifikan, terutama dalam aplikasi kritis, karena
dapat menyebabkan diskontinuitas di las. Oleh karena itu, kontak elektroda
dengan kawah logam cair harus dihindari.
Proses GTAW digunakan untuk berbagai macam logam dan aplikasi,
terutama aluminium, magnesium, titanium, dan logam refraktori. Sangat cocok
terutama untuk logam tipis. Biaya gas inert membuat proses ini lebih mahal dari
SMAW tetapi memberikan lasan dengan kualitas yang sangat tinggi dan
kehalusan permukaan. Digunakan dalam berbagai aplikasi kritis dengan berbagai
macam ketebalan benda kerja dan bentuk. Alat ini portabel.
Plasma-arc welding. Dalam pengelasan busur plasma. yang dikembangkan pada
tahun 1960, sebuah busur plasma terkonsentrasi dihasilkan dan diarahkan ke
daerah lasan. busur yang stabil dan mencapai suhu setinggi 33.000 ° C. Plasma
terionisasi gas panas yang terdiri dari nomor electron yang hampir sama dan ion.
plasma dimulai antara elektroda tungsten dan lubang dengan sebuah busur pilot
rendah saat ini. Berbeda dengan proses lainnya, busur plasma terkonsentrasi
karena dipaksa melalui lubang yang relative kecil. Operasi arus biasanya di bawah
100 A, tetapi mereka dapat ditinggikan untuk aplikasi khusus. Bila filler logam
digunakan, itu dimasukkan ke dalam busur, seperti yang dilakukan di GTAW.
Las-busur dan zona pelindung diberikan melalui cincin luar-perisai dan
penggunaan gas, seperti argon, helium, atau campuran. Ada dua metode
pengelasan busur listrik plasma:
• Dalam metode ditransfer-busur (Gambar 30.6a), benda kerja yang dilas adalah
bagian dari rangkaian listrik. Transfer busur dari elektroda ke benda-maka istilah
yang ditransfer.
GAMBAR 30.6 Dua jenis proses las busur plasma: (a) mengalihkan dan (b)
nontransferred. lasan Deep dan sempit dapat dibuat dengan proses pada kecepatan
pengelasan tinggi.
• Dalam metode nontransferred (Gambar 30.6b), Busur listrik yang terjadi antara
elektroda dan nozzle, dan panas dilakukan untuk benda kerja dengan gas plasma.
Ini mekanisme transfer panas-mirip dengan yang untuk api oxyfuel (lihat Bagian
30.2).
Dibandingkan dengan proses las busur listrik lain, las busur plasma lebih baik
stabilitas busurnya, kurangnya distorsi panas, dan konsentrasi energi yang lebih
tinggi, sehingga lasan lebih dalam dan sempit. Selain itu, kecepatan pengelasan
yang lebih tinggi 120-1.000 mm / min dapat dicapai. Berbagai logam dapat dilas
dengan ketebalan bagian umumnya kurang dari 6 mm.
Konsentrasi panas yang tinggi dapat menembus sepenuhnya melalui
sambungan (keyhole technique) dengan ketebalan sebagai sebanyak 20 mm untuk
beberapa titanium dan paduan aluminium. Dalam keyhole technique, kekuatan
busur plasma memindahkan logam cair dan menghasilkan lubang pasa tepi kawah
lasan. Plasma Arc Welding (bukan proses GTAW) sering digunakan untuk butt
dan lap joint karena konsentrasi energi yang lebih tinggi, lebih baik stabilitas
busur, dan kecepatan pengelasan yang lebih tinggi. pelatihan dan keterampilan
yang tepat sangat penting untuk operator yang menggunakan peralatan ini.
Keselamatan pertimbangan termasuk perlindungan terhadap silau, berhamburan,
dan kebisingan dari busur plasma.
Atomic hydrogen welding. Dalam atomic hydrogen welding (AHW), sebuah
busur dihasilkan antara dua elektroda tungsten dalam atmosfer pelindung gas
hidrogen. busur ini dijaga terpisah dari benda kerja atau bagian yang dilas. Gas
hidrogen biasanya adalah diatomik (H2), tetapi di mana suhunya lebih dari 6000 °
C dekat arc, hidrogen terurai menjadi bentuk atomnya, simultan menyerap
sejumlah besar panas dari busur. Ketika hidrogen pemogokan nyata permukaan
tively dingin (yaitu, zona lasan), itu recombines ke dalam bentuk diatomik dan
cepat melepaskan panas yang disimpan. Energi di AHW dapat divariasikan
dengan mudah untuk penggantian jarak antara aliran busur dan permukaan benda
kerja. Proses ini digantikan oleh logam las-busur terlindung, terutama karena
ketersediaan gas inert murah.
30,4 Proses Las Busur Listrik: Consumable Electrode
Ada beberapa proses las busur listrik, seperti dijelaskan dibawah.
30.4.1 Shielded metal arc welding
Shielded metal arc welding (SMAW) merupakan salah satu yang paling
tua, sederhana untuk proses penyambungan. Sekitar 50% dari seluruh industri las
dilakukan oleh proses ini. Busur listrik yang dihasilkan oleh menyentuh ujung
sebuah elektroda dilapisi terhadap benda kerja dan menarik dengan cepat ke jarak
yang cukup untuk mempertahankan busur (Gbr. 30.7a). Elektroda berada dalam
bentuk yang tipis, proses batang kecil panjang (maka ini juga dikenal sebagai las
stick) yang diselenggarakan secara manual.
Panas yang dihasilkan mencair sebagian ujung elektroda, coating, dan logam
dasar di daerah busur langsung. Logam cair terdiri dari campuran logam dasar
(benda kerja), elektroda logam, dan zat dari lapisan pada elektroda; campuran ini
membentuk las ketika mengeras. Lapisan elektroda deoxidizes daerah lasan dan
menyediakan gas pelindung untuk melindungi dari oksigen di lingkungan.
Bagian yang telanjang di ujung elektroda dijepit ke salah satu terminal dari
sumber listrik, sedangkan terminal lain terhubung ke benda kerja yang sedang
dilas (Gambar 30.7b). Arus, yang mungkin DC atau AC, biasanya berkisar antara
50 dan 300 A. Untuk lembaran-pengelasan logam, DC lebih disukai karena itu
menghasilkan busur stabil. Power persyaratan umumnya kurang dari 10 kW.
Proses SMAW memiliki keuntungan sebab relatif sederhana, fleksibel dan
membutuhkan berbagai elektroda yang lebih kecil. Alat ini terdiri dari power
supply, kabel, dan pemegang elektroda. Proses SMAW umum digunakan di
konstruksi umum, galangan kapal, pipa, dan pekerjaan pemeliharaan. Hal ini
berguna terutama untuk bekerja di daerah terpencil di mana bahan bakar generator
bertenaga portable dapat digunakan sebagai catu daya. Proses ini cocok terbaik
untuk ketebalan benda kerja antara 3 sampai 19 mm, meskipun rentang ini dapat
diperluas dengan mudah oleh operator yang terampil menggunakan berbagai
teknik (Gambar 30,8).
Berbagai pendekatan mengharuskan terak dibersihkan setelah terlihat
manik-manik las. Kecuali dihilangkan seluruhnya, terak padat dapat menyebabkan
korosi parah daerah lasan dan mengakibatkan kegagalan lasan, tapi juga
mencegah perpaduan lapisan las dan, oleh karena itu, samapi mencapai kekuatan
las. Sebelum pengelasan lain diterapkan, terak harus dihilangkan sepenuhnya,
misalnya dengan kawat las menyikat atau chipping. Akibatnya, biaya tenaga kerja
baik dan biaya material menjadi tinggi.
30.4.2 Submerged-arc welding
Dalam submerged arc welding (SAW), busur las yang terlindung oleh
butiran fluks terdiri dari kapur, silika, mangan oksida, kalsium fluorida, dan
senyawa lainnya. fluks ini dimasukkan ke dalam zona lasan dari hopper dengan
aliran gravitasi melalui nozzle (Gambar 30,9). Lapisan tebal fluks sepenuhnya
meliputi logam cair. Hal ini mencegah berhamburan dan bunga api dan menekan
intensitas radiasi ultraviolet dan asapyang merupakan karakteristik dari proses
SMAW.
GAMBAR 30,7 ilustrasi skematis dari proses las SMAW. Sekitar 50% dari semua
operasi besar-besaran industri pengelasan menggunakan proses ini.
Fluks juga berfungsi sebagai isolator termal dengan mempromosikan
penetrasi panas ke benda kerja. Fluks yang tidak terpakai dapat dikembalikan
(menggunakan tabung pemulihan), diperlakukan, dan digunakan kembali.
