< Previous TEKNOLOGI LAS KAPAL 199 Basic Coating (B) Mempunyai komposisi : 40 % Ca CO2 ( Lime ) 35 % Ca F2 ( Calcium fluoride ) ‘ 5 % Si O2 / Ti O2 10 % Fe Si ( Deoxydixer ) ‘ 3 % Fe Mn ‘ 7 % Plasticizer x Elektroda coatingnya biasanya tebal x DCEP x Untuk semua posisi pengelasan x Metal transfer medium droplet x Lebih susah melepas slag x Sifat mekanik lebih baik dari pada coating yang lain dan impact strength pada temperatur dibawah 00 C x Lebih cocok untuk komponen yang besar, berat dan struktur rigid (konstruksi) x Hygroscopies, harus disimpan di tempat kering dan dikeringkan di oven (rebake) x Mudah terkena hydrogen micro crack x Untuk spesial teknik : arc / busur harus pendek, excessive weaving, high welding speed x Untuk posisi vertical down dapat dilakukan dengan high speed Cellulosic coating (C) Mempunyai komposisi : 40 % Cellulose 20 % Ti O2 ( rutile) 15 % Si O2 ( silicate ) 10 % Fe3 O4 ( magnetite ) 15 % Fe Mn ( ferro manganese ) x Dibuat untuk posisi vertical down, elektroda yang dipakai besar ! 5 mm, amper tinggi dan welding speed tinggi, dengan coating khusus Type Elektroda Spesial Elektroda dibuat khusus, misalnya : - Untuk Hardfacing / pelapisan untuk tahan aus - Untuk pelapisan tahan korosi - Untuk besi tuang / baja tuang Dibuat dengan komposisi coating berbeda sesuai kebutuhan TEKNOLOGI LAS KAPAL 200 Tabel II.17 Tipikal seluruh sifat-sifat logam las dari bermacam-macam jenis Elektroda Tipe Sifat-sifat Mekanik Ys (MPa) Ts (Mpa) E ( % ) Impact Strength ( Joule ) + 200 C 200 C Basic 420 530 30 140 102 Rutile 360 500 28 94 39 Cellulose 400 500 28 78 63 Type Komposisi Kimia Seluruh Logam Las C (%) Si (%) Mn (%) O2 (%) H D M (% per ml) Basic 0,08 0,04 1,00 0,03 4 Rutile 0,08 0,35 0,60 0,08 25 Cellulose 0,12 0,20 0,40 0,05 60 H D M : Hydrogen Deposite Metal 5.2 Tipe elektrode bersalut menurut JIS 5.2.1 Elektrode bersalut untuk baja lunak (a) Elektrode tipe ilmenite (D4301)GElektrode las ini dikembangkan di Jepang mengandung 30% biji ilmenite dalam fluks. Elektrode ini memproduksi busur yang kuat dan butiran logamnya menyembur serta tembusannya dalam. Teraknya mencair dengan baik dan tampilan rigi las bagus. Pengelasan dapat dilakukan pada seluruh posisi. Elektrode ini memberikan ketahanan terhadap retak tertinggi yang kedua setelah elektrode hidrogen rendah dan mempunyai keseimbangan yang bagus pada kekuatan mekanisnya, dapat dioperasikan dengan baik dan mampu las yang baik. Elektrode ini dapat dipakai untuk mengelas plat dengan ketebalan kurang dari 25 mm dan secara luas dipakai tidak hanya untuk konstruksi umum tetapi juga berbagai bejana tekan dan kapal samudra. TEKNOLOGI LAS KAPAL 201 (b) Elektrode tipe kapur titania (D4303)GElektrode las ini menggunakan fluks yang mengandung titanium oksida (rutile) 30% dan batu kapur 20% sebagai komponen utama. Elektrode menghasilkan tampilan rigi yang lebih baik, lebih mudah penggunaannya daripada elektrode ilmenite dan teraknya sangat mudah dibuang dibandingkan dengan elektrode bersalut lainnya. Elektrode ini menghasilkan hampir tidak ada takik dan dapat dipakai untuk pengelasan vertikal naik. Pengelasan dengan elektrode ini memberikan tembusan yang hampir sama (merata) dan tahan terhadap retak, tetapi ketahanan terhadap terjadinya lubang cacing sangat buruk dibandingkan dengan elektrode ilmenite. (c) Elektrode tipe selulosa tinggi (D4311)GElektrode las ini menggunakan fluks yang mengandung selulosa (zat organik) 30%. Selulosa yang terbakar menimbulkan gas pelindung dalam jumlah yang besar, melindungi