< PreviousTEKNOLOGI LAS KAPAL 149 Ujung katoda terdispersiKawat(b) DC elektroda negatif(a)DC elektroda positifButiran logamKawatTepian busurLogam lelehan/cairArcBusur Gambar II.20 Bentuk tip kawat las MIG Gambar II.21 Las MAG (100% CO2) Bila Gas CO2 digunakan sebagai gas pelindung untuk las MAG seperti yang terlihat pada Gambar II.21, busur mengerucut lebih tajam daripada apabila berpelindung gas argon, menyebabkan busur mengumpul pada butiran dari kawat untuk mendorong butiran tersebut, jadi butiran tidak segera berpindah tapi mengumpul menjadi lebih besar. Hal ini adalah mekanisme transer globular. Sebagaimana arus listrik mengalir pada butiran, gaya jepit elektromagnetik dan gaya dari busur menyebabkan butiran-butiran menjadi berbentuk tidak simetris. 5. Pembersihan jangkauan pembersihanRigi-rigi Gambar II.22 Pembersihan (contoh pada aluminium (campuran) TEKNOLOGI LAS KAPAL 150 Permukaan aluminium tertutup dengan aluminium oksida yang mana titik leburnya sangat tinggi sekitar 2020°C, yang jauh lebih tinggi daripada titik lebur logam dasarnya. Maka, bila logam dasar tersebut dicairkan dengan pengelasan, oksida film tersebut tetap berada seperti sebelumnya pada logam las. Adalah tidak mungkin membentuk rigi-rigi las dengan baik bila mengelas dengan menggunakan elektroda maupun las gas yang tertutup, lapisan oksida tersebut harus dibuang secara kimiawi dengan menggunakan flux. Las TIG DC dan Las MIG yang menggunakan argon sebagai gas pelindung dapat membuang lapisan film oksida dengan baik menggunakan sambungan DC elektrode positif. Hal ini disebut Pembersihan. Bila elektroda dihubungkan sebagai positif, sebuah titik katode kecil yang cerah terjadi pada lapisan film oksida, yang bergerak disekitar lapisan film. Titik katode ini, yang mempunyai pemusatan arus yang intens, akan membongkar lapisan film oksida dengan cara peleburan dan penguapan, dan elektron diemisikan (dipancarkan) ke kolom busur dari titik Katoda permukaan logam induk. Pada saat yang sama, ion positif yang berat dari gas argon yang terionisasi dipercepat dengan turunnya katoda dan bertubrukan dengan permukaan logam induk, merusak dan menghilangkan lapisan film oksida. Titik-titik katoda cenderung timbul pada titik dimana oksida ada, titik-titik katoda bergerak disekitarnya yang disebabkan oleh pukulan/benturan dari ion positif, ke sebuah titik dimana oksida muncul, lalu membersihkan permukaan logam induk. Seperti diperlihatkan gambar II.22, titik lebihan yang dilalui busur digaris oleh lapisan film oksidanya, dan memperlihatkan permukaan memutih dekat rigi las. Metode ini juga dapat dipakai untuk las aluminium. Jangkauan dari aksi pembersihan hampir selalu tidak tergantung pada arus las, panjang busur dan kecepatan las. Bagaimanapun juga jumlah aliran gas dan jenis gas pelindung mempunyai pengaruh/efek : bila jumlah aliran tidak mencukupi atau jika sebuah gas mulia ringan misalnya helium yang digunakan, aksi pembersihannya lemah, bila argon dicampur udara yang digunakan hampir tidak ada aksi pembersihan. Penambahan hidrogen mengintensifkan aksi pembersihan. Bila permukaan akar dari sambungan tanpa bevel/galur atau galur v tunggal atau sudut galur terlalu kecil, bagian bawah dari galur tersebut tidak mudah dibersihkan. Maka dari itu perawatan/perlakuan sebelum pengelasan harus dilakukan atau radius/ jari-jari dari galur bagian bawah harus dibuat kecil. )Adalah tidak mungkin membentuk rigi-rigi las dengan baik bila mengelas dengan menggunakan elektroda maupun las gas yang tertutup lapisan oksida, lapisan tersebut harus dibuang secara kimiawi dengan menggunakan flux. TEKNOLOGI LAS KAPAL 151 Bagaimanapun juga seperti yang dijelaskan sebelumnya, dengan sambungan elektroda DC positif untuk las TIG DC, masukan panas yang besar ke elektroda cenderung membuat elektroda meleleh, yang akan menyebabkan kontaminasi dari logam induk oleh inklusi/masuknya tungsten ke material. Oleh sebab itu las TIG AC lebih sesuai, yang menyediakan aksi pembersihan disebabkan oleh bolak-baliknya polaritas pada setiap setengah gelombang. Bila baja tahan karat dilas dengan las MIG, sehingga kondisi tidak stabil dari titik katoda yang mengganggu perpindahan butiran logam, 2% oksigen harus ditambahkan ke argon. 