Fusion Welding Process

Tugas Makalah

Mata Kuliah Pemilihan Bahan dan Proses

Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Penyusun :

Khairuddin Safri

5315077595

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

2010

Proses Fusion welding

30.1 Pendahuluan 940

30.2 Oxyfuel-Gas Welding 941

30.3 Proses Las Busur Listrik: NonconsumableElektroda 944

30.4 Proses Las Busur Listrik: Consumable elektroda 948

30.5 Elektroda untuk Las Busur Listrik 954

30.6 Las Berkas Elektron 956

30.7 Las berkas Laser 956

30.8 Pemotongan 958

30.9 Penggabungan las, Kualitas, dan Pengujianya 960

30.10 Bersama Desain dan Proses Seleksi 971

CONTOH:

30.1 Pengelasan Laser dengan Razor Blades 957

30.2 Pemilihan Desain Las 974

Bab ini menjelaskan proses fusion welding merupakan penggabungan dua benda

atau lebih dengan aplikasi panas, yang kemudian mencair dan membeku anatar

permukaan. Bab ini akan menjelaskan secara terperinci prinsip-prinsip,

karekateristik, dan aplikasinya. Yang meliputi :

• Las Gas Oxyfuel , di mana asetilen dan oksigen sebagai penyedia energi

yang diperlukan untuk pengelasan.

• proses las busur listrik yang menggunakan energi listrik dan non

consumable dan consumable elektrode untuk membentuk las.

• Proses Las Berkas Energi Tinggi seperti pengelasan laser dan berkas

elektron.

• Penjelasan tentang bagaimana proses-proses yang digunakan dalam

pemotongan logam.

• Sifat dan karakteristik sambunagn las.

• Faktor-faktor yang mempengaruhi weldability dari logam.

• Praktek desain sambungan yang baik dan proses seleksinya.

30.1 Pendahuluan

Proses pengelasan yang diuraikan dalam bab ini meliputi pencairan

sebagian dan campuran dari penggabungan antara dua bagian. Di sini, Campuran

pengelasan didefinisikan sebagai mencairnya dan penggabungan material dengan

perlakuan panas. Bahan Pengisi logam (logam yang ditambahkan ke daerah las

selama pengelasan) dapat digunakan. Fusion welding dibuat tanpa menggunakan

bahan pengisian logam dikenal sebagai las autogenous.

Bab ini menjelaskan kelas-kelas utama proses fusion welding. Mencakup

prinsip-prinsip dasar setiap proses, peralatan yang digunakan; keuntungan relatif,

batasan, dan kemampuannya; dan pertimbangan ekonomi yang mempengaruhi

proses pemilihannya (Tabel 30,1). Proses ini termasuk gas oxyfuel, busur listrik,

dan berkas sinar energi tinggi (berkas sinar laser dan berkas sinar elektron) proses

pengelasan, yang memiliki kegunaan yang penting dan unik dalam manufaktur

modern.

Bab ini berlanjut dengan deskripsi dari bentuk zona lasan dan berbagai

diskontinuitas dan cacat yang dapat terjadi pada sambungan las. Kemampuan las

dari logam-logam dan berbagai non logam dan paduan kemudian akanpula

dibahas. Bab ini diakhiri dengan diskusi tentang pedoman desain untuk

pengelasan, memberikan beberapa contoh praktek desain las yang baik. Seperti

dalam semua proses manufaktur, nilai ekonomis pengelasan merupakan aspek

yang sama penting dari keseluruhan operasional. Proses pengelasan, peralatan,

dan biaya tenaga kerja akan dibahas dalam Bagian 31,8.

30.2 Oxyfuel-Gas Welding

Oxyfuel Gas Welding (OFW) adalah istilah umum yang digunakan untuk

menggambarkan setiap proses pengelasan yang menggunakan bahan bakar gas

yang dikombinasikan dengan oksigen untuk menghasilkan api. nyala api ini

adalah sumber panas yang digunakan untuk mencairkan logam pada sendi. Proses

las gas yang paling umum menggunakan asetilen; proses ini dikenal sebagai

Oxoacetylenen gas welding (OAW) dan biasanya digunakan untuk penempatan

logam dengan struktur lembaran, bodi otomotif, dan berbagai perbaikan.

Dikembangkan pada awal 1900-an, proses OAW memanfaatkan panas

yang dihasilkan oleh pembakaran gas acetylene (C2H2) dengan campuran

oksigen. Panas tersebut dihasilkan dengan reaksi kimia. Proses pembakaran

primer, yang terjadi dalam inti dari api (Gbr. 30,1), melibatkan reaksi berikut:

C2H2 + O2 ----- ► 2CO + H2 + panas (30,1)

Reaksi ini mengubah asetilin menjadi karbon monoksida dan hidrogen dan

pembuatannya sekitar sepertiga dari total panas yang dihasilkan dalam nyala.

Proses Pembakaran Sekunder adalah

2CO + H2 + 1,502 ----- »2C02 + H2O + panas (30.2)

Reaksi ini terdiri dari pembakaran lebih baik dari hidrogen dan karbon monoksida

dan menghasilkan sekitar dua-pertiga dari total panas. Perhatikan bahwa reaksi

juga memproduksi uap air. Suhu yang dihasilakan dalam nyala api bisa mencapai

3300 ° C.

