< Previous TEKNOLOGI LAS KAPAL 49 Gambar I.81 Kap las tangan Gambar I.82 Helm las Gambar I.83 Sepatu keska Gambar I.84 Selubung tangan las Gambar I.85 Apron / pelindung dada Gambar I.86 Sarung tangan TEKNOLOGI LAS KAPAL 50 44. Palu tetek Alat ini digunakan untuk membersihkan bagian dari yang dilas atau menghilangkan terak. Alat ini juga disebut ” Palu terak” atau ”Palu tetek”. Utamanya digunakan untuk menghilangkan terak. Sikat baja juga selalu digunakan untuk pembersihan. Gambar I.87 Palu tetek 45. Stang las untuk Las Busur Listrik Alat ini digunakan untuk memegang elektrode las dengan menggunakan stang pengaman. Diusahakan stang yang ringan dan bermutu baik. Gambar I.88 Stang las untuk Las Busur Listrik TEKNOLOGI LAS KAPAL 51 I.4 PEMOTONGAN Jika sebuah struktur dibuat, prosedur pertama adalah pemotongan material dan ada beberapa metode pemotongan. Tenaga mekanis digunakan untuk pengguntingan dan penggergajian, dan sumber panas temperatur tinggi untuk pemotongan dengan gas dan mesin potong busur plasma. Berbagai macam teknik pemotongan digunakan dalam sehari-harinya, tergantung dengan kebutuhannya, misalnya seperti kapasitas pemotongan, jenis material yang dipotong, akurasi pemotongan, kualitas permukaan potong, kemampuan operasinya, efisiensi biaya dan faktor keamanan. Sumber energi panas yang digunakan untuk pemotongan termal termasuk reaksi oksidasi, energi listrik, energi sinar dan kombinasi dari tersebut diatas. Bagaimanapun juga pemotongan termal sangat jarang digunakan hanya dengan energi termal saja. Sebagian besar dari potong termal dilakukan dengan pemanasan bagian logam yang dipotong dan peniupan terak yang timbul sebagai hasil dari pemotongan oleh gas. Energi hidrodinamik dari gas adalah sangat penting. Kita menyimpulkan disini bahwa prinsip-prinsip dan gambaran dari c pemotongan gas, d pemotongan busur plasma dan, e pemotongan sinar laser yang mana semua ini paling praktis dan sangat luas penggunaannya diantara berbagai metode potong termal temperatur tinggi. I.4.1 Pemotongan Gas Bila metode pemotongan gas dipertimbangkan, kita selalu membayangkan pada pemotongan baja. Metode yang memanfaatkan sifat reaksi oksidasi yang dimiliki oleh baja adalah sederhana dan populer. Fenomena (gambaran) tentang kawat panas yang membara mulai terbakar hebat dengan nyala putih terang dalam oksigen telah ditemukan oleh seorang ahli kimia Perancis yang bernama Lavoisier pada tahun 1776. Tetapi baru tahun 1900-an teknik pemotongan gas mulai diperkenalkan. Walaupun saat ini teknik pemotongan termal menggunakan berbagai tipe energi telah dikembangkan, teknik ini tetap menjadi salah satu yang penting untuk pemotongan bahan baku material untuk pembuatan jembatan-jembatan dan konstruksi-konstruksi baja termasuk juga bangunan kapal. I.4.1.1 Prinsip pemotongan gas Pemotongan gas menggunakan reaksi panas oksidasi dengan asetilen atau gas LPG sebagai gas pembakar dan oksigen untuk gas pendukung proses pembakaran. TEKNOLOGI LAS KAPAL 52 Walaupun seperti yang terlihat pada gambar I.89, pada kenyataannya bagian dari besi atau baja diberi pemanasan awal dengan nyala api pemanasan awal sampai titik bakar (sekitar 900ºC) awalnya, dan kemudian oksigen murni tekanan tinggi ditiupkan langsung pada pusat (tengah-tengah) api preheating ke logam induk, mencairkan daerah tiup dan memisahkan oksida besi hasil