GAMBAR 30.8
kedalaman las
menunjukkan urutan penumpukan delapan
manik-manik las
GAMBAR 30.9 ilustrasi skematis dari proses las-busur SAW. Fluks unfused
adalah direcover dan digunakan kembali.
penggunaan elektroda adalah koil kabel bulat 1,5-10 mm; termakan secara
otomatis melalui tabung (pistol pengelasan). arus listrik biasanya berkisar antara
300 dan 2000 A. pasokan listrik biasanya tersambung ke standar tunggal atau
kabel listrik tiga fase dengan tingkat primer sampai dengan 440 V.
Karena fluks pemakanan gravitasi, proses SAW terbatas terutama untuk
lasan dalam sepotong flat atau posisi horizontal memiliki cadangan. Edaran las
dapat dilakukan pada pipa dan tabung-asalkan diputar selama pengelasan. Seperti
Gambar. 30,9 menunjukkan, fluks unfused dapat dipulihkan, diperlakukan, dan
digunakan kembali. Proses ini otomatis dan digunakan untuk berbagai lasan
karbon dan baja paduan dan stainless steel lembaran atau pelat dengan kecepatan
setinggi 5 m / min. Kualitas pengelasan sangat tinggi dengan ketangguhan yang
baik, daktilitas, dan keseragaman sifat. Proses pengelasan SAW memberikan
produktivitas yang sangat tinggi, deposito 4 sampai 10 kali jumlah logam las per
jam sebagai proses SMAW. Aplikasi yang umum termasuk pengelasan plat tebal
untuk galangan kapal dan untuk kapal tekanan.
30.4.3 Gas Metal Arc Welding
Dalam Gas Metal Arc Welding (GMAW), yang dikembangkan pada 1950an dan sebelumnya disebut las metal inert gas (MIG), daerah lasan terlindung oleh
suasana efektif inert argon, helium, karbon dioksida, atau campuran berbagai gas
lainnya ( Gambar 30.10a).. Kabel telanjang habis diberi makan secara otomatis
melalui nosel ke dalam busur las dengan kawat motor drive-pakan (Gambar
30.10b). Di samping menggunakan shielding gas inert, deoksidasi biasanya hadir
dalam logam elektroda itu sendiri dalam rangka untuk mencegah oksidasi dari
genangan cair-las. Beberapa lapisan-pengelasan dapat disimpan pada sendi.
Logam dapat ditransfer oleh tiga metode dalam proses GMAW:
1. Dalam transfer semprot, kecil, tetesan logam cair dari elektroda adalah
pentransferan ke daerah lasan dengan kecepatan beberapa ratus tetesan per detik.
transfer ini berhamburan-bebas dan sangat stabil. Tinggi elektroda arus DC dan
tegangan dan berdiameter besar digunakan dengan argon atau campuran gas kaya
argon digunakan sebagai gas pelindung. Rata-rata saat ini yang dibutuhkan dalam
proses ini dapat dikurangi dengan menggunakan busur berdenyut, yang
superimposes pulsa amplitudo tinggi ke atas, rendah saat ini stabil. Proses ini
dapat digunakan di semua posisi pengelasan.
2. Dalam transfer berbentuk bulat, gas karbon dioksida-kaya-ini dimanfaatkan,
dan gelembung-gelembung yang didorong oleh kekuatan-kekuatan transfer busur
listrik-logam, sehingga berhamburan cukup. arus pengelasan tinggi digunakan,
sehingga memungkinkan untuk penetrasi lasan yang lebih besar dan kecepatan
lebih tinggi las-daripada yang dicapai dalam transfer semprot. bagian yang lebih
berat umumnya bergabung dengan metode ini.
GAMBAR 30,10 (a) Skema ilustrasi dari proses las GMAW, sebelumnya dikenal
sebagai las MIG (metal inert gas) , (b) peralatan dasar yang digunakan dalam
operasi las-busur gas metal.
3. Dalam hubungan arus pendek, logam tersebut dipindahkan dalam tetesan
individu (lebih dari 50 per detik), sebagai menyentuh ujung elektroda las logam
cair dan srkuit pendek. arus rendah dan tegangan yang digunakan dengan gas
karbon dioksida-kaya dan elektroda terbuat dari kawat berdiameter kecil. Daya
yang diperlukan adalah sekitar 2 kW.
Suhu yang dihasilkan dalam GMAW relatif rendah. Akibatnya, metode ini hanya
cocok untuk lembaran tipis dan bagian kurang dari 6 mm, fusi dinyatakan tidak
lengkap mungkin terjadi. Operasi ini mudah ditangani dan sangat umum
digunakan untuk pengelasan logam besi di bagian tipis. Berdenyut-busur sistem
digunakan untuk logam besi dan nonferrous tipis.
Proses ini yang paling cocok untuk pengelasan besi dan logam nonferrous
dan digunakan secara luas di industri logam-fabrikasi. Karena relatif sederhana
sifat proses tersebut, pelatihan operator mudah. Proses ini serbaguna, cepat dan
ekonomis, dan produktivitas pengelasan adalah dua kali dari proses SMAW.
Proses GMAW dapat diotomatisasi dengan mudah dan lends sendiri siap untuk
robot dan sistem manufaktur fleksibel (lihat Bab 37 dan 39).
30.4.4 Flux Cored Arc Welding
Flux Cored Arc Welding (FCAW) proses (ditunjukkan dalam Gambar
30,11). Adalah serupa dengan las gas metal-arc, kecuali elektroda tubular dalam
bentuk dan diisi dengan fluks (flux maka istilah-berinti). elektroda Cored
menghasilkan busur lebih stabil, memperbaiki kontur las, dan menghasilkan sifat
mekanik yang lebih baik dari logam las. Fluks dalam elektroda jauh lebih
fleksibel daripada lapisan rapuh digunakan pada elektroda SMAW, sehingga
tabung elektroda dapat diberikan dalam jangka panjang digulung.
Elektroda biasanya 0,5-4 mm, dan daya yang diperlukan adalah 'sekitar 20
kW.
Self-elektroda
terlindung
berintikan
juga
tersedia.
Mereka
tidak
membutuhkan eksternal gas pelindung, karena mengandung emisi flux yang
melindungi daerah las terhadap suasana sekitarnya. diameter elektroda yang kecil
dapat membuat tidak hnya pengelasan bahan tipis saja tetapi lebih sering lebih
baik. Juga, elektroda diameter yang kecil membuatnya relatif mudah untuk las
bagian dalam posisi yang berbeda, dan kimia fluks memungkinkan pengelasan
banyak logam.
Proses FCAW menggabungkan fleksibilitas dari fitur SMAW dengan
elektroda kontinus dan elektroda otomatis pada fitur pengunaan GMAW. Cara ini
ekonomis dan serbaguna, sehingga digunakan untuk pengelasan berbagai sendi,
terutama pada baja, baja tahan karat, dan paduan nikel. Lasan-logam yang lebih
tinggi tingkat deposisi proses FCAW (dibandingkan dengan GMAW) telah
menyebabkan penggunaannya dalam penggabungan setiap bagian untuk semua
ketebalan. Penggunaan elektroda berbentuk pipa dengan diameter sangat kecil
telah memperluas penggunaan proses ini untuk benda kerja ukuran bagian yang
lebih kecil.
Sebuah keuntungan besar dari FCAW adalah kemudahan yang spesifik
pengelasan sifat kimia logam dapat dikembangkan. Dengan menambahkan unsur
paduan untuk inti fluks, hampir setiap komposisi paduan dapat diproduksi. Proses
ini mudah untuk mengotomatisasi dan mudah beradaptasi untuk sistem
manufaktur fleksibel dan robot.
GAMBAR 30,11 ilustrasi skematis dari proses pengelasan busur-flux-cored.
Operasi ini mirip dengan las gas metal-arc, ditunjukkan pada Gambar. 30,10.
30.4.5 Electrogas Welding
Electrogas Welding (EGW) digunakan terutama untuk pengelasan tepi bagian
vertical dan dalam satu aluran dengan potongan ditempatkan sisi ke sisi (butt
joint). Hal ini diklasifikasikan sebagai proses mesin-las, karena memerlukan
peralatan khusus (Gambar 30,12). Logam las yang disimpan ke dalam sebuah
rongga lasan antara dua lembar untuk digabungkan. Ruang ini tertutup oleh dua
air pendingin tembaga penghalang (shoes) untuk mencegah terak cair dari running
off. Mekanikal drive memindahkan shoes ke atas. Pengelasan melingkar (seperti
pada pipa) juga mungkinkan, dengan benda kerja yang berputar.
elektroda tunggal atau multi elektroda termakan melalui saluran, dan busur terus
menerus dijaga dengan menggunakan elektroda pembuang fluks di hingga 750 A
atau elektroda padat pada 400 Power persyaratan A. sekitar 20 kW. Pelindungan
dilakukan dengan cara gas inert, seperti karbon dioksida, argon, atau heliumtergantung pada jenis bahan yang dilas. gas ini dapat disediakan dari sumber
eksternal, dihasilkan dari elektrode flux-cored, atau dari keduanya.