6. Aliran gas plasma dan gerak menembus dari busur Jika kerapatan arus dalam busur tinggi, gaya elektromagnetik mendorong untuk menyebarnya busur, yang mana disertai dengan arus, pada arah panah Gambar II.23, yang menyebabkan aliran gas plasma terjadi. Dikarenakan oleh gaya ini, tekanan pada titik P meningkat naik lebih tinggi dari pada tekanan pada titik Q. Kecepatan alir dari aliran gas plasma meningkat seiring naiknya arus las. Dengan arus 100 Amp. dari las TIG, kecepatannya sebesar sekitar 100 m/detik. Karena kecepatan ini, butiran logam yang jatuh dalam busur dipercepat seperti semprotan air yang keluar dari selang, menimbulkan adanya gelembung pada logam cair dan mempengaruhi bentuk dari rigi dan penetrasinya. Hal ini disebut "aksi penggalian dari busur". Pada las MAG atau MIG penetrasi dalam juga dilakukan. Walaupun penetrasi dalam ini tidak dihasilkan melalui pelelehan oleh panas yang ditimbulkan secara langsung, tetapi dicapai langsung dari aksi penggalian dari busur. Penetrasi pada las MAG atau MIG sangat dipengaruhi oleh arus las, tegangan busur dan kecepatan las, namun juga sangat dipengaruhi oleh arah pengelasan dan kemiringan dari permukaan las. Dengan kata lain, penetrasi akan dalam bila pengelasan secara mundur (backhand) atau naik (upward) dan penetrasi akan dangkal bila pengelasan maju (forehand) atau turun (downward). TEKNOLOGI LAS KAPAL 152 Gambar II.23 Aliran gas Gaya elektromagnetikAliran gasElektrodaLogam Busur Hal ini karena pada pengelasan maju (fore hand) atau pengelasan turun (down ward), logam yang melebur masuk dibawah busur dan berlaku sebagai dasar logam las seperti yang terlihat pada Gambar II.24, sehingga gerak menggali dari busur dihalangi. Gerak menggali dari pengelasan turun dihubungkan ke polaritas dari kawat las. Bila polaritas dari kawat las adalah negatif, busur tidak menekan dan gas plasma mengalir lemah, penetrasi dangkal dan sebab itu hasilnya berlawanan dengan proses SMAW atau GTAW. Las mundurLas majuArah pengelasanArah pengelasanArah gaya pengelasanArah gaya pengelasanLogam lelehan terdorong mundurLogam lelehan terdorong majuArah pengelasanArah pengelasanTurunNaik Gambar II.24. Las maju (turun), las mundur (naik) TEKNOLOGI LAS KAPAL 153 7. Hembusan busur Busur adalah konduktor yang dapat berubah bebas seperti pada gas umumnya. Arah dari busur berubah meskipun dengan gaya listrik yang kecil. Pada keliling seputar busur medan magnit muncul yang disebabkan oleh arus las yang mengalir langsung pada kabel, logam induk dan torch. Jika medan magnit bergerak tidak simetris pada kolom busur, busur tersebut mungkin ditarik dalam beberapa arah atau dihembus keluar dan hilang. Hal ini diindikasikan dalam Gambar II.25. Kejadian (fenomena) ini disebut "hembusan busur" dan cenderung terjadi pada las busur DC dititik awal atau akhir pengelasan. Untuk mencegah terjadinya hembusan busur, medan magnit harus dibuat sesimetris mungkin dengan cara merubah posisi dan metode/cara menghubungkan kabel ke logam induk atau menggunakan ukuran yang memadai. Pada kasus sebuah busur AC arah aliran arus berubah setiap setengah gelombang dimana tidak ada waktu untuk hembusan busur timbul sehingga sulit terjadi. Gambar