logam cair selama pengelasan. Elektrode ini juga disebut Elektrode Berpelindung Gas dan digunakan dengan sangat luas di Amerika. Bila udara panas dan lembab seperti musim panas di Jepang, fluks elektrode ini sangat mudah diserap, sehingga menghasilkan unjuk kerja yang jelek. Di samping itu membentuk sedikit terak dan tampilan rigi las yang jelek dan menimbulkan banyak percikan. Karena alasan ini, elektrode ini sangat jarang digunakan di Jepang. (d) Elektrode tipe titania tinggi (D4303) Elektrode las ini menggunakan fluks yang mengandung titanium oksida 30%. Elektrode menghasilkan semburan butiran logam cair, busurnya stabil dan percikan sedikit. Terak dapat dibuang dengan mudah. Bagaimanapun juga, penembusannya dangkal dan logam las yang terbentuk mampu tempa, ketangguhan dan ketahanan terhadap retak rendah. Sehingga elektrode ini tidak dapat dipakai untuk struktur yang penting. Digunakan untuk pengelasan plat tipis atau pengelasan permukaan dimana tampilan rigi las diutamakan. (e) Elektrode tipe hidrogen rendah (D4316) Elektrode ini menggunakan fluks yang mengandung batu kapur sebagai komponen utama. Nama dari elektrode ini tidak berdasarkan pada komponen utamanya, tetapi pada karakteristik logam depositnya kandungan hidrogen rendah. Zat organik atau mineral yang mengandung kristal air tidak dicampurkan ke fluks. Sehingga elektrode dikeringkan pada temperatur tinggi sekitar 400°C sebelum digunakan untuk menghilangkan kandungan hidrogennya. Kandungan hidrogen dalam logam las yang dihasilkan oleh elektrode ini jauh lebih rendah (15 ml/100g) dibanding dengan TEKNOLOGI LAS KAPAL 202 elektrode bersalut tipe yang lain, sehingga sangat sulit terjadi retak. Karena logam las yang terjadi memberikan sifat mekanis yang baik, seperti ketangguhan yang tinggi, ketahanan terhadap retak tinggi, elektrode ini dapat dipakai untuk pengelasan plat tebal, struktur yang penting dengan batasan yang ketat, baja dengan kandungan karbon tinggi, baja tegangan tarik tinggi dan lain-lain. Kerugian dari elektrode ini adalah pengoperasiannya lebih sulit dibandingkan dengan elektrode yang lainnya dan busurnya tidak stabil. Bila busurnya panjang ketika penggoresan, parit dan lubang akan terbentuk. Untuk menghindari problem ini, beberapa cara harus dilakukan seperti melakukan metode langkah mundur (back step), menggunakan plat tambahan diawal dan akhir las, merubah ujung elektrode untuk menaikkan kerapatan arus pada saat penggoresan busur atau salutan ujung elektrode ditambahkan bahan konduksi untuk membentuk gas. (f) Tipe elektrode serbuk besi titania (D4324) Fluks dari elektrode ini sama seperti elektrode D4313 selama itu mengandung serbuk besi. Elektrode ini ciri-cirinya bagus, mudah digunakan seperti elektrode titanium oksida tinggi dan effisiensi lasnya tinggi seperti elektrode serbuk besi. Sifat mekanis dari logam las hampir sama seperti bila menggunakan elektrode D4313. Penggunaan elektrode ini terbatas pada pengelasan posisi datar dan horisontal sudut. (g) Tipe elektrode serbuk besi hidrogen rendah (D4326) Fluks dari elektrode ini sama dengan elektrode D4316 selama itu mengandung serbuk besi untuk memperbaiki effisiensi las dan bentuk riginya. Elektrode ini menghasilkan logam las yang hampir sama sifat mekanisnya dengan D4316. Meskipun demikian pembersihan teraknya lebih bagus dan permukaan riginya lebih halus. Penggunaan elektrode ini terbatas untuk pengelasan posisi datar dan datar sudut (Horisontal Fillet). (h) Tipe elektrode oksida serbuk besi (D4327) Elektrode