GAMBAR 30.1 Tiga dasar tipe nyal api yang digunakan dalam Praktik oxyfuel-

gas welding dan operasi pemotongan: (a) nyala netral; (b) nyala oksidasi; (c)

nyala karburasi atau reduksi. Campuran gas dalam (a) adalah volume dasarnya

sama antara oksigen dan asetilen, (d) Prinsip pengoperasian las gas oxyfuel.

JENIS NYALA API. Proporsi asetilen dan oksigen dalam campuran gas

merupakan faktor penting dalam pengelasan oxyfuel-gas. Pada rasio 1:1 (yaitu,

ketika tidak ada kelebihan oksigen), api dianggap netral (Gbr. 30.1a). Dengan

suplai oksigen yang lebih besar, nyala api bisa berbahaya (terutama untuk baja),

karena mengoksidasi logam. Untuk alasan ini, api dengan oksigen kelebihan

dikenal sebagai nyala oksidasi (Gambar 30.1b). Hanya dalam pengelasan tembaga

dan paduan berbasis tembaga adalah nyla api oksidasi yang diperlukan, karena

dalam kasus-kasus, lapisan pelindung tipis dari terak (senyawa oksidasi)

membentuk atas logam cair. Jika oksigen tidak cukup untuk pembakaran penuh,

nyala api dikenal sebagai reduksi (satu memiliki kelebihan acetylene) atau nyala

api karburasi (Gbr. 30.1c). Suhu nyala api reduksi lebih rendah, sehingga sangat

cocok untuk aplikasi yang memerlukan panas rendah, seperti mematri, pematrian,

dan nyala api untuk operasi pengerasan.

Selain bahan bakar gas (seperti-hidrogen dan propadiene methylacetylene)

juga dapat digunakan dalam pengelasan oxyfuel-gas. Namun, suhu yang

dikembangkan oleh gas-gas ini rendah. Oleh karena itu, mereka digunakan untuk

pengelasan (a) logam dengan titik leleh rendah (seperti timbal) dan (b) bagian

yang tipis dan kecil. Nyala api dengan gas hidrogen murni tidak berwarna, maka

sulit untuk menyesuaikan nyala api dengan penglihatan.

Bahan Logam Pengisi. Bahan logam pengisi digunakan untuk menyediakan

logam tambahan untuk zona las selama pengelasan. Mereka tersedia sebagai

batang pengisi atau kawat (Gambar 30.1d) dan dapat kosong atau dilapisi dengan

fluks. Tujuan fluks adalah untuk menghambat oksidasi pada daerah permukaan

dari bagian-bagian yang dilas dengan membuat perisai gas disekitar daerah lasan.

fluks juga membantu untuk membubarkan dan menghapus oksida dan bahan

lainnya dari zona lasan, sehingga memberikan kontribusi untuk pembentukan

gabungan kuat. Pembentukan terak (senyawa oksida, fluks, dan bahan elektroda-

coating) melindungi genangan cair logam terhadap oksidasi karena pendinginan.

Praktek Las dan Perlengkapan. Oxyfuel-gas welding (OFW) dapat digunakan

dengan sebagian besar logam ferro dan nonferro untuk hampir semua ketebalan

benda kerja, tetapi batas pemanas relatif rendah untuk ketebalan kurang dari 6

mm. Langkah-langkah dasar yang dapat diringkas sebagai berikut:

1. Siapkan pinggiran untuk dipadukan dan membangun dan memperkokoh posisi

yang tepat dengan menggunakan klem dan peralatan lainnya.

2. Buka katup gas asetilena dan pemicu di ujung pembakar. Buka katup oksigen

dan sesuaikan nyala api untuk operasi tertentu (Gambar 30.2).

3. Pegang pembakar di sekitar 45 ° dari benda kerja dengan nyala api dalam dekat

benda kerja dan batang pengisi pada sekitar 30 ° hingga 40 °.

4. tempelkan batang pengisi ke sambungan dan kontrol gerakannya sepanjang

sambungan dengan mengamati tingkat peleburan dan pengisian pada sambungan

GAMBAR 30,2 (a) pandangan Umum dan (b) bagian penampang yang digunakan

dalam las oxyacetylene. Katup asetilena dibuka pertama; gas sulut dengan

percikan api atau pilot light; kemudian katub oksigen dibuka dan nyala api

disesuaikan, (c) Peralatan dasar yang digunakan dalam pengelasan oxyfuel-gas.

Untuk memastikan koneksi yang benar, semua benang pada alat kelengkapan

asetilena adalah kidal, sedangkan untuk oksigen tidak kidal. regulator Oksigen

biasanya dicat hijau dan regulator asetilen merah.

GAMBAR 30.3 ilustrasi skematis dari proses las gas tekanan: (a) sebelum dan (b)

setelah. Catatan pembentukan flash pada sambungan, yang kemudian dapat

dipotong.

sambungan kecil yang dibuat oleh proses ini dapat terdiri dari satu manik-

manik las. Sambungan alur bentuk V dibuat dalam melewati beberapa langkah.