Peralatan untuk pengelasan electrogas handal dan pelatihan untuk operator relatif
sederhana. Weld ketebalan berkisar 12-75 mm pada baja, titanium, dan paduan
aluminium. aplikasi yang tipikal adalah dalam pembangunan jembatan, bejana
tekan, berdinding tebal dan pipa berdiameter besar, tangki penyimpanan, dan
kapal.
30.4.6 Electroslag Welding
Electroslag Welding (ESW) dan aplikasi yang mirip dengan electrogas las
(Gambar 30,13). Perbedaan utama adalah bahwa busur dijalankan antara ujung
elektroda dan bagian bawah bagian yang akan dilas. Flux ditambahkan, yang
kemudian dilebur oleh panas dari busur itu. Setelah terak cair mencapai ujung
elektroda, busur adalah extinguished. Panas dihasilkan terus oleh tahanan listrik
dari terak cair. Karena busur itu padam, ESW tidak sepenuhnya proses las busur.
GAMBAR 30,12 ilustrasi skematis dari proses las electrogas.
GAMBAR 30.13 Peralatan yang digunakan untuk operasi las electroslag
Single atau multiple solid serta elektroda pembuang fluks dapat digunakan.
Pedoman ini nonconsumable (metode konvensional) atau consumable.
pengelasan Electroslag mampu mengelas pelat dengan ketebalan mulai dari 50
mm sampai lebih dari 900 mm, dan pengelasan dilakukan dalam satu alur. Arus
yang dibutuhkan adalah sekitar 600 A pada 40-50 V, meskipun arus yang lebih
tinggi digunakan untuk pelat tebal. Perjalanan kecepatan pengelasan adalah dalam
kisaran 12-36 mm / menit. pengelasan kualitas baik. Proses ini digunakan untuk
bagian struktural-baja besar, seperti mesin-mesin berat, jembatan, rig pengeboran,
kapal, dan kapal-reaktor nuklir.
30.5 | Elektroda untuk Las Busur Listrik
Elektroda untuk proses pengelasan busur listrik consumable dijelaskan sesuai
diklasifikasikan
• Kekuatan logam lasan
• Current (AC atau DC)
• Jenis lapisan
Elektroda diidentifikasi dengan angka dan huruf (Tabel 30.2) atau dengan kode
warna, terutama jika mereka terlalu kecil untuk menanamkan dengan identifikasi.
elektroda dilapisi-dimensi yang tipikal adalah dalam kisaran 150-460 mm
panjang, dan 1,5-8 mm diameter.
Spesifikasi untuk elektroda dan logam pengisi (termasuk toleransi dimensi,
prosedur kontrol kualitas, dan proses) yang diterbitkan oleh American Welding
Society (AWS) dan American National Standards Institute (ANSI). spesifikasi
lain muncul missal dalam Aerospace Materials Specifications (AMS) oleh Society
of Automotive Engineers (SAE).
Elektroda yang dijual dengan berat dan dalam berbagai ukuran dan spesifikasi.
penseleksian dan rekomendasi untuk elektroda untuk logam tertentu dan
aplikasinya dapat ditemukan dalam literatur pemasok dan dalam berbagai buku
pegangan dan referensi terdaftar di akhir bab ini.
Lapisan elektroda. Elektroda yang dilapisi dengan bahan tanah liat (yang
mencakup pengikat silikat) dan bahan bubuk (seperti oksida, karbonat, fluorida,
paduan logam, dan selulosa (kapas selulosa dan tepung kayu)). Lapisan (yang
rapuh dan mengambil bagian dalam interaksi kompleks selama pengelasan)
memiliki fungsi dasar sebagai berikut:
• Stabilkan busur listrik.
• Menghasilkan gas untuk sebagai pelindung terhadap atmosfer sekitarnya; gas
yang dihasilkan adalah karbon dioksida dan uap air (dan karbon monoksida dan
hidrogen dalam jumlah kecil).
• Kontrol ukuran cairan elektroda.
• Bertindak sebagai fluks untuk melindungi lasan terhadap pembentukan oksida,
nitrida, dan inklusi lain dan (dengan terak yang dihasilkan) untuk melindungi
kawah cairan las.
• penambah elemen paduan ke zona lasan untuk meningkatkan sifat-sifat
penggabungan antara lain deoxidizers untuk mencegah lasan menjadi rapuh.
penyimpanan pelapisan elektroda atau terak harus dihilangkan dari alur pada
masing-masing untuk menjamin lasan yang baik; sikat kawat (manual atau listrik)
dapat digunakan untuk tujuan ini. elektroda terbuka dan kawat terbuat dari baja
stainless dan paduan aluminium juga tersedia. Mereka digunakan sebagai logam
pengisi dalam operasi berbagai pengelasan.
30.6 Electron Beam Welding
Dalam Electron beam welding (EBW), yang dikembangkan pada tahun
1960, panas yang dihasilkan oleh elektron kecepatan tinggi berkas electron.
Energi kinetik elektron diubah menjadi panas karena mereka bertemu dengan
benda kerja. Proses ini membutuhkan peralatan khusus untuk fokus berkas pada
benda kerja, biasanya dalam ruang hampa. Semakin tinggi vakum, semakin dalam
penetrasi berkas, dan semakin besar rasio kedalaman dan lebar, sehingga metode
disebut EBW-HV (untuk high vacuum) dan EBW-MV (untuk medium vacuum).
pengelasan beberapa bahan juga dapat dilakukan oleh EBW-NV (untuk no
vacuum)
Hampir semua logam dapat dilas oleh EBW, dan ketebalan benda kerja
dapat berkisar dari foil sampai plat. Energi besar juga mampu menghasilkan
lubang pada benda kerja (keyhole technique; Bagian 30,3). Secara umum, tidak
ada gas pelindung, fluks, atau pengisi logam diperlukan. Kapasitas pistol elektron
jangkauan hingga 100 kW.
Proses ini memiliki kemampuan membuat pengelasan berkualitas tinggi,
yang dalam dan sempit, dan memiliki zona panas yang kecil (lihat Bagian 30,9).
rasio Tingkatan-to-lebar kisaran antara 10 dan 30. Ukuran pengelasan yang dibuat
oleh EBW jauh lebih kecil daripada lasan dibuat oleh proses konvensional.
Menggunakan otomatisasi dan kontrol servo, parameter dapat dikontrol secara
akurat pada kecepatan pengelasan setinggi 12 m / min.
Hampir semua logam dapat dibuat las butt joint atau lap joint dengan
proses pada ketebalan hingga 150 mm. Distorsi dan penyusutan di daerah
pengelasan adalah minim. Kualitas pengelasan yang baik dan kemurnian sangat
tinggi. Aplikasi yang umum termasuk pengelasan pesawat, rudal, nuklir dan
komponen elektronik, dan roda gigi, dan poros bagi industri otomotif. peralatan
Electron beam welding pada umumnya x-ray, maka pemantauan dan perawatan
berkala sangat penting.
30.7 Laser Beam Welding
Laser Beam Welding (LBW) masih menggunakan sinar laser daya tinggi
sebagai sumber panas, untuk menghasilkan fusi lasan. Karena berkas dapat
difokuskan ke wilayah yang sangat kecil, memiliki kepadatan energi yang tinggi
dan kemampuan penetrasi yang mendalam. Berkas dapat langsung, berbentuk, dan
terfokus tepat pada benda kerja. Akibatnya, proses ini sangat cocok terutama
untuk pengelasan sambungan dalam dan sempit (Gambar 30,14) dengan rasio
kedalaman ke lebar biasanya berkisar antara 4 sampai 10.
Dalam industri otomotif, pengelasan komponen transmisi adalah lebih luas
aplikasi nya. Di antara berbagai aplikasi lain adalah pengelasan bagian-bagian
tipis untuk komponen elektronik. Sinar laser dapat berdenyut (dalam milidetik)
untuk aplikasi (seperti pengelasan spot bahan tipis) dengan tingkat daya hingga
100 kW. Continuous sistem multi-kW laser digunakan untuk lasan yang
mendalam pada bagian tebal.
Las berkas laser pengelasan menghasilkan las yang berkualitas baik
dengan minimum penyusutan dan distorsi. Las berkas Laser memiliki kekuatan
yang baik dan umumnya ulet dan bebas dari porositas. Proses dapat otomatis
untuk digunakan pada berbagai bahan dengan ketebalan sampai 25 mm,
melainkan efektif terutama pada benda kerja tipis. Sebagaimana dinyatakan pada
bagian 16.2.2, perajutan las logam lembaran kosong disambung terutama oleh las
laser-beam menggunakan robot untuk kontrol ketelitian pada berkas selama
pengelasan.