las ini disalut dengan lapisan fluks tebal yang mengandung oksida besi sebagai komponen utamanya dan serbuk besi sebagai campurannya. Prosentase salutannya (berat fluks/berat elektrode) lebih dari 50%. Elektrode ini digunakan untuk pengelasan datar dan datar sudut satu lajur dan paling dapat dipakai untuk satu lapis las sudut dengan panjang kaki las 5-9 mm. Menghasilkan semprotan logam cair dan percikannya sedikit. Tembusannya lebih dalam dibandingkan dengan elektrode D4324. Terak dapat dibuang dengan mudah. Kontak pengelasannya mudah dengan elektrode ini. Bila elektrode panjang (550-990 mm) digunakan, memungkinkan untuk melaksanakan pengelasan dengan TEKNOLOGI LAS KAPAL 203 menggunakan jig gravitasi atau jig las sudut miring. Dengan metode ini, beberapa peralatan las ini dapat dioperasikan dengan satu orang, effisiensi las sangat tinggi. (i) Tipe elektrode khusus (D4340) Elektrode khusus ini merujuk pada elektrode yang menggunakan fluks yang sama dengan kategori elektrode yang telah disebut diatas atau sebuah elektrode dengan unjuk kerja khusus. 5.2.2 Elektrode bersalut untuk baja kekuatan tarik tinggi Elektrode las untuk baja kekuatan tarik tinggi disyaratkan untuk menghasilkan unjuk kerja berikut : (a) Logam las harus mempunyai kekuatan dan mampu tempa yang sama dengan logam induk. (b) Ketangguhan notch harus tinggi dan harus tidak memburuk secara signifikan selama perlakuan panas paska las. (c) Sensitivitas terhadap retak las sangat rendah. Kandungan hidrogen pada logam las harus rendah,karena baja kekuatan tarik tinggi cenderung mempunyai rambatan untuk retak yang disebabkan oleh hidrogen. (d) Pekerjaan pengelasan harus mudah. Dari seluruh persyaratan ini, unjuk kerja nomor 3 adalah yang paling penting. Retak las terjadi dengan mudah pada baja kekuatan tarik tinggi. Untuk baja dengan kekuatan yang lebih tinggi, elektrode las dengan kandungan hidrogen rendah harus digunakan. Untuk alasan ini, JIS menyediakan nilai kandungan hidrogen yang rendah, untuk pembentukan logam las yang kekuatan tariknya tinggi. Selama pengelasan, jika temperatur pemanasan awal atau temperatur antar jalur tidak mencukupi, retak merambat yang disebabkan oleh hidrogen dapat terjadi. Untuk menghindari keretakan, adalah perlu untuk memilih temperatur yang digunakan untuk metode pengelasan yang digunakan, ketebalan dan jenis bajanya. Secara umum, pemanasan awal dan temperatur antar jalur yang lebih tinggi harus dipilih untuk baja kuat tarik yang lebih tinggi. Dalam pengelasan dengan kecepatan rendah menyebabkan kelebihan masukan panas, atau pengelasan dengan kelebihan arus, atau pengelasan yang mensyaratkan pengisian logam las dalam jumlah besar untuk tiap-tiap jalur, sifat-sifat mekanis (termasuk ketangguhan) dari logam las dapat memburuk. Maka perlu melaksanakan pengelasan dengan arus rendah dan masukan panas yang rendah dan penggunaan elektrode las pada kecepatan yang tepat. Setiap elektrode las didesain untuk penyambungan dengan polaritas yang spesifik dari sumber tenaga. Bila menggunakan elektrode DC, maka pastikan untuk mengecek polaritasnya. TEKNOLOGI LAS KAPAL 204 JIS Z 3212 memberikan standar elektrode bersalut untuk baja kuat tarik tinggi dimana kekuatannya antara 490 dan 780 N/mm2. Semuanya adalah tipe hidrogen rendah. Elektrode ilmenite dan elektrode titania kapur juga dispesifikasikan untuk pengelasan baja dengan kuat tarik 490 N/mm2. (EX) D 43 01 Tiap – tiap simbol huruf yang digunakan untuk menyatakan posisi pengelasan mempunyai arti sebagai berikut : F : Posisi