Membersihkan permukaan lasan setiap manik-manik sebelum memberikan lapisan

kedua adalah penting untuk kekuatan bersama dan untuk menghindari kerusakan

(lihat Bagian 30,9). Sikat kawat (tangan atau kekuatan) dapat digunakan untuk

tujuan ini.

Peralatan untuk pengelasan oxyfuel-gas pada dasarnya terdiri dari sebuah

tangkai las dihubungkan dengan selang ke tabung gas bertekanan tinggi dan

dilengkapi dengan pengukur tekanan dan regulator (Gambar 30.2c). Penggunaan

peralatan keselamatan (seperti kacamata dengan lensa yang teduh, pelindung

wajah, sarung tangan, dan pakaian pelindung) sangat penting. sambungan yang

tepat dari selang ke silinder merupakan faktor penting dalam keselamatan. Tabung

Oksigen dan tabung asetilin memiliki selang yang berbeda, sehingga selang tidak

dapat tersambung ke tabung yang salah.

Biaya peralatan yang rendah adalah hal menarik dari las oxyfuel-gas.

Meski dapat secara mekanik, operasi ini pada dasarnya adalah manual dan,

karenanya, lambat. Namun, ia memiliki keuntungan menjadi portabel, serbaguna,

dan ekonomis untuk hal sederhana dan kuantitas pekerjaan rendah.

Las Tekanan gas. Dalam metode ini, pengelasan dari dua komponen dengan

pemanasan antar permukaan dengan tangkai las yang digunakan untuk campuran

gas oksiasetilin (Gambar 30.3a). Setelah antar permukaan mulai mencair, tangkai

las ditarik. Sebuah gaya diberikan untuk menekan dua komponen bersama-sama

(Gambar 30.3b) dan didiamkan sampai antar permukaan mengeras. Catatan

pembentukan sinar akan mengganggu sampai akhir dari dua komponen yang

tersambung.

30.3 Proses Busur Listrik: Nonconsumable Electroda

Dalam pengelasan busur, listrik yang dikembangkan pada pertengahan

1800-an, panas yang diperlukan diperoleh dari energi listrik. Proses ini melibatkan

baik pemakaian atau non pemakaian elektroda. Busur listrik dihasilkan antara

ujung elektroda dan benda kerja yang akan dilas, dengan menggunakan AC atau

DC power supply. busur ini menghasilkan suhu sekitar 30.000 ° C, yang jauh

lebih tinggi daripada yang dikembangkan di las oxyfuel-gas.

Dalam proses pengelasan nonconsumable-elektroda, elektroda biasanya

sebuah elektroda tungsten (Gbr. 30,4). Gas pelindung yang disediakan eksternal

diperlukan karena suhu tinggi yang terlibat dalam rangka untuk mencegah

oksidasi zona lasan. Biasanya, Arus DC (direct current) yang digunakan, dan

polaritasnya (yang arah aliran searah) adalah penting. Seleksi tergantung pada

faktor-faktor seperti jenis elektroda, logam yang akan dilas, dan kedalaman dan

lebar zona lasan.

Dalam polaritas lurus juga dikenal sebagai direct current electrode

negative (DCEN) - benda kerja adalah positif (anoda), dan elektroda negatif

(katoda). Ini umum menghasilkan lasan yang sempit dan dalam (Gambar 30.5a).

Dalam polaritas terbalik juga dikenal sebagai direct current elektrode positive

(DCEP) benda kerja adalah negatif, dan elektroda positif.

GAMBAR 30,4 (a) prosesbusur las gas tungsten, sebelumnya dikenal sebagai las

TIG (tungsten inert gas), (b) Peralatan untuk operasi pengelasan gas tungsten-

busur.

GAMBAR 30.5 Pengaruh polaritas dan jenis manik-manik pengelasan terkini

tentang: (a) arus DC dengan polaritas lurus; (b) arus DC dengan polaritas terbalik;

(c ) arus AC.

kurangnya penetrasi pengelasan, dan zona las yang dangkal dan lebih luas

(Gambar 30.5b). Oleh karena itu, DCEP lebih disukai untuk lembaran logam dan

untuk sambungan dengan kesenjangan yang sangat lebar. Dalam AC metode saat

ini, busur berdenyut cepat. Metode ini cocok untuk pengelasan bagian tebal dan

untuk menggunakan elektroda berdiameter besar di arus maksimal (Gbr. 30.5c).

Masukan panas dalam pengelasan busur listrik diberikan oleh ekspresi

H =

di mana H adalah input panas, E adalah tegangan, I adalah arus, dan v adalah

kecepatan busur listrik bergerak sepanjang garis pengelasan. Seperti dalam proses

las lain, hanya sebagian kecil panas yang dihasilkan teoritis masuk ke daerah lasan

langsung.

