Upload
edho-m-e
View
235
Download
33
Embed Size (px)
DESCRIPTION
pengelasan
Citation preview
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
BAB. 6. PENGELASAN BEBERAPA JENIS LOGAM
6.1. Pengelasan logam ferro
6.1.1. Pengelasan Besi.
Klasifikasi
Bahan logam ferro biasanya mengandung karbon antara 0 - 4,5% dan
dibagi dalam tiga kelompok yaitu besi (0- 0,O08%C), baja (0,008% - 2,0%C)
dan besi cor ( 2,0 - 4,5%C).
Di dalam besi kandungan karbon dan unsur paduan sangat rendah,
sehingga tidak dapat dikeraskan dengan pendinginan celup (Quench). Besi
yang digunakan dalam industri ada dua jenis yaitu besi tempa dan besi ingot.
Pada dasarnya kedua jenis besi ini mengandung kadar karbon yang sangat
rendah dan diproses dengan cara khusus untuk penggunaan tertentu. Besi
tempa mengandung terak silikat antara 2- 4%, sedangkan besi ingot adalah
besi murni.
Cara Pengelasan
a. Pengelasan Besi tempa
Pada dasarnya logam ini mudah dilas. Untuk menghindani penetrasi
yang terlalu dalam biasanya besi tempa dilas dengan busur elektroda
terbungkus dengan arus listrik dan kecepatan pengelasan rendah
Pada pelat tebal: untuk mendapatkan hasil pengelasan baik dilakukan
pembebasan tegangan dengan anil dengan suhu 370 °C hingga 420°C.
b. Pengelasan Besi ingot
Mempunyai kemurnian yang tinggi, butirnya homogen dan jarang
sekali terdapat zat penghasil gas. Karenanya besi ingot mempunyai sifat
mampu las yang baik. Cara pengelasan sama dengan besi tempa tetapi
diperlukan suhu pengelasan yang tinggi. Pemilihan elektoda sama dengan
baja lunak.
105
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
6.1.2. Pengelasan Baja karbon.
Klasifikasi.
Baja karbon adalah paduan besi dan karbon dengan sedikit Si, Mn, P, S
dan Cu. Sifatnya tergantung kepada kadar karbon. Baja karbon rendah (kadar
karbon 0,30% ). Baja karbon sedang (0,30 - 0,45% C). Baja karbon tinggi
(0,45 - 1,70% C). Kadar karbon semakin tinggi kekerasan dan kekuatan
semakin tinggi pula tetapi perpanjangan menurun (keuletan turun)
Tabel 6.1 Klasifikasi Baja Karbon(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 90)
6.1.2.1 Pengelasan Baja Karbon Rendah.
Baja karbon rendah yang juga disebut baja lunak dan banyak
digunakan untuk konstruksi umum. Baja karbon ini dibagi lagi menjadi baja
kill, baja semi-kill dan baja rim. Penamaannya didasarkan atas persyaratan
deoksidasi, cara pembekuan dan distribusi rongga (lubang halus) pada ingot
106
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Tabel 6.2 Klasifikasi Baja Menurut Tingkat Deoksidasi
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 90)
Sifat mampu las.
Sifat mampu las baja karbon rendah dipengaruhi adalah kekuatan takik
dan kepekaan terhadap retak las. Kekuatan takik pada baja karbon rendah
dapat dipertinggi dengan menurunkan kadar karbon (C) dan menaikan kadar
mangan (Mn). Suhu transisi dan kekuatan takik menjadi turun dengan
naiknya perbandingan harga Mn/C.
Gambar 6.1 Pengaruh perbandingan Mn/C terhadap kurva transisi
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 91)
107
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Baja karbon rendah mempunyai kepekaan retak las yang rendah dari
baja karbon yang lain atau baja paduan. Tetapi retak las pada baja ini dapat
mudah jika pelat tebal dengan sulfur tinggi
Cara pengelasan baja karbon rendah.
Dapat dilakukan dengan semua cara pengelasan dengan hasil baik jika
persiapannya sempurna dan persyaratannya dipenuhi, artinya baja karbon
rendah mudah dilas. Retak las pada pengelasan pelat tebal dapat dihindari
dengan pemanasan mula dan menggunakan elektroda hidrogen rendah.
6.1.2.2 Pengelasan Baja Karbon Sedang dan Tinggi.
Baja ini mengandung banyak karbon dan unsur lain yang dapat
memperkeras baja. Karena itu daerah pengaruh panas (HAZ ) mudah menjadi
keras jika dibandingkan dengan baja karbon rendah.
