< Previous TEKNOLOGI LAS KAPAL 189 1. Pemanasan awal Pemanasan awal adalah pemanasan logam induk pada temperatur yang tepat sehubungan dengan pengelasan. Hal ini memungkinkan laju pendinginan dari daerah las turun, sehingga mengurangi kekerasan dari daerah kena pengaruh panas dan mempercepat pelepasan hidrogen yang tercampur pada daerah las. Sebagai hasilnya, retak dingin dapat dihindari. Pemanasan dengan api gas sering digunakan untuk pemanasan awal. Daerah dari 50-100 mm (enam kali ketebalan plat) pada kedua sisi sambungan las dipanaskan dengan merata. Termometer thermocouple atau kapur temperatur digunakan untuk pengukuran temperatur pemanasan. Temperatur pemanasan awal yang tepat ditentukan dengan masukan panas las sesuai dengan laju pendinginan, tebal plat, bentuk sambungan, ekivalen karbon dari baja yang berhubungan dengan retak las, kandungan hidrogen yang masuk dalam logam, derajat regangan dari sambungan dan lain-lain. Tabel II.13 memberikan saran umum tentang hubungan antara ekivalen karbon dengan temperatur pemanasan awal. Tabel II.13 Hubungan antara ekivalen karbon dan temperatur pemanasan awal Jenis Baja Kandungan karbon (%) Suhu pemanasan awal (%) Baja karbon / Baja paduan rendah < 0.3 > 100 < 0.4 < 100 < 0.5 > 150 < 0.6 < 200 < 0.7 > 250 < 0.8 < 300 > 0.8 > 350 Baja dengan kandungan Mn tinggi Pemanasan awal tidak diperlukan Baja tahan karat Austenitic Baja paduan tinggi >400 TEKNOLOGI LAS KAPAL 190 2. Pemanasan akhir Pemanasan akhir termasuk pemanasan kembali daerah las dengan segera setelah pengelasan selesai. Tujuannya adalah melepas hidrogen dari daerah las. Pelunakan dari daerah las tidak dapat terjadi jika pemanasan akhir dilakukan pada temperatur relatif rendah sekitar 300°C. Bila pemanasan akhir dilakukan pada temperatur lebih tinggi dan pada periode waktu yang lebih panjang, pengurangan kandungan hidrogen yang lebih besar dapat dicapai. 3. Perlakuan panas paska pengelasan (PWHT) Tujuan dari PWHT adalah untuk melunakkan daerah kena pengaruh panas las, meningkatkan mampu tempa dan ketangguhan notch dari daerah las, menghindari retak tegangan korosi dan menghilangkan tegangan sisa las. Meskipun demikian, harus dilakukan dengan hati-hati bila melaksanakan PWHT, karena perlakuan panas ini dapat menyebabkan berkurangnya kekuatan atau ketangguhan dari daerah las dan retak tegangan. Metode PWHT dari baja karbon dan baja campuran rendah dispesifikasikan dalam JIS Z 3700. II.3.7 Logam pengisi Desain yang tepat, material yang baik dan teknik yang baik adalah tiga faktor untuk menjamin pengelasan yang bagus. Bila salah satu dari faktor ini tidak ada, hasil yang memuaskan tidak dapat dicapai. Untuk melaksanakan pengelasan dengan kualitas yang dipersyaratkan adalah penting untuk dimengerti sifat-sifat dari tiap-tiap material las (elektrode las, kawat, fluks). Pemilihan logam pengisi las berupa elektroda las / filler metal electrode sebagai logam pengisi dalam proses pengelasan sangat berpengaruh dalam menentukan mutu hasil pengelasan, begitu juga fluks dan gas sebagai pelindung (shielding) .Berkaitan dengan sifat mekanis logam las yang dikehendaki maka apabila salah dalam pemilihan akan menyebabkan kegagalan pengelasan. Pemilihan logam pengisi banyak ditentukan oleh keterkaitannya dengan: x Jenis proses las yang akan digunakan. x Jenis material yang akan di las. x Desain sambungan las. x Perlakuan panas (preheat, post heat) TEKNOLOGI LAS KAPAL 191 Agar dapat memilih elektroda / filler metal yang tepat sesuai dengan standar / code, dan dapat menghasilkan sambungan las yang dapat diterima sesuai dengan persyaratan standar / code maka logam pengisi yang dipilih sesuai dengan sifat logam induknya. Fungsi, jenis, klasifikasi, karakteristik dan