Gas tungsten arc welding. Dalam pengelasan Gas tungsten arc welding (GTAW),

sebelumnya dikenal sebagai las TIG (untuk "inert gas tungsten"), pengisi logam

yang dipasok dari kawat pengisi (Gambar 30.4a). Karena elektroda tungsten tidak

dikonsumsi dalam pengoprasiannya, celah busur konstan dan stabil dipertahankan

pada tingkat arus konstan. Logam pengisi mirip dengan logam yang akan dilas,

dan fluks tidak digunakan. Gas pelindung biasanya gas argon atau helium (atau

campuran dari dua). Pengelasan dengan GTAW dapat dilakukan tanpa pengisi

logam misalnya, dalam pengelasan dekat sambungan.

Tergantung pada logam yang akan dilas, pasokan listrik baik DC 200 A,

atau AC di 500 A (Gambar 30.4b). Secara umum, AC lebih disukai untuk

aluminium dan magnesium, karena kebersihan dari arus AC untuk menghilangkan

oksida dan meningkatkan kualitas lasan. Torium atau zirconium dapat digunakan

dalam elektroda tungsten untuk meningkatkan karakteristik emisi elektron. Power

supply berkisar 8-20 kW. Kontaminasi dari elektroda tungsten oleh logam cair

dapat menjadi masalah yang signifikan, terutama dalam aplikasi kritis, karena

dapat menyebabkan diskontinuitas di las. Oleh karena itu, kontak elektroda

dengan kawah logam cair harus dihindari.

Proses GTAW digunakan untuk berbagai macam logam dan aplikasi,

terutama aluminium, magnesium, titanium, dan logam refraktori. Sangat cocok

terutama untuk logam tipis. Biaya gas inert membuat proses ini lebih mahal dari

SMAW tetapi memberikan lasan dengan kualitas yang sangat tinggi dan

kehalusan permukaan. Digunakan dalam berbagai aplikasi kritis dengan berbagai

macam ketebalan benda kerja dan bentuk. Alat ini portabel.

Plasma-arc welding. Dalam pengelasan busur plasma. yang dikembangkan pada

tahun 1960, sebuah busur plasma terkonsentrasi dihasilkan dan diarahkan ke

daerah lasan. busur yang stabil dan mencapai suhu setinggi 33.000 ° C. Plasma

terionisasi gas panas yang terdiri dari nomor electron yang hampir sama dan ion.

plasma dimulai antara elektroda tungsten dan lubang dengan sebuah busur pilot

rendah saat ini. Berbeda dengan proses lainnya, busur plasma terkonsentrasi

karena dipaksa melalui lubang yang relative kecil. Operasi arus biasanya di bawah

100 A, tetapi mereka dapat ditinggikan untuk aplikasi khusus. Bila filler logam

digunakan, itu dimasukkan ke dalam busur, seperti yang dilakukan di GTAW.

Las-busur dan zona pelindung diberikan melalui cincin luar-perisai dan

penggunaan gas, seperti argon, helium, atau campuran. Ada dua metode

pengelasan busur listrik plasma:

• Dalam metode ditransfer-busur (Gambar 30.6a), benda kerja yang dilas adalah

bagian dari rangkaian listrik. Transfer busur dari elektroda ke benda-maka istilah

yang ditransfer.

GAMBAR 30.6 Dua jenis proses las busur plasma: (a) mengalihkan dan (b)

nontransferred. lasan Deep dan sempit dapat dibuat dengan proses pada kecepatan

pengelasan tinggi.

• Dalam metode nontransferred (Gambar 30.6b), Busur listrik yang terjadi antara

elektroda dan nozzle, dan panas dilakukan untuk benda kerja dengan gas plasma.

Ini mekanisme transfer panas-mirip dengan yang untuk api oxyfuel (lihat Bagian

30.2).

Dibandingkan dengan proses las busur listrik lain, las busur plasma lebih baik

stabilitas busurnya, kurangnya distorsi panas, dan konsentrasi energi yang lebih

tinggi, sehingga lasan lebih dalam dan sempit. Selain itu, kecepatan pengelasan

yang lebih tinggi 120-1.000 mm / min dapat dicapai. Berbagai logam dapat dilas

dengan ketebalan bagian umumnya kurang dari 6 mm.

Konsentrasi panas yang tinggi dapat menembus sepenuhnya melalui

sambungan (keyhole technique) dengan ketebalan sebagai sebanyak 20 mm untuk

beberapa titanium dan paduan aluminium. Dalam keyhole technique, kekuatan

busur plasma memindahkan logam cair dan menghasilkan lubang pasa tepi kawah

lasan. Plasma Arc Welding (bukan proses GTAW) sering digunakan untuk butt

dan lap joint karena konsentrasi energi yang lebih tinggi, lebih baik stabilitas

busur, dan kecepatan pengelasan yang lebih tinggi. pelatihan dan keterampilan

yang tepat sangat penting untuk operator yang menggunakan peralatan ini.

Keselamatan pertimbangan termasuk perlindungan terhadap silau, berhamburan,

dan kebisingan dari busur plasma.