pembakaran yang disebut slag (terak). Jadi pemotongan terus menerus membuat galur untuk melengkapi pemotongan dengan gas. Adanya pemotongan oksigen ini menjadi sangat penting. Oksigen pemotongGas preheatingTip potongArah potongApi preheatingAliran oksigen PemotongAliran oksigen PemotongArea reaksiMaterial yang hendak dipotongGarisTerak Gambar I.89 Prinsip pemotongan gas Pemotongan gas memanfaatkan aliran dari oksigen potong. Dengan kata lain, terdiri dari kegiatan (aksi) : (a)Pembakaran besi atau baja dengan menggunakan fungsi penunjang pembakaran dari oksigen, dan (b) Aksi energi kimia dan energi mekanikal yang meniup terak (slag). Jika besi dan baja bereaksi dan terbakar membentuk oksida besi, tiga rumusan berikut mengatur bentuk oksidasi. TEKNOLOGI LAS KAPAL 53 Tabel I.9 Nilai kalori dari oksida besi Nilai kaloriOksida Kilo-joule/cm3 Kilo-joule/cm3 FeO 4.77 37.7 Fe3O4 6.57 51.9 Fe2O3 7.07 55.9 Nilai kalori dari panas ditimbulkan dengan reaksi oksidasi dari 1 gram besi diperlihatkan pada tabel I.1. Dengan kata lain, panas yang disyaratkan untuk meleburkan 1 gram besi hanya 0,84 kJ. Walaupun hanya FeO yang ditimbulkan oleh reaksi, nilai kalori dari panas yang ditimbulkan adalah sebanding dengan 5 kali panas yang disyaratkan untuk pemanasan yang nilainya sama dari besi terbakar sampai dengan titik leburnya. Pembakaran yang hebat dari kawat panas membara ( besi ) dalam lingkaran yang mengandung oksigen, jadi timbulnya nilai kalori panas yang sangat besar yang disebabkan oleh oksidasi dari besi seperti yang diindikasikan dalam tabel. I.4.1.2 Kondisi untuk melakukan pemotongan dengan gas Kondisi-kondisi pemotongan dengan menggunakan gas oksigen adalah sebagai berikut : (a) Temperatur lebur dari oksida logam yang menutupi permukaan dari logam induk harus dibawah titik lebur logam induk. (b) Temperatur pembakaran dari logam induk harus dibawah titik lebur dari oksida logam tersebut diatas. (c) Cairan dari terak (hasil dari pembakaran) harus cukup bagus sehingga terak (slag) dapat dibuang dengan mudah dari logam induk. (d) Substansi (bahan) yang tidak terbakar pada logam induk harus diminimalisir. Logam yang mempunyai nilai kalori dari oksidasi rendah atau konduktivitas termalnya tinggi tidak dapat dipotong dengan pemotongan gas. Metode ini dipakai hanya untuk besi atau baja karbon rendah dan mempersyaratkan khusus untuk memotong baja tahan karat, aluminium (campuran) atau besi. Pemotongan busur plasma dipakai untuk mengatasi permasalahan yang tidak dapat dilakukan dengan menggunakan pemotongan dengan gas . TEKNOLOGI LAS KAPAL 54 I.4.1.3 Kemurnian oksigen yang digunakan untuk pemotongan gas Kecepatan potong dan kemurnian oksigen sangat erat hubungannya satu sama lain dalam pemotongan gas. Sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar I.2, kecepatan potong turun seiring dengan penurunan kemurnian oksigen; penurunan 1% kemurnian oksigen menyebabkan penurunan kecepatan potong sekitar 25% dan penurunan konsumsi oksigen sekitar 25%. Penurunan kemurnian oksigen menyebabkan : (a) Waktu untuk memulai menjadi lebih lama (b) Permukaan potong lebih kasar (c) Pembuangan terak (slag) dari permukaan lebih sukar (d) Alur potong (Kerf) lebih lebar Oleh sebab itu, kemurnian oksigen harus tinggi. Semenjak telah dimungkinkan untuk mendapatkan oksigen dengan kemurnian lebih dari 99,8%, hal tersebut