MARINE AND MARITIME TECHNOLOGY: TEKNOLOGI PENGELASAN

I. Teknologi Pengelasan

Pengelasan : Proses penyambungan dua buah (atau Lebih) logam sejenis maupun tidak sejenis dengan mencairkan (memanaskan) logam tersebut di atas atau di bawah titik leburnya, disertai dengan atau tanpa tekanan & disertai atau tanpa logam pengisi.

Beberapa keuntungan penggunaan sambungan las (komersial & teknologi) :

Pengelasan menghasilkan sambungan permanen.
Sambungan lasan dapat lebih kuat dibandingkan material awal jika menggunakan logam pengisi & teknik pengelasan yang tepat.
Umumnya pengelasan adalah proses penyambungan yang paling ekonomis ditinjau dari penggunaan material & biaya fabrikasi.
Pengelasan tidak hanya terbatas di lingkungan pabrik, tetapi juga dapat digunakan dilapangan.

Beberapa keterbatasan & kelemahan sambungan las :

Umumnya pengelasan dilakukan secara manual & memerlukan biaya operator yang mahal.
Umumnya proses pengelasan membutuhkan energi besar yang cenderung berbahaya.
Lasan sulit dibongkar, sehingga jika dibutuhkan pembongkaran produk untuk perbaikan/ pemeliharaan, maka metode pengelasan tidak akan digunakan untuk proses penyambungan produk tersebut.
Sambungan las dapat menyelubungi cacat sehingga tidak terlihat. Cacat tersebut dapat mengurangi kekuatan sambungan.

Pengelasan sebagai Kegiatan Komersial :

Pengelasan dapat diaplikasikan di berbagai tempat dan di berbagai industri. Sebagai sebuah teknologi penyambungan untuk produk komersial, banyak proses pengelasan dilakukan di pabrik-pabrik. Tetapi beberapa proses pengelasan tradisional seperti Arc Welding (Las Listrik) & Oxyfuel Gas Welding (Las Oksigen) menggunakan perlengkapan yang mudah dipindah-pindah sehingga pengerjaannya tidak terbatas di pabrik saja, tetapi juga pengerjaan konstruksi di lapangan seperti : kapal laut, bengkel perbaikan otomotif, dll.

Secara prinsip pengelasan digunakan utk :

1. Konstruksi (gedung, jembatan, dll).

2. Perpipaan, pressure vessels (ketel uap), boiler, tangki penampungan.

3. Bangunan kapal.

4. Pesawat udara & pesawat ruang angkasa.

5. Otomotif.

Umumnya pengelasan dilakukan oleh operator berpengalaman : Welder (Juru Las), dibantu oleh Fitter (Pembantu Juru Las). Welder bertugas secara manual mengendalikan proses pengelasan untuk menggabungkan komponen satu dengan komponen lainnya. Fitter bertugas mempersiapkan komponen, peralatan las, pemegang komponen yang akan dilas (welding fixture).

Faktor Keamanan

Proses pengelasan pada dasarnya berbahaya bagi manusia :

Temperatur tinggi logam cair yang merupakan bagian yang akan di sambung.
Pada las Oksigen, acetylene (sebagai bahan bakar) adalah bahan yang mudah terbakar.
Proses pengelasan menggunakan energi besar untuk meleburkan bagian permukaan komponen yang akan di sambung.
Banyak proses pengelasan menggunakan tenaga listrik sebagai sumber energi panas, sehigga ada bahaya listrik beban kejut/ hubungan singkat.
Pada las listrik, emisi radiasi ultraviolet sangat berbahaya bagi penglihatan, sehingga memerlukan helm/ masker dengan jendela kaca sangat gelap utk melihat.
Percikan api, loncatan logam cair, asap, & bagian yg melebur menambah resiko proses pengelasan.