GAMBAR 30.14 Perbandingan ukuran manik-manik lasan: (a) berkas laser atau
las berkas elektron dan (b) pengelasan busur tungsten. Sumber: Courtesy of
American Welding Society, Welding Handbook, ed ■ 8., 1991.
tipe logam dan paduan yang dilas antara lain aluminium, titanium, logam besi,
tembaga, superalloy, dan logam refraktori. kecepatan pengelasan berkisar dari 2,5
m / min hingga 80 m / menit untuk logam tipis. Karena tabiat sifat prosesnya,
pengelasan dapat dilakukan pada lokasi yang tidak dapat di jangkau. Seperti pada
yang lainnya dapat dilakukan dengan system pengelasan otomatis , penggunaan
kemampuan operator menjadi minim. Keselamatan khusus penting dalam
pengelasan berkas laser karena bahaya ekstrim untuk mata serta kulit; solid-state
(Yag) laser juga berbahaya. (Lihat Tabel 27,2 pada jenis laser.)
Keunggulan utama dari LBW atas EBW adalah sebagai berikut:
• udara vakum tidak diperlukan, dan berkas dapat merambat melalui udara.
• Berkas Laser dapat dibentuk, dimanipulasi, dan terfokus optis (menggunakan
serat optik), sehingga proses tersebut dapat diotomatisasi dengan mudah.
• Berkas tidak menghasilkan foto sinar-x.
• Kualitas pengelasan lebih baik daripada di EBW dengan kecenderungan
campuran yang tidak menyeluruh, berhamburan, porositas, dan distorsi lebih
sedikit.
CONTOH 30,1 Laser pengelasan pisau cukur
closeup dari kartrid pisau cukur Gillette Sensor ™ ditunjukkan pada Gambar.
30,15. Masing-masing diperkecil 2 kali, pisau dengan kekuatan tinggi memiliki 13
pinpoint lasan 11 yang dapat dilihat (bintik-bintik gelap, sekitar 0,5 mm) pada
setiap pisau pada foto. Anda dapat memeriksa pengelasan pada bilah aktual
dengan kaca pembesar atau mikroskop.
Para las yang dibuat dengan Nd: Yag laser pengiriman dilengkapi dengan serat
optik. Peralatan ini memberikan manipulasi berkas sangat fleksibel dan dapat
menargetkan lokasi yang tepat di sepanjang pisau. Dengan set mesin ini, produksi
berada pada tingkat 3 juta pengelasan per jam dengan kualitas las akurat dan
konsisten.
Sumber: Courtesy of Lumonics Corporation, Divisi Produk Industri.
30.15 GAMBAR Detail Gillette Sensor silet kartrid ™ menunjukkan pengelasan
laser spot.
30.8 Pemotong
Selain berarti mekanik, sepotong material dapat dipisahkan menjadi dua
atau lebih, bagian atau ke berbagai kontur dengan menggunakan sumber panas
yang mencair dan menghilangkan zona sempit di benda kerja. Sumber panas dapat
obor, busur listrik, atau laser.
Pemotongan Oxyfuel-gas. Oxyfuel-gas pemotongan (Oseania) mirip dengan
oxyfuel pengelasan, tetapi sekarang sumber panas digunakan untuk menghapus
zona kecil dari sebuah pelat logam atau lembar (Gambar 30.16a). Proses ini
sangat cocok terutama untuk baja. Reaksi dasar dengan baja
Panas terbesar yang dihasilkan yaitu oleh reaksi kedua, dan dapat
menghasilkan kenaikan suhu sekitar 870 ° C. Namun, temperatur ini tidak cukup
tinggi untuk memotong baja, sehingga benda kerja yang dipanaskan dengan bahan
bakar gas, dan oksigen sebagai pendahuluan dihasilkan setelahnya (lihat
penampang nozzle dalam Gambar 30.16a).. Semakin tinggi kadar karbon dari
baja, semakin tinggi suhu pemanasan awal yang diperlukan. Pemotongan terjadi
terutama oleh oksidasi (pembakaran) dari baja; mencair beberapa juga
membutuhkan pLce. besi tuang baja Cast dan juga dapat dipotong dengan metode
ini. Proses ini menghasilkan goresan mirip dengan yang dihasilkan oleh gergaji
dengan mata gergaji atau dengan kawat EDM (lihat Gambar 27,12)..
GAMBAR 30.16 (a ) Pemotongan Nyala api dari pelat baja dengan tangkai
dengan tangkai las oksiasetilin, dan bagian-lintas dari nozzle tangkai las, (b)
bagian dari sebuah piring api potong menunjukkan garis tarik.
Ketebalan maksimum yang dapat dipotong oleh OFC terutama tergantung
pada gas digunakan. Dengan gas Praktik Bengkel, ketebalan maksimum sekitar
300 mm; dengan oxyhydrogen, sekitar 600 mm. garitan lebar berkisar dari sekitar
1,5 mm sampai 10 mm dengan kontrol toleransi cukup baik. Daun garis nyala
tarik pada permukaan dipotong (Gambar 30.16b), yang menghasilkan permukaan
lebih kasar daripada yang dihasilkan oleh proses seperti gergaji, blanking, atau
operasi lain yang menggunakan alat pemotong mekanik. Distorsi disebabkan oleh
distribusi temperatur tidak merata bisa menjadi masalah di OFC.
Meskipun panjang digunakan untuk menyelamatkan dan perbaikan,
pemotongan oxyfuel-gas dapat digunakan dalam manufaktur juga. Obor mungkin
berbagai petunjuk sepanjang jalan secara manual, mekanis, atau secara otomatis
oleh mesin menggunakan Programmable pengendali dan robot. Underwater
pemotongan dilakukan dengan obor yang dirancang khusus yang menghasilkan
selimut udara terkompresi antara api dan air sekitarnya.
Pemotongan busur listrik. proses pemotongan busur listrik didasarkan pada
prinsip-prinsip yang sama seperti proses pengelasan busur listrik. Berbagai bahan
dapat dipotong pada kecepatan tinggi dengan memotong busur. Seperti di
pengelasan, proses-proses ini juga meninggalkan sebuah zona yang terkena panas
yang perlu diperhitungkan, terutama dalam aplikasi kritis.
Dalam air carbon arc cutting (CAC-A), digunakan sebuah elektroda
karbon, dan logam cair adalah angin oleh udara jet kecepatan tinggi. Dengan
demikian, logam dipotong tidak harus mengoksidasi. Proses ini digunakan
terutama untuk gouging dan scarfing (pengangkatan logam dari permukaan).
Namun, proses ini berisik, dan logam cair dapat ditiup jarak substansial dan
menyebabkan bahaya keselamatan.
Plasma Arc Cutting (PAC) menghasilkan suhu tertinggi ini digunakan
untuk memotong cepat nonferrous dan pelat baja stainless.. Produktivitas
pemotongan dari proses ini adalah lebih tinggi dari metode oxyfuel-gas. Ini
menghasilkan permukaan akhir yang baik, sempit kerfs, dan proses pemotongan
yang paling populer menggunakan pengendali diprogram dalam bidang
manufaktur saat ini.
Berkas electron dan Laser juga digunakan untuk sangat akurat
memotong berbagai logam, seperti yang dijelaskan dalam Bagian 27,6 dan 27,7.
Permukaan akhir lebih baik daripada yang lainnya proses pemotongan panas, dan
goresan yang lebih sempit.
30.9 | Sambungan Las, Kualitas, dan Pengetasannya
Tiga zona yang berbeda dapat diidentifikasi dalam sambungan lasan seperti
ditunjukkan pada Gambar. 30,17:
1. logam dasar
2. Zona yang terkena dampak panas
3. Logam las
Metalurgi dan sifat dari zona kedua dan ketiga sangat tergantung pada
jenis logam bergabung, proses bergabung tertentu, filler logam digunakan (jika
ada), variabel proses las dan. Sambungan dihasilkan tanpa logam pengisi disebut
autogenous, dan zona lasan yang terdiri dari logam dasar resolidified. Sambungan
dibuat dengan logam pengisi memiliki zona pusat yang disebut logam lasan dan
terdiri dari campuran dasar dan logam pengisi.
Pembekuan dari logam las. Setelah aplikasi panas dan pendahuluan dari logam
pengisi (jika ada) ke zona lasan, sambungan las yang dibiarkan mendingin ke
suhu lingkungan. Proses solidifikasi mirip dengan yang di casting dan dimulai
dengan pembentukan kolumnar (dendritik) butir. (Lihat Gambar 10.3.). Ini butir
relatif panjang dan sejajar formulir aliran panas. Karena logam merupakan
konduktor panas yang jauh lebih baik daripada udara sekitarnya, butir terletak
sejajar dengan pesawat dari dua komponen yang dilas (Gambar 30.18a).
Sebaliknya, butir-butir dalam pengelasan dangkal ditunjukkan pada Gambar.
30.18b dan c.
Struktur butir dan ukuran butir tergantung pada paduan logam tertentu,
proses pengelasan tertentu digunakan, dan jenis logam pengisi. Karena dimulai
dalam keadaan cair, logam las pada dasarnya memiliki struktur tuang, dan sejak
itu telah didinginkan perlahan-lahan, ia memiliki butir kasar. Akibatnya, struktur
ini umumnya memiliki kekuatan yang rendah, ketangguhan, dan daktilitas.