Datar V : Posisi Vertikal O : Posisi Overhead H : Posisi Pengelasan Horisontal / Sudut Horisontal Tiap – tiap simbol yang digunakan untuk menyatakan jenis arus mempunyai arti sbb : AC : Arus bolak – balik DC ( + ) : Arus searah (Elektrode positif / negatif DC ( - ) : Arus searah (Elektrode negatif) DC ( + ) : Arus searah (Elektrode positif) Tabel II.18 Standar elektroda bersalut untuk baja kuat tarik tinggi (JIS Z 3212) Jenis elektroda pengelasan Klasifikasi Jenis Fluks Posisi Pengelasan Jenis Arus D5001 Ilmenite F, V, O, H AC atau DC ( + ) D5003 Lime Titania F, V, O, H AC atau DC ( + ) D5016 Hidrogen rendah F, V, O, H AC atau DC ( + ) D5316 D5816 D6216 D7016 D7616 D8016 D5026 Serbuk besi hidrogen rendah F H AC atau DC ( + ) D5326 D5826 D6226 D5000 Khusus F,V,O dan H atau Posisi pengelasan selain posisi tersebu AC atau DC ( + ) D8000 Menunjukkan jenis fluks ”01” menyatakan ilmenite Menunjukkan bahwa kekuatan tarik minimum 43 kg/mm2 (420 N/mm2) adalah untuk logam endapan Menyatakan elektrode terbungkus TEKNOLOGI LAS KAPAL 205 Klasifikasi Pengujian Tarik Pengujian Impact Kandungan hidrogen dalam endapan logam Kekuatan tarik (N/mm2) Titik mulur / kekuatan mulur 0,2% (N/mm2) Kemuluran (%) Temperatur pengujian (oC) Penyerapan energi Charpy (J) Kandungan hidrogen (ml/100g) D5001 > 490 > 390 0 > 47 -- D5003 -- D5016 > 23 < 15 D5316 > 520 > 410 > 20 < 12 D5816 > 570 > 490 > 18 -5 < 10 D6216 > 610 > 500 > 17 -20 > 39 < 9 D7016 > 690 > 550 > 16 D7616 > 750 > 620 > 15 < 7 D8016 > 780 > 665 < 6 D5026 > 490 > 390 > 23 0 > 47 < 15 D5326 > 520 > 410 > 20 < 12 D5826 > 570 > 490 > 18 -5 < 10 D6226 > 610 > 500 > 17 -20 > 39 < 9 D5000 > 490 > 390 > 20 0 > 47 -- D8000 > 780 > 665 > 13 > 34 < 6 Catatan : Salah satu nilai apakah titik mulur atau kekuatan mulur 0.2 %, harus ditentukan 6. Klasifikasi dan kodifikasi elektroda Menurut Klasifikasi sistem Amerika ( A W S ) Misal : A W S A 5.1 , ASTM 233 untuk Mild Steel A W S A 5.5 , ASTM 316 untuk Low Alloy Steel TEKNOLOGI LAS KAPAL 206 Tabel II.19 Arti simbol yang digunakan dalam standar ________Elektroda_ _____Kuat tarik minimal dalam 1000 psi_ ___ E XX X X Jenis coating, arus, polaritas _____Posisi pengelasan_ E 60 XX : Kuat tarik logam las 60.000 psi E 70 XX : Kuat tarik logam las 70.000 psi E XX 10 : Semua posisi, DC EP, Selulosa, penetrasi dalam E XX 11 : Semua posisi, AC, DC EP, Selulosa E XX 12 : Semua posisi, AC, DC EN, Rutile E XX 13 : Semua posisi, AC, DC, Rutile E XX 14 : Semua posisi, AC, DC, Iron Powder Rutile E XX 15 : Semua posisi, DC EP, Basic Hydrogen Rendah E XX 16 : Semua posisi, AC, DC EP, Basic Hydrogen Rendah + garam potasium E XX 18 : Semua posisi, AC, DC EP, Basic Hidrogen Rendah + 30% Serbuk besi E XX 20 : Posisi F,H, AC, DC EN, Mineral + oksida besi / Silikat E XX 24 : Posisi F,H, AC, DC, Typical Mineral, Rutile, Serbuk besi E XX 27 : Posisi F,H, AC, DC EN, Mineral + Serbuk besi E XX 28 : Posisi F,H, AC, DC EP, Hydrogen Rendah, Basic + 50% Serbuk besi E XX 30 : Posisi F only, Mineral + Serbuk besi / Silikat E XX 48 : Khusus Vertikal turun, AC, DC EP, Kalium Hydrogen Rendah, Serbuk besi 7. Pemilihan Elektroda Pemilihan elektroda berdasarkan : x Material (base metal) composition x Posisi pengelasan x Bentuk desain sambungan x Arus las, AC atau DC polaritas EP / EN x Persyaratan penetrasi, Heat Input x Biaya operasional, deposition rate x Juru las (welder qualification) untuk spesial proses TEKNOLOGI LAS KAPAL 207 8. Pengaruh Kebasahan dan Kandungan H2 Apabila elektroda mengandung Hydrogen ( H2 ) akan merugikan hasil las, humidity lebih besar dari 50% pada temperatur kamar akan mengakibatkan cold cracking (retak dingin) hasil las Penyimpanan Elektroda Las Penyimpanan elektroda untuk mendapatkan hasil las yang baik adalah essential x Disimpan ditempat kering, terutama untuk low hydrogen basic elektrode x Pengepakan dari pabrik sebagai proteksi untuk menghindari pengaruh humidity harus baik x Elektroda yang mempunyai humidity ! 