Gambar 6.2 Hubungan antara kekerasan Maksimum pada daerah HAZ dan kadar karbon dalam baja karbon
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 93)
108
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Sifatnya mudah menjadi keras ditambah dengan adanya hidrogen difusi
yang menyebabkan baja ini sangat peka terhadap retak las. Logam las
mempunyai keuletan rendah walaupun dengan logam isian sama dengan
logam induk.
Retak dapat dihindari dengan elektroda hidrogen rendah dan
pemanasan mula dengan suhu yang sangat tergantung pada kadar karbon atau
harga ekivalen karbon
Tabel 6.3 Suhu pemanasan mula baja karbon sedang dan tinggi(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 92)
Jika kekuatan las disarankan sama dengan kekuatan logam induk, maka
proses pengelasannya sukar dan pemilihan elektodanya betul-betul
diperhatikan.
109
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Tabel 6.4 Rekomendasi pemilihan elektroda baja karbon sedang dan tinggi
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 92)
Pengerasan daerah pengaruh panas (HAZ) dapat dikurangi dengan
pendinginan lambat (Post heating 600°C-650°C).
Pada pengelasan campuran antara baja karbon sedang dan tinggi, pada
permukaan kampuh las perlu diberi lapisan las terlebih dahulu dengan
menggunakan elektroda terbungkus tertentu. Pelapisan ini kadang-kadang
juga diperlukan dalam pengelasan baja yang sama.
110
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Gambar 6.3 Prosedur pengelasan baja karbon sedangdan tinggi (Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 93)
6.1.3. Pengelasan Baja Cor
Klasifikasi
Komposisi kimia baja cor sama dengan baja rol. Beberapa unsur
ditambahkan untuk untuk tujuan tertentu
Tabel 6.5 Klasifikasi baja cor dan kandungan unsur paduan(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 94)
111
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Tabel 6.6 Sifat Mekanik baja cor dan komposisi kimia(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 94)
Cara Pengelasan baja cor
Sama seperti pengelasan baja karbon atau baja paduan rendah dengan
komposisi kimia yang sama. Cara yang banyak dipakai adalah penggunaan las
busur terlindung, sedang untuk sambungan séderhana dapat dipakai las busur
rendam. Bila digunakan las busur terlindung, karena ketidakrataan sifat baja
cor maka dipilih elektroda hidrogen rendah. Sedangkan dengan busur rendam
digunakan fluks yang bersifat netral atau basa. Kawat las yang digunakan
adalah baja karbon rendah dengan kekuatan diatur oleh kandungan Mn.
Untuk menghindari pengerasan pada daerah pengaruh panas (HAZ) dan
untuk menghilangkan tegangan sisa pada pelat tebal, biasanya dilakukan
112
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
pemanasan awal, pemasan kemudian atau untuk las lapis banyak diusahakan
menahan “suhu pengelasan antara” sehingga pendinginan tidak terlalu cepat.
Tabel 6.7 Suhu pemanasan mula pada pengelasan baja cor (Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 95)
6.1.4 Pengelasan Besi Cor
Klasifikasi
Besi cor adalah paduan besi-karbon dengan kadar C lebih dari 2% dan
dan tambahan unsur seperti Si, Mn, P, S dsb. Untuk penggunaan tertentu
ditambah dengan Ni, Cr, dan Mo. Kekuatan besi cor pada umumnya lebih
rendah dari baja cor, tetapi beberapa besi cor tertentu kekuatannya menyamai
baja cor.
113
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Tabel 6.8 Klasifikasi Besi Cor (Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 96)
114
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Sifat Mampu Las Besi Cor
Sifat mampu las besi cor lebih rendah dari besi dan baja lainnya karena:
o Bila laju pendinginan terlalu cepat atau kadar sulfur dan oksigen yang
tinggi akan terbentuk besi cor putih yang keras, getas dan mudah patah.
o Persenyawaan C dan dan O2 akan membentuk gas CO sehingga terbentuk
rongga halus.
o Tegangan sisa yang terjadi pada sudut, rusuk atau tempat. perubahan
tebal menyebabkan retak mudah terjadi pada besi cor
o Bila dipanaskan terlalu lama grafit yang ada dalam besi cor menjadi
kasar, banyak berisi pasir dan rongga halus, sehingga elektroda tidak
mudah sesuai dengan BM.
Cara pengelasan besi cor.
Gambar 6.4 Proses pengelasan Besi Cor
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 97)
Cara yang paling sering dipakai adalah pengelasan busur terlindung yang
masih dibagi lagi dalam tiga cara.
1. Pengelasan panas, dimana sebelum pengelasan yang sebenarnya
dilakukan pemanasan mula sampai 500o atau 600oC dengan elektroda
jenis besi cor.
2. Pengelasan sedang dengan suhu pemanasan mula tidak terlalu tinggi
dan digunakan elektroda jenis campuran Ni tinggi dan jenis baja
lunak.