Namun, pemilihan yang tepat komposisi logam pengisi atau perawatan panas
setelah pengelasan dapat meningkatkan sifat mekanik sendi. Struktur yang
dihasilkan tergantung pada paduan tertentu, komposisi, dan siklus termal yang
bersama yang dikontrol. Sebagai contoh, tingkat pendinginan dapat dikendalikan
dan dikurangi dengan pemanasan awal daerah lasan umum sebelum pengelasan.
Preheating penting terutama untuk logam dengan konduktivitas termal tinggi,
seperti aluminium dan tembaga. Tanpa pemanasan awal, panas yang dihasilkan
selama pengelasan cepat memboroskan melalui sisa bagian yang tersambung.
GAMBAR 30.17 Karakteristik zona fusi-las khas di oxyfuel-gas dan busur las.
GAMBAR 30.18 Grain struktur dalam (a ) kedalaman las dan (b) las dangkal las.
Perhatikan bahwa butir dalam logam lasan mengukuhkan tegak lurus untuk
antarmuka dengan logam dasar, (c) Weld bead pada strip cold-rolled nikel yang
dihasilkan oleh sinar laser, (d) microhardness (HV) profil di sebuah manik-manik
las.
Zona yang terkena panas. The heat affected zone (HAZ) adalah dalam logam
dasar tersebut. Memiliki mikro berbeda dari logam dasar sebelum pengelasan,
karena telah tercakup sementara untuk temperatur tinggi selama pengelasan.
Bagian logam dasar yang cukup jauh dari sumber panas tidak mengalami
perubahan struktural selama pengelasan karena suhu jauh lebih rendah yang
dikenakan mereka.
Sifat dan struktur mikro HAZ tergantung pada (a) laju masukan panas dan
pendinginan dan (b) suhu mana zona ini dibesarkan. Selain faktor metalurgi
(seperti ukuran butiran asli, orientasi butir, dan derajat pekerjaan dingin
sebelumnya), sifat fisik (seperti panas spesifik dan termal tivity ¬ conduc dari
logam) juga mempengaruhi ukuran dan karakteristik zona ini.
Kekuatan dan kekerasan zona yang terkena panas (Gambar 30.18d)
sebagian tergantung pada bagaimana kekuatan asli dan kekerasan logam dasar
dikembangkan sebelum pengelasan. Seperti yang dijelaskan di Bab 2 dan 4,
mereka mungkin telah dikembangkan oleh (a kerja) dingin, (b) padat-solusi
penguatan, (c) pengerasan presipitasi, atau (d) variable perlakuan panas. Pengaruh
metode ini memperkuat rumit, dan sederhana untuk menganalisis adalah pada
logam dasar yang telah dingin-bekerja, seperti dengan memalsukan penggilingan
atau dingin dingin.
Panas yang diterapkan selama pengelasan memanjang recrystallizes butir
logam dasar dingin-bekerja. Butir yang jauh dari logam las akan recrystallize
menjadi halus, biji-bijian sama-sumbu. Di sisi lain, butir dekat dengan logam las
telah mengalami temperatur tinggi untuk jangka waktu yang lebih lama.
Akibatnya, butir akan tumbuh dalam ukuran (pertumbuhan butir), dan daerah ini
akan lebih lembut dan memiliki kekuatan yang lebih rendah. Seperti sendi akan
paling lemah pada zona yang terkena panas.
Pengaruh panas pada HAZ untuk sambungan yang terbuat dari logam berbeda dan
untuk paduan diperkuat dengan metode lain yang begitu kompleks untuk berada
di luar cakupan buku ini. Rincian dapat ditemukan dalam referensi lebih maju
tercantum dalam daftar pustaka pada akhir bab ini. Sebagai hasil dari sejarah
siklus termal dan perubahan mikrostruktur petugas nya,
Sebuah sambungan las dapat mengembangkan berbagai diskontinuitas.
diskontinuitas las juga dapat disebabkan oleh tidak selarannya aplikasi teknologi
pengelasan yang tepat atau pengoperasian yang buruk. The diskontinuitas utama
yang mempengaruhi kualitas las dijelaskan pada bagian berikutnya.
30.9.1 kualitas Las
Sebagai hasil dari sejarah siklus termal dan perubahan mikrostruktur, sebuah
sambungan las dapat mengembangkan berbagai diskontinuitas. diskontinuitas las
juga bisa disebabkan oleh sebuah aplikasi yang tidak memadai atau ceroboh
teknologi pengelasan yang tepat atau dengan pelatihan operator miskin. The
diskontinuitas utama yang mempengaruhi kualitas las dijelaskan di sini.
Porositas. Porositas lasan disebabkan oleh
• Gas dilepaskan selama leleh daerah lasan tetapi terjebak selama pembekuan.
• Kimia reaksi selama pengelasan.
• terkontaminasi.
Kebanyakan sambungan dilas mengandung beberapa porositas, yang umumnya
dalam bentuk bola atau memanjang kantong. (Lihat juga Bagian 10.6.1) Distribusi
Porositas pada zona las mungkin acak, atau porositas dapat terkonsentrasi di
daerah pada zona tersebut.
Porositas dalam pengelasan dapat dikurangi dengan praktek-praktek berikut:
• Pemilihan elektroda yang tepat dan logam pengisi.
• Perbaikan teknik pengelasan, seperti preheating daerah lasan atau meningkatkan
laju heat input.
• pembersihan dan pencegahan terhadap kontaminasi dari memasuki zona lasan.
• Mengurangi kecepatan pengelasan untuk memberikan waktu untuk gas untuk
melarikan diri.
Slag Inclusions. Slag Inclusions adalah senyawa seperti oksida, fluks, dan bahan
lapisan elektroda yang terjebak di zona lasan. Jika shielding gas tidak efektif
selama pengelasan, kontaminasi dari lingkungan juga dapat berkontribusi untuk
inklusi tersebut. kondisi Welding juga penting; dengan pengendalian parameter
proses las, terak cair akan mengapung ke permukaan logam las moiten dan
dengan demikian tidak akan menjadi terjebak.
Slag Inclusions dapat dicegah dengan praktek-praktek berikut:
• Membersihkan permukaan lasan-manik sebelum lapisan berikutnya disimpan
dengan cara sikat kawat (tangan atau kekuasaan) atau ceria.
• Menyediakan cukup gas pelindung.
• Mendesain ulang sambungan untuk mengizinkan ruang yang cukup untuk
manipulasi yang tepat dari genangan logam las cair.
Incomplate
fusion
And
Penetration.
Incomplate
fusion
(kurangnya
percampuran) menghasilkan manik-manik las buruk, seperti yang ditunjukkan
pada Gambar. 30,19. Sebuah las yang lebih baik dapat diperoleh dengan
menggunakan praktek-praktek berikut:
• Meningkatkan suhu logam dasar.
• Membersihkan area pengelasan sebelum pengelasan.
• Memodifikasi desain sambungan dan mengubah jenis elektroda yang digunakan.
• Menyediakan cukup gas pelindung.
kurang sempurnanya penetrasi terjadi ketika kedalaman sambungan las tidak
cukup. Penetrasi dapat ditingkatkan dengan praktek-praktek berikut:
• Meningkatkan heat input.
• Mengurangi kecepatan perjalanan selama pengelasan.
• Memodifikasi desain bersama.
• Memastikan bahwa permukaan yang akan bergabung cocok satu sama lain
dengan benar.
Profil las. profil las penting bukan hanya karena dampaknya pada kekuatan dan
penampilan lasan, tetapi juga karena dapat menunjukkan tidak lengkapnya
campuran atau kehadiran terak inklusi di beberapa lasan-lapisan.
• Underfilling hasil ketika sendi tidak diisi dengan jumlah tepat logam las
(Gambar 30.20a).
• undercutting hasil dari pencairan yang jauh dari logam dasar dan generasi akibat
dari sebuah alur dalam bentuk istirahat yang tajam atau takik (Gambar 30.20b).
GAMBAR 30.19 Contoh berbagai diskontinuitas dalam pengelasan fusi.
GAMBAR 30.20 Contoh berbagai cacat dalam pengelasan fusi.
kalau kondisi itu terjadi dalam atau tajam, kondisi undercut dapat penyebab
tegaangan dan dapat mengurangi kekuatan pada sambungan; dalam kasus seperti
itu, mungkin menyebabkan kegagalan prematur.
• overlap adalah diskontinuitas pada permukaan (Gambar 30.20b) biasanya
disebabkan oleh pekerjaan lasan yang rusak atau dengan pemilihan bahan yang
tidak tepat. Sebuah las yang baik adalah ditunjukkan pada Gambar. 30.20c.