II.25 Hembusan busurArusElektrodaLogam indukBusurMedan magnetik besarMedan magnetik 8. Tiga bentuk dari perpindahan butiran logam cair Bila jenis elektrode terumpan dari las busur digunakan seperti SMAW, las MAG atau las MIG, logam las ditransfer dari ujung kawat elektroda ke logam induk dalam bentuk butiran logam kecil. Hal ini disebut "perpindahan butiran logam las". Pemanasan dan peleburan butiran logam ditransfer tidak disebabkan oleh gravitasi, tegangan permukaan, efek jepitan elektromagnetik, tenaga dari busur dan tenaga aliran gas plasma, tergantung pada polaritas kawat, material kawat, jenis gas pelindung dan pembesaran arus las. ) Untuk mencegah terjadinya hembusan busur, medan magnit harus dibuat sesimetris mungkin dengan cara merubah posisi dan metode/cara menghubungkan kabel ke logam induk atau menggunakan ukuran yang memadai. TEKNOLOGI LAS KAPAL 154 Dari seluruh tenaga/gaya yang terjadi, gravitasi dan gaya jepit elektromagnetik memisahkan butiran logam diujung kawat, sementara itu tegangan permukaan dan gaya dari busur menghalangi pemisahan dari butiran logam yang jatuh. Sebagaimana terlihat pada Gambar II.26 perpindahan (transfer) butiran logam terjadi dalam tiga cara. Transfer bentuk butiran bulatTransfer bentuk menyemprotTransfer sirkuit pendek (Transfer menukik)Gambar 3.16 Tiga jenis perpindahan butiran logamBusur(Transfer mengalir)BusurBusurBusurGenanganBusur(Transfer terarah/terproyeksi) a) Transfer bentuk butiran bulat Pada jenis transfer butiran logam ini, butiran logam yang mempunyai diameter yang lebih besar dari busur atau kawat ditransfer (dipindahkan). Sebagaimana yang telah dibahas dalam polaritas kawat las, jenis transfer ini dilakukan pada las busur CO2 dengan arus yang besar, arus yang kecil pada las MIG dan jenis hidrogen rendah pada SMAW. Secara umum, percikan cenderung menjadi besar. (b) Transfer bentuk menyebar (menyemprot) Pada jenis pengelasan ini, logam cair pada ujung kawat direnggangkan menurut panjangnya dan bergerak langsung dalam bentuk butiran jauh lebih kecil dari diameter kawat. TEKNOLOGI LAS KAPAL 155 Jenis ini dilakukan pada las MIG dengan arus besar. Bila arus yang besar digunakan pada kawat berdiameter kecil, gaya jepit elektromagnetik yang proporsional dengan kuadrat arus adalah besar, gaya gerak resultan pada ujung kawat memotong/menyobek logam cair dan mendorong butiran-butiran kecil jatuh dari tegangan permukaan. Bila arus kecil dibandingkan dengan diameter kawat, gaya jepit tidak cukup kuat untuk memisahkan butiran logam cair, butiran logam yang besar terjadi pada las MIG. Aliran perpindahan bila ditinjau dengan las MIG dan proyeksi perpindahan ditinjau dengan las MAG menggunakan gas campuran. (c) Transfer sirkuit pendek (transfer menukik) Gambar II.27 Transfer sirkuit pendek dan perubahan arusBusurBusurBusurArusWaktuSirkuit pendekSirkuitpendekSirkuitpendekJepit Tidak seperti (a) dan (b), jenis transfer dari perpindahan logam menggerakkan butiran logam yang terjadi pada ujung kawat langsung ke sirkuit pendek dari kawat dan logam cair. Sehubungan dengan itu, panas masukan ke logam induk kecil, temperatur dari logam cair rendah, melakukan pengelasan pada plat tipis sangat bagus dilakukan pada seluruh arah termasuk posisi vertikal, horizontal dan atas kepala dapat dilakukan. Jadi ini adalah bentuk perpindahan logam yang penting untuk pelelehan pada pembentukan rigi las. Apabila arus relatif kecil dan tegangan pada busur rendah dengan pengelasan MIG atau MAG yang menggunakan sistem pemakanan kawat konstanta, sirkuit pendek dan busur berputar ulang seperti Gambar II.27, dan butiran logam bergerak jatuh ke logam induk bila terjadi sirkuit pendek. TEKNOLOGI LAS KAPAL 156 Kondisi dari