Otomasi Pengelasan

Karena bahaya yang ditimbulkan oleh pengelasan manual serta upaya utk meningkatkan produktifitas & kualitas maka di kembangkanlah berbagai variasi mekanisasi & otomasi pengelasan, yang terbagi menjadi :

Machine Welding (mesin las) : Operator (manusia) secara kontinu mengawasi proses & berinteraksi dengan peralatan untuk pengendalian operasi.
Automatic Welding (las otomatis) : Peralatan yang memungkinkan untuk melakukan proses tanpa pengaturan kendali oleh operator (manusia), misalnya peralatan untuk mengatur posisi benda kerja (fixture) saat akan dilas.
Robotic Welding (robot las) : Robot industri atau manipulator terprogram digunakan untuk mengendalikan proses secara otomatis misalnya pergerakan relatif kepala las (welding head) ke benda kerja.

II. Sambungan Las

Ada 5 (lima) tipe dasar sambungan las :

1. Butt joint

2. Corner joint

3. Lap joint

4. Tee joint

5. Edge joint

Tipe Lasan

Setiap bentuk sambungan dapat dibuat oleh pengelasan. Beberapa tipe lasan berdasarkan bentuk geometri sambungan & proses pengelasannya :

Pengisian Lasan (Fillet Weld) :

1. Pengisian tunggal di dalam untnk corner joint

2. Pengisian tunggal di luar untuk corner joint

3. Pengisian ganda untuk lap joint

4. Pengisian ganda untuk tee joint

Alur/ kampuh las (Groove Weld) :

a. Lasan alur persegi, satu sisi

b. Lasan alur tirus tunggal

c. Lasan alur V tunggal

d. Lasan alur U tunggal

e. Lasan alur J tunggal

f. Lasan alur V ganda

Lasan Plug dan Slot :

Proses ini digunakan untuk penyambungan antar pelat secara mendatar, menggunakan satu atau lebih lubang atau slot pada komponen atas & kemudian mengisinya dengan logam pengisi untuk menggabungkan kedua komponen pelat tersebut.

Lasan Spot dan Seam :

Proses ini umumnya digunakan untuk tipe sambungan las Lap Joint

Lasan Flensa (flange) dan Permukaan (Surfacing) :

Flange weld umumnya digunakan untuk pelat lembaran atau pelat tipis. Surfacing weld adalah proses deposit logam pengisi pada permukaan material/ komponen dasar. Tujuannya untuk mempertebal bagian dari material dasar sehigga bagian tersebut dapat digunakan sebagai tumpuan pelat/ pelindung yang disusun di atasnya, atau sebagai pembatas proses pelapisan (coating) pada permukaan material dasar tersebut.

Jenis-jenis proses pengelasan versi American Welding Society :

I. Fusion Welding :

Proses pengelasan dengan menggunakan panas untuk melebur kedua permukaan logam yang akan disambung. Beberapa jenis Fusion Welding menggunakan logam pengisi (filler) yang ditambahkan pada titik logam yang lumer untuk memadatkan & menguatkan sambungan las.

Yang termasuk Fusion Welding :

A. Las Busur (Arc Welding/ AW)

Proses pengelasan dimana pemanasan logamnya terjadi akibat adanya loncatan/ busur listrik (electric arc). Beberapa arc welding juga diikuti oleh penekanan selama proses & umumnya membutuhkan logam pengisi.

Jenis proses AW yang menggunakan Consumable Electrodes :

1. Shielded Metal Arc Welding (SMAW/ Stick Welding)

Pada proses ini menggunakan elektoda (stick) dengan panjang 9 – 18 inch (230 – 460 mm) & diameter 3/32 – 3/8 inch (2,5 – 9,5 mm). Elektroda ini memiliki selubung mengandung fluks (flux) berupa serbuk cotton & kayu yang dicampur dengan serbuk carbon & oksidanya serta kadangkala juga mengandung serbuk logam. Fluks/ selubung berfungsi untuk mencegah udara (atmosphere) dan kotoran (slag) terjebak dlm logam yang mencair saat proses pengelasan. SMAW menggunakan arus 30 – 300 A dng voltage 15 – 45 V, tergantung dari jenis logam yang akan dilas, tipe elektroda & panjangnya, serta kedalaman penetrasi lasan yang diperlukan

2. Gas Metal Arc Welding (GMAW).

Menggunakan kawat elektroda berdiameter 1/32 – 1/4 inch (0,8 – 6,4 mm). Gas yang digunakan sebagai penyekat adalah argon & helium (untuk sambungan las paduan Alumunium & Stainless steels), carbon dioxide (untuk baja karbon/ carbon steels).