Retak. Retak bisa terjadi di berbagai lokasi dan arah di daerah lasan. Tipe retakan
diantaranya retak longitudinal, retak melintang, retak kawah, underbead, dan retak
pada ujung (Gambar 30.21).
GAMBAR 30.21 Jenis retak dikembangkan di sambungan las. Celah-celah yang
disebabkan oleh tegangan termal, mirip dengan pengembangan air mata panas di
tuang, seperti ditunjukkan pada Gambar. 10,12.
GAMBAR 30,22 Crack dalam manik-manik lasan. Dua komponen yang dilas
tidak diizinkan untuk kontrak bebas setelah pengelasan selesai. Sumber: Courtesy
of Engineering Packer.
Retakan ini pada umumnya hasil dari kombinasi faktor-faktor berikut:
• gradiasi Temperatur yang menyebabkan tegangan termal di zona lasan.
• Variasi dalam komposisi zona lasan yang menyebabkan tingkat yang berbeda
dari kontraksi selama pendinginan.
• Embrittlement batas butir (Bagian 1.4), disebabkan oleh pemisahan elemen
seperti belerang ke batas butir, dan ketika larutan padatan bergerak pada batac
cairan pada saat logam las mulai pemadatan.
• Hidrogen embrittlement (Bagian 2.10.2).
• Ketidakmampuan dari logam las untuk kontrak selama pendinginan (Gambar
30,22). Kondisi ini yang seperti terjadi hot tears yang tebentuk pada benda tuang
(Gambar 10,12) dan terkait dengan menahan diri berlebihan benda kerja selama
proses pengelasan.
Retak juga diklasifikasikan sebagai retak panas yang terjadi ketika
penggabungan pada suhu tenang dan retak dingin yang terbentuk setelah logam
las telah menjadi padatan.
Pada dasarnya langkah pencegahan retak dalam pengelasan adalah sebagai
berikut:
• Modifikasi desain sambungan untuk meminimalkan tegangan terbentuk oleh
penyusutan selama pendinginan.
• Ubah parameter, prosedur, dan urutan operasi pengelasan.
• Panaskan komponen yang akan dilas.
• Hindari pendinginan yang cepat dari komponen yang dilas.
Lamellar tears. Dalam menggambarkan anisotropi logam terdeformasi plastis
dalam Bagian 1.5, dinyatakan bahwa benda kerja adalah ketika lemah diuji dalam
ketebalan karena alignment kotoran bukan logam dan inklusi (stringer). Kondisi
ini jelas terutama di piring digulung dan dalam bentuk struktural. Dalam
pengelasan
komponen tersebut, air mata pipih dapat berkembang karena penyusutan
menahan komponen struktur selama pendinginan. air mata ini dapat dihindari
dengan menyediakan untuk penyusutan anggota atau dengan memodifikasi desain
bersama untuk membuat manik-manik menembus lasan komponen lemah lebih
mendalam.
Kerusakan Permukaan. Beberapa logam mungkin memerciki selama pengelasan
dan smenjadi tumpukan sebagai tetesan kecil pada permukaan yang berdekatan.
Dalam proses las busur listrik , ketidaksengajaan elektroda menyentuh bagianbagian yang dilas pada tempat-tempat lain daripada zona lasan (percikan busur
listrik). diskontinuitas permukaan tersebut dapat pantas untuk alasan penampilan
atau penggunaan selanjutnya di bagian dilas. Jika parah, diskontinuitas ini dapat
mempengaruhi sifat-sifat struktur dilas, terutama untuk logam takik-sensitif.
Menggunakan teknik pengelasan dan prosedur yang tepat adalah penting untuk
menghindari kerusakan permukaan.
Tegangan sisa. Karena pemanasan lokal dan pendinginan selama pengelasan,
ekspansi dan kontraksi daerah lasan menyebabkan tegangan sisa dalam lembaran
kerja. (Lihat juga Bab 2.11) Sisa. Menekankan dapat menyebabkan cacat berikut:
• perubahan bentuk, warping, dan tekuk dari bagian-bagian dilas (Gambar 30,23).
• Stres-korosi retak (Bagian 2.10.2).
• perubahan bentuklebih lanjut, jika sebagian struktur dilas kemudian kembali ¬
pindah, seperti oleh mesin atau menggergaji.
• Mengurangi umur kelelahan dari struktur dilas.
Jenis dan distribusi tegangan sisa dalam pengelasan dijelaskan terbaik
dengan referensi dengan Gambar. 30.24a. Ketika dua piring sedang dilas, zona,
panjang dan sempit terkena suhu tinggi, sedangkan piring, secara keseluruhan,
pada dasarnya pada suhu lingkungan. Setelah pengelasan selesai dan waktu
berlalu, panas dari zona lasan memboroskan lateral ke dalam piring, sedangkan
daerah las mendingin. Dengan demikian, piring-piring mulai memperluas
longitudinal, sedangkan panjang dilas mulai kontrak (Gambar 30.22a).
Jika piring tidak dibatasi, akan warp, seperti ditunjukkan pada Gambar.
30.22a. Namun, jika piring tidak bebas melengkung, itu akan mengembangkan
sisa menekankan bahwa tipikal didistribusikan seperti yang ditunjukkan pada
Gambar. 30,24. Perhatikan bahwa besarnya tegangan tekan residual pada pelat
berkurang menjadi nol pada titik jauh dari daerah lasan.
GAMBAR 30.23 Distorsi bagian setelah pengelasan. Distorsi disebabkan oleh
ekspansi termal diferensial dan kontraksi daerah yang berbeda dari perakitan
dilas.
30,24 GAMBAR Sisa tegangan terbentuk di dalam (a) a straight-butt joint.
Perhatikan bahwa tegangan sisa ditunjukkan pada (b) harus seimbang internal.
(Lihat juga Gambar 2,29..)
Karena tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada piring dilas, kekuatan
tarik dan tekan diwakili oleh tegangan sisa ini harus menyeimbangkan satu sama
lain.
Acara yang mengarah pada distorsi struktur las ditunjukkan pada Gambar.
30,25. Sebelum pengelasan, struktur-bebas adalah stres, seperti ditunjukkan pada
Gambar. 30.25a. Bentuknya mungkin cukup kaku, dan fixture mungkin juga hadir
untuk mendukung struktur. Ketika manik las ditempatkan, logam cair mengisi
kesenjangan antara permukaan yang akan bergabung, dan mengalir ke luar untuk
membentuk bead pengelasan. Pada titik ini, lasan tidak di bawah tekanan apapun.
Setelah itu, yang mengeras manik las, dan baik manik-manik las dan bahan
sekitarnya sejuk ke suhu ruang. Sebagai bahan-bahan keren, mereka mencoba
untuk kontrak tetapi dibatasi oleh sebagian besar weldment tersebut. Hasilnya
adalah bahwa weldment yang mendistorsi (Gambar 30.25c) dan tegangan sisa
terbentuk.
Distribusi sisa-stres menunjukkan tempat lasan dan HAZ dalam keadaan
ketegangan sisa, yang berbahaya dari sudut pandang kelelahan. Banyak struktur
dilas akan menggunakan bahan-dingin (seperti diekstrusi atau bentuk rollformed), dan ini relatif kuat dan tahan kelelahan. Pengelasan itu sendiri mungkin
telah porositas (lihat Gambar 30.20b)., Yang dapat bertindak sebagai riser stres
dan membantu pertumbuhan kelelahan-retak, atau mungkin ada celah lain yang
dapat tumbuh di kelelahan. Secara umum, daerah HAZ resistansi kelelahannya
lebih kecil dari pada logam dasar. Jadi, tegangan sisa yang ditimbulkan bisa
sangat berbahaya, dan tidak biasa untuk perlakuan las selanjutnya dalam tegangan
yang tinggi atau kelelahan Aplikasi, akan didiskusikan selanjutnya.
GAMBAR 30,25 Distorsi dari sebuah struktur yang dilas. Sumber: After J.A.
Schey.
Dalam struktur pengelasan yang kompleks, distribusi sisa tegangan ada tiga
dimensional dan, akibatnya, sulit untuk menganalisis. Pembahasan sebelumnya
melibatkan dua plat yang tidak tertahan dari gerakan. Dengan kata lain, plat-plat
tidak merupakan bagian integral dari struktur yang lebih besar. Di sisi lain, jika
mereka menahan, kembali tindakan tegangan akan dihasilkan, karena piring tidak
bebas untuk memperluas atau con saluran. Situasi ini muncul terutama dalam
struktur dengan kekakuan tinggi.
Stress relieving of weld. Masalah-masalah yang disebabkan oleh tegangan sisa
(seperti distorsi, tekuk, dan retakan) dapat dikurangi dengan pemanasan logam
dasar atau bagian-bagian yang akan dilas. Preheating mengurangi distorsi dengan
mengurangi laju pendinginan dan tingkat tegangan termal yang terbentuk (dengan
menurunkan modulus elastis). Teknik ini juga mengurangi kemungkinan susut
dan retak pada sambungan.