sirkuit pendek adalah terputusnya secara cepat/segera sesudah leburan logam bergerak ke logam cair. Pada kasus pengelasan MAG dengan menggunakan sumber daya tegangan tetap/konstan sebagaimana yang terlihat pada diagram, tegangan turun dengan tiba-tiba dan arus naik dengan sirkuit pendek. Kenaikan arus ini ditentukan oleh reaksi dari sumber daya las atau sirkuit. Kenaikan arus dikonsentrasikan pada sirkuit pendek dari logam cair, hal ini menyebabkan efek jepit elektromagnetik ke daerah sirkuit pendek yang sempit, menyebabkan logam cair terpisah dari kawat las seketika itu juga. Gaya jepit elektromagnetik naik bersama arus. Bila sirkuit pendek diputus, busur dibangkitkan, dengan cepat menghasilkan busur plasma. Gaya busur ini mempunyai dorongan/tekanan yang kuat yang meniup logam cair menimbulkan percikan. Khususnya untuk pengelasan MAG dengan menggunakan gas CO2 sebagai gas pelindung, timbulnya percikan ini merupakan sebuah problem/masalah. Gambar II.28, menunjukkan terjadinya percikan, dan penyebab percikan dari las MAG yang menggunakan gas CO2. (Percikan selama kondisi sirkuit pendek)Busur Gambar II.28 Kondisi terjadinya percikan pada las MAG (100% Co2) TEKNOLOGI LAS KAPAL 157 Komposisi gas pelindung atau arus las terutama menentukan jenis perpindahan butiran logam. Untuk las GMAW, argon digunakan untuk menambah kualitas dari rigi las, mengurangi percikan, menaikkan ketangguhan dari logam las dan mengurangi jumlah oksigen dalam logam las. Bila mengelas baja lunak, sekitar 2% dari oksigen atau gas CO2 dicampurkan untuk menstabilkan busur dan titik katode pada logam induk. Oksigen ini juga menambah masukan panas ke dalam logam induk dan mempertinggi kebasahan logam cair. Dibandingkan dengan argon, helium lebih ringan, konduktivitas panasnya lebih tinggi dan tidak mudah terionisasi, bagaimanapun juga gas cenderung menekan busur dan menaikkan masukan panas ke logam induk. Bila rasio campuran dari argon dan CO2 dirubah sebagaimana terlihat pada Gambar II.29, bentuk perpindahan logam berubah. Proporsi argon yang lebih besar, arus yang lebih rendah bentuknya berubah menjadi semprotan dan menurunkan kemungkinan terjadinya percikan. Batas bawah untuk las MAG bergelombang/berpulsaRasio campuran gasKawat (untuk MAG) : 1.2mmLaju aliran gas : 20 l/menitPerpanjangan kawat : 20mm (pulsa 15 mm)Kecepatan pengelasan : 40 cm/menitPolaritas : Kawat las plus1Arus kritis untuk las MAGJangkauan transfer bentuk butiranJangkauan transfer bentuk menyebarArus pengelasan (A)Jangkauan transfer bentuk menyebar Gambar II.29 Hubungan rasio campuran gas argon, CO2 dengan transfer butiran logam TEKNOLOGI LAS KAPAL 158 Arus pengelasan A dan B pada gambar disebut "arus kritis". Bila campuran gas CO2 pada argon ditambah, arus kritis untuk perpindahan ke bentuk semprotan meningkat, membuatnya lebih sulit bergerak ke daerah rentang bentuk semprotan. Hal ini disebabkan oleh pendekatan karakteristik busur dari rentang las gas CO2. Bila las MAG dilaksanakan dengan menggunakan campuran gas argon dan CO2, percikan dan asap las berkurang, dan bentuk gelombang dari rigi las yang halus dan cantik dapat dihasilkan. Bagaimanapun juga penetrasinya menjadi berkurang, kecuali standar dan jenis kawat las yang tepat dipilih, beberapa material deoksidan seperti Mn atau Si yang merupakan elemen campuran utama dari kawat las, bila tetap tinggal di dalam logam las, menyebabkan tegangan tarik dari logam las menjadi sangat tinggi. Maka kawat yang dapat dipakai untuk pengelasan dengan gas campuran harus digunakan. Rasio campuran Ar (%)Rasio transfer elemen campuran (%)Kawat 1.2mm 1 Kawat Gambar II.31 Perubahan sifat mekanis dari logam las Gambar II.30 Kemuluran Mn dan Si pada kawat las Next >