Atomic hydrogen welding. Dalam atomic hydrogen welding (AHW), sebuah

busur dihasilkan antara dua elektroda tungsten dalam atmosfer pelindung gas

hidrogen. busur ini dijaga terpisah dari benda kerja atau bagian yang dilas. Gas

hidrogen biasanya adalah diatomik (H2), tetapi di mana suhunya lebih dari 6000 °

C dekat arc, hidrogen terurai menjadi bentuk atomnya, simultan menyerap

sejumlah besar panas dari busur. Ketika hidrogen pemogokan nyata permukaan

tively dingin (yaitu, zona lasan), itu recombines ke dalam bentuk diatomik dan

cepat melepaskan panas yang disimpan. Energi di AHW dapat divariasikan

dengan mudah untuk penggantian jarak antara aliran busur dan permukaan benda

kerja. Proses ini digantikan oleh logam las-busur terlindung, terutama karena

ketersediaan gas inert murah.

30,4 Proses Las Busur Listrik: Consumable Electrode

Ada beberapa proses las busur listrik, seperti dijelaskan dibawah.

30.4.1 Shielded metal arc welding

Shielded metal arc welding (SMAW) merupakan salah satu yang paling

tua, sederhana untuk proses penyambungan. Sekitar 50% dari seluruh industri las

dilakukan oleh proses ini. Busur listrik yang dihasilkan oleh menyentuh ujung

sebuah elektroda dilapisi terhadap benda kerja dan menarik dengan cepat ke jarak

yang cukup untuk mempertahankan busur (Gbr. 30.7a). Elektroda berada dalam

bentuk yang tipis, proses batang kecil panjang (maka ini juga dikenal sebagai las

stick) yang diselenggarakan secara manual.

Panas yang dihasilkan mencair sebagian ujung elektroda, coating, dan logam

dasar di daerah busur langsung. Logam cair terdiri dari campuran logam dasar

(benda kerja), elektroda logam, dan zat dari lapisan pada elektroda; campuran ini

membentuk las ketika mengeras. Lapisan elektroda deoxidizes daerah lasan dan

menyediakan gas pelindung untuk melindungi dari oksigen di lingkungan.

Bagian yang telanjang di ujung elektroda dijepit ke salah satu terminal dari

sumber listrik, sedangkan terminal lain terhubung ke benda kerja yang sedang

dilas (Gambar 30.7b). Arus, yang mungkin DC atau AC, biasanya berkisar antara

50 dan 300 A. Untuk lembaran-pengelasan logam, DC lebih disukai karena itu

menghasilkan busur stabil. Power persyaratan umumnya kurang dari 10 kW.

Proses SMAW memiliki keuntungan sebab relatif sederhana, fleksibel dan

membutuhkan berbagai elektroda yang lebih kecil. Alat ini terdiri dari power

supply, kabel, dan pemegang elektroda. Proses SMAW umum digunakan di

konstruksi umum, galangan kapal, pipa, dan pekerjaan pemeliharaan. Hal ini

berguna terutama untuk bekerja di daerah terpencil di mana bahan bakar generator

bertenaga portable dapat digunakan sebagai catu daya. Proses ini cocok terbaik

untuk ketebalan benda kerja antara 3 sampai 19 mm, meskipun rentang ini dapat

diperluas dengan mudah oleh operator yang terampil menggunakan berbagai

teknik (Gambar 30,8).

Berbagai pendekatan mengharuskan terak dibersihkan setelah terlihat

manik-manik las. Kecuali dihilangkan seluruhnya, terak padat dapat menyebabkan

korosi parah daerah lasan dan mengakibatkan kegagalan lasan, tapi juga

mencegah perpaduan lapisan las dan, oleh karena itu, samapi mencapai kekuatan

las. Sebelum pengelasan lain diterapkan, terak harus dihilangkan sepenuhnya,

misalnya dengan kawat las menyikat atau chipping. Akibatnya, biaya tenaga kerja

baik dan biaya material menjadi tinggi.

30.4.2 Submerged-arc welding

Dalam submerged arc welding (SAW), busur las yang terlindung oleh

butiran fluks terdiri dari kapur, silika, mangan oksida, kalsium fluorida, dan

senyawa lainnya. fluks ini dimasukkan ke dalam zona lasan dari hopper dengan

aliran gravitasi melalui nozzle (Gambar 30,9). Lapisan tebal fluks sepenuhnya

meliputi logam cair. Hal ini mencegah berhamburan dan bunga api dan menekan

intensitas radiasi ultraviolet dan asapyang merupakan karakteristik dari proses

SMAW.

GAMBAR 30,7 ilustrasi skematis dari proses las SMAW. Sekitar 50% dari semua

operasi besar-besaran industri pengelasan menggunakan proses ini.

Fluks juga berfungsi sebagai isolator termal dengan mempromosikan

penetrasi panas ke benda kerja. Fluks yang tidak terpakai dapat dikembalikan

(menggunakan tabung pemulihan), diperlakukan, dan digunakan kembali.

GAMBAR 30.8 kedalaman las menunjukkan urutan penumpukan delapan

manik-manik las

GAMBAR 30.9 ilustrasi skematis dari proses las-busur SAW. Fluks unfused

adalah direcover dan digunakan kembali.

penggunaan elektroda adalah koil kabel bulat 1,5-10 mm; termakan secara

otomatis melalui tabung (pistol pengelasan). arus listrik biasanya berkisar antara

300 dan 2000 A. pasokan listrik biasanya tersambung ke standar tunggal atau

kabel listrik tiga fase dengan tingkat primer sampai dengan 440 V.