pengujian dari elektroda / filler metal pada proses pengelasan SMAW, GMAW, FCAW, GTAW dan SAW harus mendapatkan jaminan dari perusahaan pembuat logam pengisi tersebut dalam bentuk sertifikat atau data spesifikasi teknik . II.3.7.1 Elektrode Bersalut Seperti yang terlihat pada Gambar II.47, logam pengisi las berupa elektroda terbungkus fluk untuk proses las SMAW terdiri dari bagian : x Kawat inti (core wire rod) yang berfungsi sebagai logam pengisi x Coating (pembungkus) berupa fluk berfungsi sebagai pelindung pada proses pengelasan dan pada saat penyimpanan. Diameter fluksDiameter intiKawat Inti Inti terbukaPanjang elektrodeFluks pelapis Gambar II.47 Konstruksi dari elektrode bersalut 1. Kawat Inti Material kawat inti bervariasi dengan tipe dari salutan elektrodenya, seperti yang terlihat pada Tabel II.14. TEKNOLOGI LAS KAPAL 192 Tabel II.14 Elektrode bersalut dan kawat inti Tipe elektroda bersalut Material kawat inti Keterangan Elektroda untuk baja lunak Baja lunak Campuran ditambahkan dari fluks Elektroda untuk baja kuat tarik tinggi Baja lunak Sama dengan diatas Elektrode untuk baja temperatur rendah dan baja campuran rendah Baja lunak atau baja campuran rendah Untuk kawat inti baja lunak campuran ditambahkan dari fluks Elektrode untuk baja tahan karat Baja tahan karat Elektrode untuk nikel dan Baja campuran Ni Ni atau campuran Ni Elektrode untuk tembaga dan campuran tembaga Cu atau campuran Cu Elektrode las pengerasan permukaan Baja lunak atau baja campuran Untuk kawat inti baja lunak campuran ditambahkan dari fluks Elektrode las untuk besi tuang Nikel, Ni campuran atau baja lunak Kawat inti yang berfungsi sebagai logam pengisi ini terbuat dari bahan logam yang disesuaikan dengan logam induk yang akan di las, bisa mild steel, low carbon steel, alloy steel dll. Yang mempunyai ukuran diameter antara 1,2 y 6 mm dengan panjang antara 250 y 450 mm. Komposisi kimia dari kawat inti ini cukup berpengaruh terhadap sifat mekanis dari logam las yang terbentuk, dan yang paling berpengaruh terhadap sifat mekanik logam las ini adalah material dari coating (pembungkus) yaitu fluksnya. 2. Coating (Pembungkus) Dalam proses pengelasan, pembungkus elektroda ini akan terbakar dan membentuk terak (slag) cair yang kemudian membeku sehingga melindungi logam las dari pengaruh atmosfir atau mencegah terhadap kontaminasi dari udara sekitarnya. TEKNOLOGI LAS KAPAL 193 Jika pengelasan busur dilakukan dengan elektrode telanjang, elektrode akan menempel pada logam induk, menghalangi penyalaan busur atau menyebabkan busur mati. Hal ini menghasilkan rigi yang tidak teratur dan lubang-lubang cacing. Fungsi utama dari salutan fluks adalah sebagai berikut : a. Fluks memfasilitasi penyalaan busur dan meningkatkan intensitas dan stabilitas busur b. Fluks menimbulkan gas untuk melindungi busur, fluks akan terurai dan menimbulkan gas (CO2, CO, H, dan sebagainya) yang mengelilingi busur. Hal ini menjaga bentuk butiran logam dan cairan teroksidasi atau nitrasi yang disebabkan oleh kontak dengan atmosfer. c. Slag / terak melindungi logam las dan membantu pembentukan rigi, selama pengelasan, fluks mencair menjadi terak yang melindungi cairan dan rigi las dengan cara menutupinya. Dengan berbagai kekentalan (viskositas) dari terak, memungkinkan untuk melaksanakan pengelasan dalam berbagai posisi dan memperbaiki bentuk dari rigi las. d. Fluks menghaluskan kembali logam las dengan deoksidasi, bila pengelasan dilaksanakan pada udara terbuka, logam las tidak bisa terhindar dari oksidasi walau penimbul gas dan pembentuk terak digunakan. Elemen deoksidasi seperti Mn dan Si telah ditambahkan pada fluks, melindungi pembentukan lubang cacing dan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan dari logam las. e. Fluks perlu ditambahi elemen campuran ke logam deposit, elemen campuran yang tepat yang ditambahkan dari fluks untuk endapan logam akan meningkatkan ketahanan terhadap korosi, panas dan abrasi. f. Serbuk besi dalam fluks meningkatkan laju pengendapan dan efisiensi pengoperasian, laju pengendapan dapat ditingkatkan dengan arus las yang tinggi atau diameter elektrode las yang besar. Metode yang lain adalah menambahkan serbuk besi ke salutan fluks pada elektrode las. Contoh khususnya adalah elektroda oksida serbuk besi. g. Fungsi isolasi, fluks memberikan isolasi listrik yang baik. Dalam hal elektrode las dengan kurang hati-hati disentuhkan ke permukaan las selama pengelasan, fluks mencegah geretan busur yang tidak terduga, dengan demikian mencegah kerusakan las dan juga kecelakaan terhadap manusia. Fluks terdiri dari biji alam, serbuk dan oksida perekat, karbonat, silikat, zat organik dan berbagai zat bubuk lainnya kecuali untuk logam, dicampurkan pada perbandingan yang spesifik. Campuran ini ditempelkan / disalutkan ke kawat inti dengan menggunakan air kaca sebagai perekat dan dikeringkan. TEKNOLOGI LAS KAPAL 194 Tabel II.15 memberikan komponen utama dari fluks dan fungsinya. Tabel II.15 Komponen utama dari fluks dan fungsinya Fungsi Komponen Menstabilkan busur Pembetukan terak Pengurangan (De-oksidasi) Oksidasi Penyalaan gas Penambahan elemen paduan Penguatan fluks Daya ikat fluks Selulosa { ~ { Tanah liat ~ Talek ~ Titanium oksida ~ ~ Ilmenite { ~ Oksida besi { ~ ~ Kalsium Karbonat { { { ~ Ferro Mangan { ~ ~ Ferro Silikon { ~ ~ Mangan Dioksida ~ { Pasir Kuarsa ~ Potasium Silikat ~ ~ ~ Sodium Silikat ~ ~ ~ Keterangan ~ = Fungsi utama { = Fungsi kedua Elektrode bersalut diklasifikasikan secara garis besar dengan komponen utama dari fluks. Kecuali untuk elektrode hidrogen rendah, seluruh elektrode bersalut diberi nama sesudah komponen utama dari fluks. Tabel II.16 memberikan perbandingan campuran khusus dari fluks pada beberapa elektrode bersalut khusus untuk baja lunak. Oleh karena komposisi fluks mempengaruhi sifat mekanis dari logam las, mampu operasi las, mampu las dan lain-lain, adalah perlu untuk menggunakan perbandingan campuran yang tepat, membawa ke nilai kekuatan las yang disyaratkan. TEKNOLOGI LAS KAPAL 195 Tabel II.16 Contoh perbandingan komposisi campuran fluks dari elektrode bersalut untuk baja lunak D4301 (Elektroda Ilmenite) Ilmenite 35 Karbonat6 Karbon Ferro Mangan Medium15 Mangan Dioksida5 Pasir Kuarsa10 Potasium Feldspar16 Kanji 5 Talek 8 D4303 (Elektroda Lime Titania) Rutile 34 Dolomit 32 Pasir Kuarsa10 Feldspar10 Mika 6 Ferro Mangan10 Kanji 4 D4311 (Elektroda Selulosa Tinggi) Selulosa 21 Oksida Titanium11 Asbestos11 Karbon Ferro Mangan Medium8 Talek 10 D4311 (Elektroda Selulosa Tinggi) Rutile 45 Karbon Ferro Mangan Medium13 Kanji 2 Talek 12 Selulosa5 Feldspar20 Karbonat 4 D4316 (Elektroda Hidrogen Rendah) Karbonat 50 Fluorite 20 Ferro Silikon 10 Karbon Ferro Mangan Medium2 Serbuk Besi 10 Mika 7 D4327 (Elektroda Oksida Serbuk Besi) Selulosa 3 Talek 10 Karbon Ferro Mangan Medium16 Potasium Feldspar10 Pasir Kuarsa 20 Biji Besi 30 Serbuk Besi 50 Karakteristik pembungkus (coating) : x Menambah konduktivitas (conductivity) pada panjang busur x Menghasilkan gas ( H2, O2, H2O, CO, CO2, N2 ), asap metalik, asap organik x Menyebabkan slag sebagai proteksi, isolasi melawan panas, reaksi metalurgi penghasil komposisi yang pasti, berpengaruh pada kristalisasi 3. Bahan / Material Pembungkus ( Coating ) Oksida Logam ( Oksida Besi ) Oksida besi Fe2 O3 Micaceous iron ore Oksida besi Fe3 O4 Magnetite Oksida Mangan Mn3 O4 Hausmanite Oksida Fe-Ti Fe2 O3 + Ti O2 Biji Titanium Oksida Titanium Ti O2 Rutile TEKNOLOGI LAS KAPAL 196 