50 % diharuskan disimpan di oven (sesuai dengan rekomendasi pabrik) x Elektroda hydrogen rendah sangat kritis dan sangat mudah menyerap kelembaban x Jika container / pack dibuka, hanya untuk digunakan periode 8 jam, apabila masih ada sisa harus disimpan di oven dengan temperatur 3000 – 3500 C selama 2 jam x Jika container dibuka, elektroda basic harus disimpan pada oven dengan temperatur 1000 – 1500 C selama minimum 4 jam x Ruang penyimpanan elektroda basic harus dikontrol dengan humidity 50 % x Electrode selulosa tidak harus selalu di oven (rebaking), karena mempunyai level kelembaban 3 y 7 %, sehingga tidak mempunyai efek dalam proses las 9. Pengeringan elektrode bersalut Ketika dalam pembuatan, setiap elektrode bersalut dikeringkan pada temperatur tinggi untuk menghilangkan kandungan air dari fluks. Temperatur pengeringan dipilih secara hati-hati sehingga unjuk kerja fluks tidak memburuk oleh panas. Walaupun air kaca dalam kondisi kering dapat menyerap kandungan air, elektrode bersalut bisa menjadi lembab sebelum digunakan, tergantung dengan temperatur penyimpanan, kelembaban dan waktu pada kondisi pengepakan. Untuk menjaga terjadinya cacat las, elektrode yang lembab harus dibersihkan sebelum dipakai. Temperatur pengeringan ulang berbeda untuk masing-masing tipe elektrode. Jika temperatur pengeringan ulang yang dispesifikasikan untuk elektrode hidrogen rendah digunakan untuk pengeringan ulang elektrode tipe umum lainnya, unjuk kerja fluks akan menurun. Untuk persyaratan TEKNOLOGI LAS KAPAL 208 penanganan spesifik dan temperatur pengeringan merujuk ke "Pelaksanaan Pengelasan". 10. Gas Pelindung Tabel II.18 adalah daftar material las untuk berbagai metode las busur semi otomatis. Las busur semi otomatis dari baja karbon secara khusus menggunakan karbon dioksida rendah (CO2) atau campuran gas dari CO2 dan argon sebagai gas pelindung. Gas argon mahal tetapi menjamin terjadinya sedikit percikan, busur stabil dan tampilan rigi las yang baik. Sehingga gas argon telah digunakan dengan sangat luas sampai saat ini. Pada umumnya CO2 cair digunakan sebagai gas pelindung pengelasan. CO2 cair untuk penggunaan ini harus mempunyai kandungan air rendah, karena kandungan air memberikan pengaruh yang merugikan pada pengelasan. Direkomendasikan untuk menggunakan CO2 cair kelas 3 yang dispesifikasikan dalam JIS K 1106 atau spesial CO2 untuk pengelasan. Untuk campuran gas pelindung, WES 5401 menyediakan gas premixed Ar-CO. Premixed gas argon dan CO2 20% sangat luas digunakan di pasaran. Tabel II.20 Metode las busur semi otomatis dan material las Metode pengelasan Karakteristik statis / tetap dari pengelasan busur Kawat las Gas pelindung Kawat solid Inti kawat fluks Las busur logam dengan pelindung gas Jenis elektroda habis pakai MAG Tegangan konstan / tetap (DC) { { CO2, Ar-CO2 Denyut (DC) { -- Ar-CO2 MIG Tegangan konstan / tetap (DC) { -- Ar, Ar-CO2 Denyut (DC) { -- Jenis elektroda tidak habis pakai TIG Meredup (DC, AC) { Ar Las busur tanpa pelindung Jenis elektroda habis pakai Meredup (DC, AC) -- { -- Tegangan konstan / tetap (DC) Next >