Karena fluks pemakanan gravitasi, proses SAW terbatas terutama untuk

lasan dalam sepotong flat atau posisi horizontal memiliki cadangan. Edaran las

dapat dilakukan pada pipa dan tabung-asalkan diputar selama pengelasan. Seperti

Gambar. 30,9 menunjukkan, fluks unfused dapat dipulihkan, diperlakukan, dan

digunakan kembali. Proses ini otomatis dan digunakan untuk berbagai lasan

karbon dan baja paduan dan stainless steel lembaran atau pelat dengan kecepatan

setinggi 5 m / min. Kualitas pengelasan sangat tinggi dengan ketangguhan yang

baik, daktilitas, dan keseragaman sifat. Proses pengelasan SAW memberikan

produktivitas yang sangat tinggi, deposito 4 sampai 10 kali jumlah logam las per

jam sebagai proses SMAW. Aplikasi yang umum termasuk pengelasan plat tebal

untuk galangan kapal dan untuk kapal tekanan.

30.4.3 Gas Metal Arc Welding

Dalam Gas Metal Arc Welding (GMAW), yang dikembangkan pada 1950-

an dan sebelumnya disebut las metal inert gas (MIG), daerah lasan terlindung oleh

suasana efektif inert argon, helium, karbon dioksida, atau campuran berbagai gas

lainnya ( Gambar 30.10a).. Kabel telanjang habis diberi makan secara otomatis

melalui nosel ke dalam busur las dengan kawat motor drive-pakan (Gambar

30.10b). Di samping menggunakan shielding gas inert, deoksidasi biasanya hadir

dalam logam elektroda itu sendiri dalam rangka untuk mencegah oksidasi dari

genangan cair-las. Beberapa lapisan-pengelasan dapat disimpan pada sendi.

Logam dapat ditransfer oleh tiga metode dalam proses GMAW:

1. Dalam transfer semprot, kecil, tetesan logam cair dari elektroda adalah

pentransferan ke daerah lasan dengan kecepatan beberapa ratus tetesan per detik.

transfer ini berhamburan-bebas dan sangat stabil. Tinggi elektroda arus DC dan

tegangan dan berdiameter besar digunakan dengan argon atau campuran gas kaya

argon digunakan sebagai gas pelindung. Rata-rata saat ini yang dibutuhkan dalam

proses ini dapat dikurangi dengan menggunakan busur berdenyut, yang

superimposes pulsa amplitudo tinggi ke atas, rendah saat ini stabil. Proses ini

dapat digunakan di semua posisi pengelasan.

2. Dalam transfer berbentuk bulat, gas karbon dioksida-kaya-ini dimanfaatkan,

dan gelembung-gelembung yang didorong oleh kekuatan-kekuatan transfer busur

listrik-logam, sehingga berhamburan cukup. arus pengelasan tinggi digunakan,

sehingga memungkinkan untuk penetrasi lasan yang lebih besar dan kecepatan

lebih tinggi las-daripada yang dicapai dalam transfer semprot. bagian yang lebih

berat umumnya bergabung dengan metode ini.

GAMBAR 30,10 (a) Skema ilustrasi dari proses las GMAW, sebelumnya dikenal

sebagai las MIG (metal inert gas) , (b) peralatan dasar yang digunakan dalam

operasi las-busur gas metal.

3. Dalam hubungan arus pendek, logam tersebut dipindahkan dalam tetesan

individu (lebih dari 50 per detik), sebagai menyentuh ujung elektroda las logam

cair dan srkuit pendek. arus rendah dan tegangan yang digunakan dengan gas

karbon dioksida-kaya dan elektroda terbuat dari kawat berdiameter kecil. Daya

yang diperlukan adalah sekitar 2 kW.

Suhu yang dihasilkan dalam GMAW relatif rendah. Akibatnya, metode ini hanya

cocok untuk lembaran tipis dan bagian kurang dari 6 mm, fusi dinyatakan tidak

lengkap mungkin terjadi. Operasi ini mudah ditangani dan sangat umum

digunakan untuk pengelasan logam besi di bagian tipis. Berdenyut-busur sistem

digunakan untuk logam besi dan nonferrous tipis.

Proses ini yang paling cocok untuk pengelasan besi dan logam nonferrous

dan digunakan secara luas di industri logam-fabrikasi. Karena relatif sederhana

sifat proses tersebut, pelatihan operator mudah. Proses ini serbaguna, cepat dan

ekonomis, dan produktivitas pengelasan adalah dua kali dari proses SMAW.

Proses GMAW dapat diotomatisasi dengan mudah dan lends sendiri siap untuk

robot dan sistem manufaktur fleksibel (lihat Bab 37 dan 39).

30.4.4 Flux Cored Arc Welding

Flux Cored Arc Welding (FCAW) proses (ditunjukkan dalam Gambar

30,11). Adalah serupa dengan las gas metal-arc, kecuali elektroda tubular dalam

bentuk dan diisi dengan fluks (flux maka istilah-berinti). elektroda Cored

menghasilkan busur lebih stabil, memperbaiki kontur las, dan menghasilkan sifat

mekanik yang lebih baik dari logam las. Fluks dalam elektroda jauh lebih

fleksibel daripada lapisan rapuh digunakan pada elektroda SMAW, sehingga

tabung elektroda dapat diberikan dalam jangka panjang digulung.