tidak lagi menjadi masalah yang serius. Bagaimanapun juga, selama pengoperasian yang sebenarnya kemurnian dapat turun karena oksigen yang keluar dari tip mungkin tercampur dengan gas disekitarnya termasuk udara sebelum mencapai daerah pemotongan seperti yang terlihat pada Gambar I.90. Walaupun nyala pemanasan awal membantu menjaga kemurnian oksigen, sebuah selubung tip dengan tambahan lubang suplai oksigen seputar lubang potong oksigen dapat membantu pelaksanaan pemotongan dengan oksigen. Kemurnian oksigen (%)Kecepatan potong (mm/menit) Gambar I.90 Pengaruh kemurnian oksigen pada kecepatan potong (Standar drag 0, tebal plat 50 mm) TEKNOLOGI LAS KAPAL 55 I.4.1.4 Konsumsi oksigen potong Secara perhitungan pendekatan (empiris), bila sebuah plat yang akan dipotong tebal maka digunakan tekanan oksigen yang lebih tinggi. Meskipun kecepatan pancaran oksigen naik bersama dengan tekanan, kenaikan berhenti dan kecepatan menjadi tetap pada sebuah titik yang ditentukan oleh bentuk konfigurasi internal tip. Dengan bentuk tip yang lurus konvensional, bentuk ini baik & kuat. Jika tekanan dinaikkan dengan tidak semestinya, energi tekanan menyebabkan aliran pancaran jet oksigen berkembang dalam bentuk getaran dan tidak berubah ke energi kinetik yang diperlukan untuk pemotongan gas. Kenaikan tekanan tidak akan berguna dan dapat menyebabkan gelombang kejut pada pancaran oksigen, secara cepat menghilangkan energi kinetik. Lubang penghembus (pemancar) oksigen dengan diameter yang lebih besar akan lebih baik untuk pemotongan logam induk yang lebih tebal dengan kecepatan potong yang lebih tinggi. Dikatakan, kenaikan diameter lobang tip akan menaikkan konsumsi oksigen dan juga kapasitas pemotongan. Kenaikan tekanan oksigen akan menaikkan konsumsi oksigen pemotongan. Walaupun kenaikan tekanan itu sendiri pada akhirnya menyebabkan efek yang lebih buruk yang dikarenakan oleh turbulensi dari aliran pancaran oksigen. Jika tekanan oksigen harus dinaikkan, sebuah bentuk cuncum potong / tip potong yang berbeda harus digunakan untuk menyesuaikan masing-masing tekanan suplai oksigen. I.4.1.5 Peran nyala pemanasan awal (preheating) Pada prinsipnya, sekali pemotongan gas dimulai, selanjutnya operasi pemotongan hanya dengan menghembuskan oksigen potong. Pada kenyataannya, pemanasan dengan nyala pemanasan awal diperlukan untuk memudahkan pemotongan, untuk mengganti panas yang diradiasikan ke udara maka cuncum potong, ditujukan ke logam induk untuk membuang terak alur potong (kerf.) Fungsi dari nyala preheating adalah sebagai berikut : (a) Untuk pemanasan logam induk sampai ke temperatur nyala, bila pemotongan akan dimulai. (b) Menjaga kemurnian oksigen (Gambar I.91 menunjukkan perbedaan hasil dengan atau tanpa nyala preheating) (c) Menyiapkan arah pemancaran oksigen untuk pemotongan (Gambar I.92 )menunjukkan bahwa efek paling besar bila nyala preheating paling dekat dengan tip potong, dan efeknya menurun dengan bertambahnya jarak dari tip potong (d) Mengaktifkan permukaan plat baja sehingga membuat pemotongan awal lebih mudah (e) Menaikkan kualitas permukaan potong TEKNOLOGI LAS KAPAL 56 Kemurnian oksigen (%)Dengan nyala apiTanpa nyala apiPosisi pengukuran Blok pendinginan airNoselTabung pilotAir pendingin Gambar I.91 Efek perlakukan oksigen dari nyala preheating xAliranasetilen102liter/jamoAliranasetilen136liter/jamAtasTengahDasarTidak