3. Flux-cored Arc Welding (FCAW)

Proses pengelasan ini menggunakan elektroda inti fluks. Merupakan bentuk hibrida dari SMAW (menggunakan fluks) dan GMAW (menggunakan gas). Memiliki keunggulan dibanding GMAW yaitu kawat elektroda yg dpt mengumpan secara terus menerus (kontinu) karena tekanan pegas. Ada 2 (dua) tipe FCAW yaitu dengan penyekat sendiri (self shielded dari fluks) & dengan gas penyekat (gas shielded).

4. Electrogas Welding (EGW)

Proses ini umumnya diaplikasikan untuk sambungan Vertical Butt Joint. EGW dapat berfungsi seperti FCAW self shielded yaitu menggunakan elektroda logam berisi fluks yang dapat mengumpan secara kontinu & tanpa gas penyekat, tetapi juga dapat berfungsi seperti GMAW yaitu menggunakan gas penyekat, hanya saja EGW memiliki sepatu cetakan yang mengandung logam cair. Sepatu cetakan (molding shoe) berpendingin air berfungsi untuk mencegah gas masuk lasan. Bersamaan dengan bagian yang tersambung, di dalam sepatu bertambah logam cair (dari elektroda & material). Proses berlangsung automatically, dengan pergerakan kepala las (welding head) secara vertikal naik keatas untuk mengisi sepatu dengan logam cair tersebut dalam satu siklus. EGW di aplikasikan untuk pengelasan baja (karbon rendah & menengah, serta stainless steel) konstruksi tangki penyimpanan besar & bangunan kapal. Tebal elektroda 0,5 – 3,0 inch (12 – 75 mm).

5. Submerged Arc Welding (ASW)

Adalah proses yang menggunakan pengumpan elektroda kontinu, arc shielding (busur penyekat) yang dilengkapi tempat butiran fluks (granular flux). Blanket butiran fluks berfungsi mencegah bunga api (spark), percikan api (spatter), & radiasi, sehingga lebih aman bagi operator dibanding proses arc welding lainnya.

Jenis proses AW yang tidak menggunakan Consumable Electrodes :

1. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)

Pengelasan yang sering diaplikasikan untuk proses ini seperti pengelasan TIG (tungsten inert gas). GTAW dapat digunakan dengan atau tanpa logam pengisi. Elektroda tungsten tidak ikut melebur, tungsten adalah material elektroda yang baik dengan titik leburnya 3410 ºC. Gas penyekat yang digunakan seperti argon, helium, atau campuran keduanya. Proses GTAW umumnya lebih lambat dan lebih mahal dibandingkan proses consumable electroda arc welding, akan tetapi dapat diaplikasikan untuk material yang sangat tipis serta kualitas lasan yang sangat tinggi.

2. Plasma Arc Welding (PAW)

Pengelasan ini adalah bentuk khusus dari GTAW. Pada elektroda tungsten di pasangkan nozzle yang didesain khusus untuk menghasilkan aliran kecepatan tinggi gas inert (argon atau campuran argon hydrogen) yang terus menerus sehigga membentuk aliran plasma. Temperatur PAW dapat mencapai 28000 ºC atau lebih sehigga dapat meleburkan logam apapun. Temperatur ini dapat di capai karena tingginya konsentrasi untuk memproduksi jet plasma dengan diameter kecil & kepadatan energi yang sangat tinggi. Diaplikasikan untuk perakitan mobil, lemari besi, rangka pintu & jendela besi. Sulit digunakan untuk pengelasan perunggu (bronze), besi tuang, timah hitam (lead), & magnesium.

3. Stud Welding (SW)

Proses pengelasan busur (arc welding) yang khusus untuk menyambung stud atau komponen yang sebentuk ke material dasar. Contoh aplikasinya : baut untuk pengikat handle peralatan memasak, baut pemegang pelindung radiasi panas mesin.