Untuk hasil optimal, pemanasan suhu dan tingkat pendinginan harus dikendalikan
dengan control hati-hati untuk mempertahankan kekuatan dan ketangguhan dalam
struktur dilas. benda kerja dapat dipanaskan dalam beberapa cara, antara lain (a)
dalam dapur, (b) elektrik (resistively atau induktif), atau (c) oleh lampu bercahaya
atau ledakan udara panas untuk bagian tipis. Suhu dan waktu yang dibutuhkan
untuk mengurangi stres tergantung pada jenis bahan dan besarnya tegangan sisa
yang timbul.
Metode lainnya untuk menghilangkan stres termasuk peening, memalu,
atau permukaan rolling daerah lasan-manik. Teknik-teknik ini menyebabkan sisa
tegangan tekan, yang, pada gilirannya, lebih rendah atau menghilangkan tegangan
tarik sisa pada lasan. Untuk las multilayer, lapisan pertama dan terakhir tidak
boleh peened untuk melindungi mereka terhadap kerusakan peening mungkin.
Tegangan sisa juga bisa lega atau dikurangi dengan plastis deformasi struktur
dengan jumlah kecil. Misalnya, teknik ini dapat digunakan dalam pembuluh
tekanan dilas oleh pressurizing kapal internal (bukti-menekankan). Untuk
mengurangi kemungkinan fraktur tiba-tiba di bawah tekanan internal yang tinggi,
lasan harus dibuat dengan benar dan harus bebas dari takik dan diskontinuitas,
yang dapat bertindak sebagai titik konsentrasi tegangan.
Selain dipanaskan untuk menghilangkan stres, mungkin las panas
diperlakukan oleh berbagai teknik lain dalam rangka untuk mengubah properti
lain. Teknik-teknik ini termasuk annealing, normalisasi, quenching, dan
tempering baja dan perlakuan sambungan yang lama dan umur berbagai paduan
seperti dijelaskan dalam Bab 4.
30.9.2 Weldability
Weldability suatu logam
biasanya didefinisikan sebagai kapasitas
kemampuan yang akan dilas menjadi spesifikasi struktur yang memiliki sifat dan
karakteristik tertentu dan memenuhi persyaratan .keampuan las melibatkan
sejumlah besar variabel, maka generalisasi sulit. Seperti dijelaskan sebelumnya,
karakteristik material (seperti perpaduan unsur, kotoran, inklusi, struktur butir,
dan sejarah pengolahan) baik dari logam dasar dan logam pengisi adalah penting.
Misalnya, mampu las baja menurun dengan kadar karbon meningkat karena
pembentukan martensit (yang keras dan rapuh) dan dengan demikian mengurangi
kekuatan las. Dilapisi baja lembaran berbagai tantangan hadir dalam pengelasan,
tergantung pada jenis dan ketebalan lapisan.
Karena efek pencairan dan pembekuan dan perubahan mi-crostructural
akibatnya, pengetahuan yang mendalam tentang diagram fasa dan respon dari
logam atau paduan untuk temperatur tinggi yang berkelanjutan sangat penting.
Juga mempengaruhi mampu las yang mekanik dan sifat fisik: kekuatan,
ketangguhan, keuletan, kepekaan takik, modulus elastis, panas jenis, titik lebur,
ekspansi thermal, tegangan permukaan karakteristik dari logam cair, dan
ketahanan korosi.
Persiapan permukaan untuk pengelasan adalah penting, sebagaimana sifat
dan hubungan tepat permukaan film-oksida dan gas teradsorpsi. Proses
pengelasan
tertentu
digunakan
secara
signifikan
mempengaruhi
suhu
dikembangkan dan distribusi mereka di zona lasan. Faktor-faktor lain yang
mempengaruhi kemampuan las yang melindungi gas, fluks, konten moisture pada
lapisan elektroda, kecepatan pengelasan, posisi pengelasan, laju pendinginan, dan
tingkat pemanasan awal, serta pasca-las seperti teknik sebagai pertolongan
tegangan dan perlakuan panas.
Weladbility material ferro:
• baja karbon: kemampuan las yang sangat baik untuk baja karbon rendah, baik
untuk baja karbon menengah, buruk untuk baja karbon-tinggi.
• baja paduan rendah: kemampuan las seperti dengan baja karbon menengah.
• baja paduan tinggi: kemampuan las umumnya kondisi baik di bawah kontol .
• Stainless steel: pada umumnya weldable oleh berbagai macam proses.
• besi tuang: ini umumnya weldable, meskipun kemampuan las sangat bervariasi.
Weldability bahan nonferrous:
• Aluminium paduan: weldable dengan kecepatan tinggi dengan heat input.
Dengan inert shielding gas dan kurangnya kelembaban sangat penting.
Aluminium paduan mengandung seng atau tembaga umumnya dianggap
unweldable.
• paduan Tembaga ; Tergantung pada komposisi, umumnya i weldable pada
tingkat tinggi heat input. Dengan inert shielding gas dan kurangnya kelembaban
sangat penting.
• Magnesium paduan: weldable dengan penggunaan proteksi gas pelindung dan
fluks.
• Nikel paduan: kemampuan las sama dengan stainless steels.. mengurangi
belerang sangat penting.
• Titanium paduan: weldable dengan penggunaan gas pelindung yang tepat.
• Tantalum: kemampuan las yang serupa dengan titanium.
• Tungsten: Weldable dalam kondisi dibawah kontrol ..
• Molibdenum: kemampuan las yang serupa dengan tungsten.
• niobium (columbium): kemampuan las yang baik.
30.9.3 Pengujian pengelasan
Seperti dalam semua proses manufaktur, kualitas sambungan las ditetapkan oleh
pengujian. Beberapa standar tes dan prosedur pengujian telah ditetapkan.
Pengujian tersedia dari banyak organisasi, seperti American Society for Testing
and Material (ASTM), American Welding Society (AWS), American Society of
Mechanical Engineers (ASME), American Society of Civil Engineers (ASCE),
dan berbagai agensi federal.
Sambungan las dapat diuji baik dengan perusakan atau tanpa perusakan.
(Lihat juga Bagian 36,10 dan 36.11) . Masing-masing teknik memiliki
kemampuan tertentu dan keterbatasan, serta sensitivitas, reliabilitas, dan
persyaratan untuk peralatan khusus dan keahlian operator..
Teknik Merusak pengujian:
• Uji tegangan: uji tarik longitudinal dan transversal dilakukan pada melepaskan
benda uji dari sambungan las aktual dan dari daerah logam lasan. Teganganregangan kurva maka yang diperoleh oleh prosedur yang diuraikan dalam Bagian
2.2. Kurva ini menunjukkan tegangan yield, Y, kekuatan tarik ultimate, UTS, dan
ductility pada sambungan las (perpanjangan dan pengurangan area) pada lokasi
yang berbeda dan arahnya.
• Uji tegangan geser: Spesimen di uji tarik-geser (Gambar 30.26a dan b) disusun
untuk mensimulasikan kondisi untuk sambungan
las terhadap subjeknya.
Spesimen ini mengalami tegangan, sehingga kekuatan geser dari logam lasan dan
lokasi rekahan dapat ditentukan.
• uji tekuk: Beberapa tekukan
tes telah dikembangkan untuk menentukan
daktilitas dan kekuatan sambungan las. Dalam salah satu tes umum, spesimen
dilas dibengkokkan sekitar fixture (wrap-around uji lengkung; Gambar. 30.26c).
Dalam tes lain, spesimen yang diuji dalam tiga-titik melintang bending (Gambar
30.26d; lihat juga Gambar 2.11a).. Tes ini membantu untuk menentukan daktilitas
relatif dan kekuatan sambungan las.
• uji kekuatan patah: tes patahan umumnya menggunakan teknik pengujian beban
impact yang diuraikan dalam Bagian 2.9. spesimen Charpy V-notch pertama
disusun dan kemudian diuji untuk kekuatan. Sebuah tes lain ketangguhan adalah
drop weight test, di mana energi disediakan oleh berat jatuh.
• Korosi dan tes creep: Selain tes mekanik, dilas sendi mungkin juga diuji untuk
ketahanan bahan pada zona lasan, preferensi korosi dapat dilakukan di zona itu.
Pengujian creep penting dalam perilaku determinan pada sambungan las dan
struktur ketika mengalami suhu yang tinggi.
GAMBAR 30,26 (a) Spesimen untuk pengujian tegangan-geser longitudinal dan
untuk pengujian transfer ketegangan-geser, (b) Wrap-sekitar tikungan-metode
pengujian, (c) melintang Tiga-titik lentur spesimen dilas.