3. Pengelasan dingin yaitu tanpa pemanasan mula logam induk.
115
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Elektroda Untuk Besi Cor
Pemilihan elektroda didasarkan pada jenis dan sifat logam induk serta
kegunaan sambungannya.
Tabel 6.9 Sifat Elektroda Terbungkus pada Pengelasan Besi Cor
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 98)
Tabel 6.10 Klasifikasi Elektroda Terbungkus untuk Pengelasan Besi Cor (Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 97)
116
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Prosedur Pengelasan Besi Cor
o Bentuk alur: Dalam pembuatan alur harus diusahakan agar
dasarnya dibuat bulat. Besar sudut alur ditentukan dengan tujuan
untuk menghemat logam las dan memperhatikan penyusutan.
Gambar 6.5 bentuk alur pengelasan besi cor Besi Cor bila retak tidak
tembus
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 98)
Gambar 6.6 Bentuk alur pengelasan besi cor Besi
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 99)
o Pemanasan mula logam induk : Pemanasan mula tujuannya untuk
menghindari retak. Suhu pemanasan harus memperhatikan bentuk
lasan dan jenis elektroda yang digunakan.
o Prosedur pengelasan: Karena besi cor mempunyai sifat mampu las
yang rendah, dalam pengelasan diperlukan prosedur khusus.
Pengelasan untuk mereparasi lubang yang kecil dilakukan dengan
gerakan spiral mulai dari dasar alur
117
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Gambar 6.7 Pengelasan Reparasi untuk Lubang Bentuk Kerucut Dangkal
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 99)
Untuk menghindari pemanasan yang terlalu tinggi dan terjadinya
deformasi pada daerah las, panjang manik dan gerakan elektroda sebaiknya
kurang dari 50 mm dengan gerakan elektroda lurus. Bila pengelasan anyaman
tidák dapat dihindañ, maka gerakan elektroda dipercepat dengan lebar
anyaman kira-kira tiga kali garis tengah elektroda.
Pada pengelasan lurus atau reparasi dangkal dilas dengan satu atau dua
lapis saja, biasanya digunakan gerakan maju-lurus atau maju-mundur. Bila
garis lasannya panjang dikawatirkan terjadi deformasi maka digunakan
langkah simetri atau langkah loncat.
6.1.5 Pengelasan Baja Paduan Rendah
Klasifikasi
Sekelompok baja paduan yang mernpunyai kadar karbon sama dengan
baja lunak, tetapi ditambah sedikit unsur-unsur paduan. Dengan penambahan
unsur paduan, kekuatan baja meningkat tapi tidak mengurangi keuletan.
Kekuatan fatik, daya tahan terhadap korosi , ketahanan aus, ketahanan panas
menjadi lebik baik. Banyak dipakai untuk kapal, jembatan, roda kereta api,
tangki-tangki dsb.
118
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Baja paduan rendah: tahan terhadap suhu rendah, kekuatan tinggi dan tahan
panas
o Baja Kuat.
Dibagi 2 kelompok yaitu: kelompok kekuatan tinggi dan ketangguhan
tinggi. Kelompok pertama mempunyai sifat mampu las baik karena
karbonnya rendah, digunakan untuk konstruksi las. Kelompok kedua
mempunyai ketangguhan dan sifat mekanik yang baik.
o Baja tahan suhu rendah
Kekuatan takik atau kekuatan tumbuk tinggi. Suhu transisi ketangguhan
rendah sehingga cocok untuk daerah bersuhu dingin dan untuk penyimpanan
gas yang dicairkan.
o Baja tahan suhu tinggi
Baja jenis ini yang terkenal adalah jenis paduan Cr-Mo yang tahan suhu
600oC . Disamping tahan suhu panas baja ini tahan asam dan mulur.
Prosedur pengelasan baja paduan rendah
Dengan menggunakan las busur elektroda terbungkus, las busur rendam dan
Las MIG.
Perubahan struktur: karena adanya pemanasan dan pendinginan
yang cepat daerah HAZ menjadi keras. Kekerasan tergantung pada
kecepatan pendinginan dan komposisi kimia
Retak Las: ada 3 faktor yang menyebabkannya:
• Komposisi kimia dari baja (Pcm)
• Hidrogen difusi pada daerah HAZ (H)
• Tegangan pada sambungan (K)
119
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Dengan Rumus:
Pw = Pcm + H/60 + K/40000
Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+NU/6O+Cr/20+Mo/15+V/10+5B
K = Besarnya tegangan penahan (kg/mm2x mm)
H =Hidrogen difusi dalam logam
Penggetasan
Ketangguhan dan kekuatan logam las menurun jika masukan panas
yang tinggi. Diperlukan pembatasan masukan panas untuk jenis
material tertentu.