ada nyala apiPosisi nyala apiOksigen (P=4 kg/cm ab)2Oxygen nozzle (A)Nosel oksigenNyala apiPengukur tekananNosel nyala api (B)Nyala api diatasNyala api tengahNyala api bawahAliran oksigenMengangkut (c)Pengukuran momentum aliran Gambar I.92 Efek nyala preheating pada saat oksigen potong dinyalakan I.4.1.6 Gas bakar untuk nyala pemanasan awal (preheating) Gas bakar yang digunakan untuk nyala pemanasan awal (preheating) termasuk LPG yaitu asetilen, propilen, gas propan, campuran asetilen dan LPG dan gas-gas pembakar lainnya seperti LNG dan hidrogen. TEKNOLOGI LAS KAPAL 57 Bila memilih gas bakar, faktor-faktor berikut ini harus diperhatikan untuk mempertimbangkan antara konsumsi dan biaya : (a) Temperatur nyala dan kemampuan konsentrasinya (b) Berat jenis (specific gravity) dari gas, temperatur penyalaan, keamanan dalam hal batas-batas peledakan (c) Effisiensi secara ekonomis I.4.1.7 Kualitas pemotongan dengan gas Kualitas permukaan potong dapat ditentukan pada 8 kriteria sebagai berikut : cPelelehan pada tepi atas d Kerataan e Kekasaran permukaan f Cerukan atau galur g Akurasi bevel misalnya sudut bevel dan dalamnya galur bila dibuat galur hKelurusan i Kondisi melekatnya terak segera setelah pemotongan j Panjang drag. Kriteria f, g, h, dan j dapat dinilai secara numerik. Oleh karena itu, kriteria c, d, e, dan i sukar untuk dinilai dengan angka di lapangan, maka dinilai menggunakan model pola standar. Standar Asosiasi Pengelasan Jepang telah membuat standar (WES 2801-1980) untuk menentukan kualitas dari permukaan pemotongan dengan gas. Kualitas permukaan pemotongan dengan gas yang baik dipengaruhi oleh (a) Kecepatan potong (b) Tekanan oksigen potong (c) Kekuatan nyala pemanasan awal (preheating) (d) Jarak antara tip dengan material yang dipotong dan kebersihan dari tip (cuncum potong) Pada hampir semua kegiatan setelah pemotongan dilanjutkan dengan pengelasan. Bila telah terjadi retak dan lubang-lubang keropos maka dapat dihilangkan dengan pelelehan ulang. Untuk menghindari cacat las maka terak dan kotoran percikan harus dihilangkan dari permukaan potong, dengan demikian akan mempermudah proses pengelasan. TEKNOLOGI LAS KAPAL 58 xPelelehan ujung atas xKerataanxKetelitian pembevelanUjung dilelehkan dan dilengkungkanPemotongan permukaan dengan melengkungkan ujung atasnyaKavitasiKetinggiankampuh Gambar I.93 Faktor-faktor yang menentukan kualitas pemotongan permukaan I.4.2 Pemotongan Busur Plasma Pemotongan dengan gas yang telah dibahas sebelumnya digunakan dan dikembangkan untuk baja karbon rendah misalnya baja lunak. Sebaliknya, pemotongan busur plasma digunakan dan dikembangkan untuk memotong baja tahan karat dan logam non besi seperti aluminium (campuran) yang relatif sukar diproses dengan pemotongan gas antara lain karena masalah-masalah kualitas. I.4.2.1 Prinsip pemotongan busur plasma Ketika temperatur gas naik, atom-atom didalam gas terionisasi oleh aktivitas panas dan dipisah menjadi elektron bermuatan negatif (-) dan ion muatan positif (+) dan masuk dalam kondisi gerak aktif. Kondisi ini disebut sebagai plasma. Plasma secara elektrik berada dalam kondisi netral. Jadi semakin tinggi temperatur, gerakan termal atom-atom tersebut menjadi semakin aktif, sehingga lebih memudahkan arus mengalir dan temperatur gas menjadi lebih tinggi disebabkan oleh kenaikan energi. Next >