Karbonat Karbonat besi Fe CO3 Siderite Kalsium karbonat Ca CO3 Limestone Kalsium magnesium Ca CO3+ Dolomite Karbonat Mg CO3 Magnesium karbonat Mg CO3 Magnesite Quartz & Complex Silicates Aluminium Silicate Caoline Calcium Silicate Wallastonite Kalium Aluminium Silicate Potassium feldspar Magnesium Aluminium Silicate Asbestos Si O2 – Silicate acid Quartz Zr – Silicate Zirconium Besi paduan Ferro manganese Fe – Mn Ferro silicon Fe – Si Ferro titanium Fe – Ti Ferro silicon manganese Fe – Si – Mn Ferro silicon titanium Fe – Si – Ti Ferro chromium Fe – Cr Ferro molybdenum Fe – Mo Ferro titanium colombium Fe – Ti – Cb Logam Murni Cr, Fe, Mn, Mo, Ni, Ti, Cb, V, Wo Garam logam Calcium fluoride Ca F2 Fluorspar Sodium aluminium fluoride Na3 Al F3 Cryolite Pengisi & Pengikat Organik Wood flour Silicate of potasium Cellulose Silicate of sodium 4. Persyaratan Electrode Coating a. Persyaratan teknologi pengelasan : x Karakteristik striking dan restriking baik x Kemampuan menutup jarak baik x Posisi mampu las x Stabilitas busur x Elastisitas Coating, resistansi x Kemungkinan menimbulkan pembakaran kecil TEKNOLOGI LAS KAPAL 197 b. Ekonomi : x Tingkatan endapan tinggi x Daya pembentukan kembali tinggi x Percikan yang terbentuk rendah x Penghilangan terak/slag mudah x Kapasitas melebihi batas x Kecepatan pengelasan tinggi x Panjang endapan rigi las besar x Kemampuan untuk upset baik x Permukaan rigi las baik c. Metalurgi : x Sifat-sifat mekanik sangat baik x Tidak menimbulkan keropos ketika mengelas x Tidak sensitif terhadap debu, kotoran, minyak pada permukaan logam induk x Insensitive to segregation x Daya tahan terhadap retak panas dan retak dingin x Coating tidak sensitif terhadap kelembaban 5. Tipe Elektrode ( EN classification ) 5.1. Tipe elektrode bersalut menurut AWS Symbol : A : Acid R : Rutile (tipis, medium) RR : Rutile (tebal) AR : Rutile / acid (mixed type) C : Cellulose R (c) : Rutile cellulose (medium) RR (c) : Rutile cellulose (tebal) B : Basic B (R) : Basic dengan non basic (R) RR (B) : Rutile basic (tebal) Dasar memilih coating x Pembentukan gas pelindung terak/slag (lime, rutile) x Proses deoksida ( Fe Si – B, Fe Mn – A, R ) x Pengikat (Potassium silikat dan perbedaan viskositas sodium) x Alat extrusi ( pada proses pembuatan ) TEKNOLOGI LAS KAPAL 198 Sifat mekanik weld deposit dipengaruhi oleh : x Type coating x Ketebalan coating - Tipis : 120 % dari diameter kawat inti - Medium : 20 y 155 % dari diameter kawat inti - Tebal : > 155 % dari diameter kawat inti Acid Coating ( A ) Mempunyai komposisi : 40 % Fe O + Mn O ( biji besi + mangan ) 20 % Si O ( silicate ) 30 % Fe Mn ( ferro manganese ) 10 % Plasticizer x Ke Acid coating biasanya tebal x Sifat mekanik yaitu kuat mulur dari logam las lebih baik yang tebal daripada yang tipis untuk type yang sama x Metal transfer membentuk spray x Sangat cocok untuk posisi horizontal x Bead surface smooth x AC / DC x Elektroda hot running dapat digunakan untuk pemotongan jika amper tinggi x Beresiko terhadap keropos dan retak panas jika digunakan pada material karbon tinggi > 0,25 %, juga phospor dan sulphur tinggi Rutile Coating ( R ) Mempunyai komposisi : 50 % Ti O2 ( Rutile ) 15 % Si O2 ( Silicate ) 10 % Ca CO2 ( Limestone ) 15 % Fe Mn ( Ferro manganese ) 10 % Plasticizer x Coating didominasi Ti O2 berbentuk rutile x Coating tebal berpengaruh pada metal transfer dan arc ( busur ) x Coating tipis droplet besar dan sebaliknya x DC / AC x All position x Sangat baik bila coating tipis dan medium x Lebih baik untuk setiap kasus untuk tebal coating yang sama x Bead smooth x Slag lebih mudah untuk dibuang x Sangat kecil terjadinya retak panas dari pada Acid x Slag yang dihasilkan memiliki konduktifitas yang baik Next >