Baja BJ 60 (yang tidak dikeraskan HI = 90000 J/cm
Baja BJ 60 ( celup dan temper) HI= 70000J/cm
Baja BJ 70 dan BJ 80 (celup dan temper) HI= 50000J/cm
Gambar 6.8 Hubungan antara Sifat Mekanik dan Masukan panas pengelasan Baja BJ70 dan BJ80
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 109)
120
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
6.1.6. Pengelasan Baja Tahan Karat
Klassifikasi
Tabel 6.11 Klasifikasi Baja Tahan Karat
(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 109)
Termasuk baja paduan tinggi yang tahan terhadap korosi, tahan suhu
tinggi dan rendah, ketangguhan dan sifat mampu potong yang cukup baik.
Baja tahan karat mempunyai sifat berbeda yang lebih baik dibanding baja
karbon maupun dengan baja paduan rendah.
Cara pengelasan baja tahan karat
Yang sering digunakan las elektroda terbungkus, las MIG, las TIG.
Kadang-kadang memakai las busur rendam, las sinar elektron dan las
resistansi listrik
Sifat mampu Las
Baja tahan karat jenis Martensit
Sifat mampu las kurang baik, maka diperhatikan:
• Berikan pemanasan mula sampai suhu antara 200 400°C, dan
ditahan jangan terlalu dingin.
121
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
• Setelah selesai pengelasan suhu ditahan antara 700 - 800°C
beberapa saat
Baja tahan karat jenis ferit
Sangat sukar mengeras, tetapi butirnya mudah menjadi kasar dan
menyebabkan ketangguhan dan keuletannya menurun. Lakukan pemanasan
mula antara 70-100°C untuk menghindari retak dingin dan pendinginan dari
600 ke 400°C harus cepat untuk menghindari penggetasan
Baja tahan karat jenis austenit
Sifat mampu las lebih baik dari kedua di atas, tetapi karbida chrom bisa
mengendap di antara dan butir menurunkan sifat tahan karat serta sifat
mekaniknya
Gambar 6.8 Endapan Antar Butir Karbida Chrom baja tahan karat 18-8(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 112)
122
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Gambar 6.8 Retak panas pada pengelasan SUS 43(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 113)
Terjadinya retak seperti di atas, dapat dikurangi jika austenit
mengandung sebesar 4% ferit. Pengelasan baja tahan karat austenit
hendaknya:
Tanpa pemanasan mula dan hindari masukan panas yang tinggi
sehingga tidak terjadi pengendapan antar butir karbida chrom.
Sebaiknya digunakan elektroda jenis Nb, Ti atau karbon rendah (C
kecil dari 0,03%) Dipilih elektroda yang menghasilkan struktur logam
las pada daerah aman. (lihat diagram Schaeffler)
123
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Gambar 6.9 Diagram Schaeffler
6.2. Pengelasan logam Non Ferro
6.2.1. Pengelasan Aluminium
Aluminium dapat dikelompokkan sebagai
a. Aluminium yang dapat dilakupanaskan
b. Aluminium yang tidak dapat dilakupanaskan
Seri Aluminium:
Seri 1000 aluminium murni
Seri 2000 Paduan Al-Cu
Seri 3000 Paduan Al-Mn
Seri 4000 Paduan Al-Si
Seri 5000 paduan Al-Mg
Seri 6000 paduan Al-Mg-Si
Seri 7000 paduan Al-Zn
124
Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas
Sifat Mampu las Al
Al punya daya hantar yang listrik tinggi
Sangat mudah bereaksi dengan O2 menjadi Al2O3
Koefisien muai yang tinggi sehingga mudah terdistorsi
Pengaruh H2 terhadap batas kelarutan Al retak halus
Berat jenisnya rendah (2,7 gr/cc), slag tidak mengapung
Viskositas rendah fluiditas tinggi penetesan logam las (hati-
hati untuk sambungan renggang)
Proses pengelasan : TIG atau MIG dengan pelindung gas mulia
6.2.2. Pengelasan Titanium dan paduanya
Jenis Titanium dan alloys
1. Titanium murni
2. Titanium Paduan - - Titanium (HCP)
- - Titanium (BCC)
- Titanium Eutektik
Sifat mampu las
1. Titanium dan paduan sangat sensitif terhadap unsur C, N dan H
untuk membentuk Karbida, Nitrida dan Hidrida (fasa getas),
sehingga hanya dapat dilas dengan TIG atau MIG dengan
persyaratan gas pelindung yang ketat bahkan setelah dilas.
2. Titanium sangat reaktif terhadap O2 untuk membentuk oksida yang
sangat stabil
125