Elektroda biasanya 0,5-4 mm, dan daya yang diperlukan adalah 'sekitar 20

kW. Self-elektroda terlindung berintikan juga tersedia. Mereka tidak

membutuhkan eksternal gas pelindung, karena mengandung emisi flux yang

melindungi daerah las terhadap suasana sekitarnya. diameter elektroda yang kecil

dapat membuat tidak hnya pengelasan bahan tipis saja tetapi lebih sering lebih

baik. Juga, elektroda diameter yang kecil membuatnya relatif mudah untuk las

bagian dalam posisi yang berbeda, dan kimia fluks memungkinkan pengelasan

banyak logam.

Proses FCAW menggabungkan fleksibilitas dari fitur SMAW dengan

elektroda kontinus dan elektroda otomatis pada fitur pengunaan GMAW. Cara ini

ekonomis dan serbaguna, sehingga digunakan untuk pengelasan berbagai sendi,

terutama pada baja, baja tahan karat, dan paduan nikel. Lasan-logam yang lebih

tinggi tingkat deposisi proses FCAW (dibandingkan dengan GMAW) telah

menyebabkan penggunaannya dalam penggabungan setiap bagian untuk semua

ketebalan. Penggunaan elektroda berbentuk pipa dengan diameter sangat kecil

telah memperluas penggunaan proses ini untuk benda kerja ukuran bagian yang

lebih kecil.

Sebuah keuntungan besar dari FCAW adalah kemudahan yang spesifik

pengelasan sifat kimia logam dapat dikembangkan. Dengan menambahkan unsur

paduan untuk inti fluks, hampir setiap komposisi paduan dapat diproduksi. Proses

ini mudah untuk mengotomatisasi dan mudah beradaptasi untuk sistem

manufaktur fleksibel dan robot.

GAMBAR 30,11 ilustrasi skematis dari proses pengelasan busur-flux-cored.

Operasi ini mirip dengan las gas metal-arc, ditunjukkan pada Gambar. 30,10.

30.4.5 Electrogas Welding

Electrogas Welding (EGW) digunakan terutama untuk pengelasan tepi bagian

vertical dan dalam satu aluran dengan potongan ditempatkan sisi ke sisi (butt

joint). Hal ini diklasifikasikan sebagai proses mesin-las, karena memerlukan

peralatan khusus (Gambar 30,12). Logam las yang disimpan ke dalam sebuah

rongga lasan antara dua lembar untuk digabungkan. Ruang ini tertutup oleh dua

air pendingin tembaga penghalang (shoes) untuk mencegah terak cair dari running

off. Mekanikal drive memindahkan shoes ke atas. Pengelasan melingkar (seperti

pada pipa) juga mungkinkan, dengan benda kerja yang berputar.

elektroda tunggal atau multi elektroda termakan melalui saluran, dan busur terus

menerus dijaga dengan menggunakan elektroda pembuang fluks di hingga 750 A

atau elektroda padat pada 400 Power persyaratan A. sekitar 20 kW. Pelindungan

dilakukan dengan cara gas inert, seperti karbon dioksida, argon, atau helium-

tergantung pada jenis bahan yang dilas. gas ini dapat disediakan dari sumber

eksternal, dihasilkan dari elektrode flux-cored, atau dari keduanya.

Peralatan untuk pengelasan electrogas handal dan pelatihan untuk operator relatif

sederhana. Weld ketebalan berkisar 12-75 mm pada baja, titanium, dan paduan

aluminium. aplikasi yang tipikal adalah dalam pembangunan jembatan, bejana

tekan, berdinding tebal dan pipa berdiameter besar, tangki penyimpanan, dan

kapal.

30.4.6 Electroslag Welding

Electroslag Welding (ESW) dan aplikasi yang mirip dengan electrogas las

(Gambar 30,13). Perbedaan utama adalah bahwa busur dijalankan antara ujung

elektroda dan bagian bawah bagian yang akan dilas. Flux ditambahkan, yang

kemudian dilebur oleh panas dari busur itu. Setelah terak cair mencapai ujung

elektroda, busur adalah extinguished. Panas dihasilkan terus oleh tahanan listrik

dari terak cair. Karena busur itu padam, ESW tidak sepenuhnya proses las busur.

GAMBAR 30,12 ilustrasi skematis dari proses las electrogas.

GAMBAR 30.13 Peralatan yang digunakan untuk operasi las electroslag

Single atau multiple solid serta elektroda pembuang fluks dapat digunakan.

Pedoman ini nonconsumable (metode konvensional) atau consumable.

pengelasan Electroslag mampu mengelas pelat dengan ketebalan mulai dari 50

mm sampai lebih dari 900 mm, dan pengelasan dilakukan dalam satu alur. Arus

yang dibutuhkan adalah sekitar 600 A pada 40-50 V, meskipun arus yang lebih

tinggi digunakan untuk pelat tebal. Perjalanan kecepatan pengelasan adalah dalam

kisaran 12-36 mm / menit. pengelasan kualitas baik. Proses ini digunakan untuk

bagian struktural-baja besar, seperti mesin-mesin berat, jembatan, rig pengeboran,

kapal, dan kapal-reaktor nuklir.