Teknik uji tak rusak. struktur las sering harus diuji tanpa merusak, terutama
untuk aplikasi kritis dimana kegagalan pengelasan dengan catastrophic, seperti di
pembuluh tekanan, bagian struktur load bearing, dan pembangkit listrik. teknik uji
tak rusak untuk sambungan las umumnya terdiri dari metode berikut. (Tes ini
dijelaskan dalam Bagian 36,10.)
• Visual
• radiografi (foto sinar-x)
• partikel magnetik
• Penetrasi cairan
• Ultrasonik
Pengujian untuk kekerasan merata di zona lasan juga mungkin berguna sebagai
indikator kekuatan las dan perubahan struktur mikro.
30.10 | Desain penyambungan dan Proses Seleksinya
Dalam menjelaskan proses pengelasan , kami telah memberikan beberapa contoh
jenis pengelasan dan produk sambungan dan aplikasinya dalam banyak
penggunaan dan produk-produk industri dari berbagai desain. Jenis sambungan
yang dihasilkan oleh las dan terminologinya ditunjukkan pada Gambar. 30,27.
Standar
simbol
yang
umum
digunakan
dalam
gambar
teknik
untuk
menggambarkan jenis las ditunjukkan pada Gambar. 30,28. Simbol ini
mengidentifikasi jenis pengelasan, desain alur, ukuran lasan dan panjang, proses
pengelasan, urutan operasi, dan lainnya.
Pada umumnya pedoman desain untuk pengelasan diringkas berikutnya, dengan
beberapa contoh diberikan pada Gambar. 30,29. Berbagai jenis desain sambungan
tersebut akan diberikan dalam Bab 31 dan 32.
• desain produk harus meminimalkan jumlah las karena pengelasan dapat mahal
(kecuali otomatis).
• lokasi pengelasan harus dipilih untuk menghindari tekanan yang berlebihan atau
konsentrasi tegangan dalam struktur yang dilas dan untuk penampilan.
• lokasi pengelasan harus dipilih agar tidak mengganggu proses berikutnya setiap
bagian atau dengan yang berhubungan.
• Komponen harus tepat sebelum pengelasan. Metode yang digunakan untuk
mempersiapkan peralatan (seperti gergaji, mesin, atau shearing) dapat
mempengaruhi kualitas las.
• Kebutuhan untuk perapian pinggiran harus dihindari atau diminimalkan.
• Ukuran manik las harus dibentuk seminimal mungkin untuk menghemat logam
las dan untuk penampilan yang baik.
GAMBAR 30.27 Contoh sambungan las dan terminologinya.
Proses seleksi. Selain karakteristik proses, kemampuan, dan bahan pertimbangan
yang diuraikan sejauh ini dalam bab ini, pemilihan sambungan las dan proses las
yang tepat melibatkan pertimbangan sebagai berikut (lihat juga Bab 31 dan 32).
• Konfigurasi bagian atau struktur yang akan disambung, desain sambungan,
ketebalan dan ukuran komponen, dan jumlah sambungan yang diperlukan.
• Metode yang digunakan dalam pembuatan komponen yang akan disambung.
• Jenis bahan yang terlibat, yang mungkin logam atau non logam.
• Lokasi, aksesibilitas, dan kemudahan sambungan.
• Aplikasi dan persyaratan layanan, seperti jenis beban, tegangan yang dihasilkan,
dan lingkungan.
• Pengaruh perubahan bentuk, warping, perubahan warna dari penampilan dan.
• Biaya yang terlibat dalam perapian pingiran, sambungan, dan postprocessing
(termasuk permesinan, menggiling, dan operasi finishing).
• Biaya peralatan, bahan, tenaga kerja dan keterampilan yang diperlukan, dan
operasi penyambungan.
GAMBAR 30.28 Standar identifikasi dan simbol untuk lasan.
GAMBAR 30.29 Beberapa desain pedoman untuk lasan. Sumber: Setelah T.G.
Bralla.
Tabel VI. 1 memberikan berbagai karakteristik proses las individu yang akan
berfungsi sebagai panduan tambahan untuk proses seleksi. Mengacu pada tabel
ini, perhatikan bahwa tidak ada proses tunggal memiliki rating tinggi dalam
semua kategori. Sebagai contoh:
• las listrik, pembautan, dan paku keling memiliki kekuatan tinggi dan kehandalan
tetapi tidak cocok untuk sambungan dengan komponen kecil.
• Ketahanan pengelasan memiliki kekuatan dan aplikasi untuk suku cadang baik
kecil dan besar. Namun Tidaklah mudah untuk pemeriksaan visual. Untuk
kehandalan, dan memiliki toleransi yang lebih rendah dan keandalan dari proses
lainnya.
• fasteners berguna untuk bagian yang besar dan dapat mudah untuk pemeriksa an
secara visual. Namun, mereka mahal dan tidak memiliki banyak variasi desain.
• Adhesive bonding memiliki variabilitas desain tinggi. Namun,. Memilikinya
kekuatan relatif rendah dan sulit untuk pemeriksaan secara visual untuk
sambungan.
CONTOH 30.2 Seleksi Desain las
Tiga jenis desain pengelasan ditunjukkan pada Gambar. 30,30. Dalam Gambar.
30.30a, dua sambungan vertikal dapat dilas baik eksternal maupun internal.
Catatan untuk pengelasan eksternal memanjang akan memakan waktu yang cukup
lama dan akan membutuhkan lebih banyak material las dari desain alternatif, yang
terdiri dari lasan internal berselang. Selain itu, dengan metode alternatif, tampilan
struktur mengalami perbaikan dan distorsi berkurang.
Dalam Gambar. 30.30b, dapat ditunjukkan bahwa desain di kanan dapat
membawa tiga waktu M saat satu di sebelah kiri. Perhatikan bahwa kedua desain
membutuhkan jumlah yang sama logam las dan waktu pengelasan. Dalam
Gambar. 30.30c, pengelasan di sebelah kiri membutuhkan sekitar dua kali jumlah
bahan las daripada desain di sebelah kanan. Juga mencatat bahwa karena materi
harus lebih mesin, desain di sebelah kiri akan memerlukan lebih banyak waktu
untuk persiapan , dan logam dasar lebih akan sia-sia sebagai hasilnya.
GAMBAR 30.30 Contoh desain las yang digunakan dalam Contoh 30,2.
RINGKASAN
• pengelasan Oxyfuel-gas, busur listrik, dan berkas sinar energy tinggi adalah
operasi yang paling umum digunakan untuk penyambungan. Gas pengelasan
menggunakan energi kimia; untuk memasok panas, pengelasan busur listrik dan
berkas sinar energ tinggi menggunakan energy listrik.
• Dalam semua proses ini, panas yang dipakai untuk penyambungan yang dilas ke
keadaan cair. Perisai gas digunakan untuk melindungi kolam cair-lasan dan
daerah lasan terhadap oksidasi. batang Filler mungkin atau tidak boleh digunakan
dalam oxyfuel-gas dan las busur untuk mengisi daerah lasan.
• Pemilihan proses las untuk operasi tertentu tergantung pada bahan benda kerja,
pada ketebalan dan ukuran, pada kompleksitas bentuk, pada jenis sambungan,
pada kekuatan yang diperlukan, dan perubahan dalam penampilan produk yang
disebabkan oleh pengelasan.
• Berbagai peralatan las tersedia-banyak yang sekarang robot dan komputer
dikendalikan dengan fitur diprogram.
• Pemotongan logam juga dapat dilakukan oleh proses, dari yang didasarkan pada
prinsip-prinsip oxyfuel-gas dan busur las. Pemotongan baja terjadi terutama
melalui oksidasi (pembakaran). Suhu tertinggi untuk memotong diperoleh dengan
memotong-busur plasma.
• metalurgi dari sambungan las merupakan aspek penting dari semua proses
pengelasan, karena itu harus menentukan kekuatan dan ketangguhan sendi.
Sambungan las terdiri dari logam padat dan daerah yang terkena panas, masingmasing memiliki variasi yang luas dalam microstructure mendatang dan properti,
tergantung. pada logam bergabung dan di filler logam.
• Metalurgi dari sambungan las merupakan aspek penting dari semua proses
pengelasan, karena itu harus menentukan kekuatan dan ketangguhan sambungan.
Sambungan las terdiri dari logam padat dan daerah yang terkena panas, masingmasing memiliki variasi yang luas dalam microstruc-mendatang dan properti,
tergantung pada logam bergabung dan di filler logam.
• Cacat dapat timbul pada zona lasan (seperti porositas, inklusi, incomplete lasan,
sobekan, kerusakan permukaan, dan retak). Sisa tegangan dan menghilangkan
mereka juga pertimbangan penting dalam pengelasan.
• Weldabiiity logam dan paduan sangat tergantung pada komposisi mereka, jenis
operasi dan parameter proses las yang dipekerjakan, dan pengendalian parameter
pengelasan.
• Panduan umum yang tersedia untuk membantu dalam seleksi awal metode
pengelasan yang sesuai dan nilai ekonomis untuk aplikasi tertentu.