30.5 | Elektroda untuk Las Busur Listrik

Elektroda untuk proses pengelasan busur listrik consumable dijelaskan sesuai

diklasifikasikan

• Kekuatan logam lasan

• Current (AC atau DC)

• Jenis lapisan

Elektroda diidentifikasi dengan angka dan huruf (Tabel 30.2) atau dengan kode

warna, terutama jika mereka terlalu kecil untuk menanamkan dengan identifikasi.

elektroda dilapisi-dimensi yang tipikal adalah dalam kisaran 150-460 mm

panjang, dan 1,5-8 mm diameter.

Spesifikasi untuk elektroda dan logam pengisi (termasuk toleransi dimensi,

prosedur kontrol kualitas, dan proses) yang diterbitkan oleh American Welding

Society (AWS) dan American National Standards Institute (ANSI). spesifikasi

lain muncul missal dalam Aerospace Materials Specifications (AMS) oleh Society

of Automotive Engineers (SAE).

Elektroda yang dijual dengan berat dan dalam berbagai ukuran dan spesifikasi.

penseleksian dan rekomendasi untuk elektroda untuk logam tertentu dan

aplikasinya dapat ditemukan dalam literatur pemasok dan dalam berbagai buku

pegangan dan referensi terdaftar di akhir bab ini.

Lapisan elektroda. Elektroda yang dilapisi dengan bahan tanah liat (yang

mencakup pengikat silikat) dan bahan bubuk (seperti oksida, karbonat, fluorida,

paduan logam, dan selulosa (kapas selulosa dan tepung kayu)). Lapisan (yang

rapuh dan mengambil bagian dalam interaksi kompleks selama pengelasan)

memiliki fungsi dasar sebagai berikut:

• Stabilkan busur listrik.

• Menghasilkan gas untuk sebagai pelindung terhadap atmosfer sekitarnya; gas

yang dihasilkan adalah karbon dioksida dan uap air (dan karbon monoksida dan

hidrogen dalam jumlah kecil).

• Kontrol ukuran cairan elektroda.

• Bertindak sebagai fluks untuk melindungi lasan terhadap pembentukan oksida,

nitrida, dan inklusi lain dan (dengan terak yang dihasilkan) untuk melindungi

kawah cairan las.

• penambah elemen paduan ke zona lasan untuk meningkatkan sifat-sifat

penggabungan antara lain deoxidizers untuk mencegah lasan menjadi rapuh.

penyimpanan pelapisan elektroda atau terak harus dihilangkan dari alur pada

masing-masing untuk menjamin lasan yang baik; sikat kawat (manual atau listrik)

dapat digunakan untuk tujuan ini. elektroda terbuka dan kawat terbuat dari baja

stainless dan paduan aluminium juga tersedia. Mereka digunakan sebagai logam

pengisi dalam operasi berbagai pengelasan.

30.6 Electron Beam Welding

Dalam Electron beam welding (EBW), yang dikembangkan pada tahun

1960, panas yang dihasilkan oleh elektron kecepatan tinggi berkas electron.

Energi kinetik elektron diubah menjadi panas karena mereka bertemu dengan

benda kerja. Proses ini membutuhkan peralatan khusus untuk fokus berkas pada

benda kerja, biasanya dalam ruang hampa. Semakin tinggi vakum, semakin dalam

penetrasi berkas, dan semakin besar rasio kedalaman dan lebar, sehingga metode

disebut EBW-HV (untuk high vacuum) dan EBW-MV (untuk medium vacuum).

pengelasan beberapa bahan juga dapat dilakukan oleh EBW-NV (untuk no

vacuum)

Hampir semua logam dapat dilas oleh EBW, dan ketebalan benda kerja

dapat berkisar dari foil sampai plat. Energi besar juga mampu menghasilkan

lubang pada benda kerja (keyhole technique; Bagian 30,3). Secara umum, tidak

ada gas pelindung, fluks, atau pengisi logam diperlukan. Kapasitas pistol elektron

jangkauan hingga 100 kW.

Proses ini memiliki kemampuan membuat pengelasan berkualitas tinggi,

yang dalam dan sempit, dan memiliki zona panas yang kecil (lihat Bagian 30,9).

rasio Tingkatan-to-lebar kisaran antara 10 dan 30. Ukuran pengelasan yang dibuat

oleh EBW jauh lebih kecil daripada lasan dibuat oleh proses konvensional.

Menggunakan otomatisasi dan kontrol servo, parameter dapat dikontrol secara

akurat pada kecepatan pengelasan setinggi 12 m / min.

Hampir semua logam dapat dibuat las butt joint atau lap joint dengan

proses pada ketebalan hingga 150 mm. Distorsi dan penyusutan di daerah

pengelasan adalah minim. Kualitas pengelasan yang baik dan kemurnian sangat

tinggi. Aplikasi yang umum termasuk pengelasan pesawat, rudal, nuklir dan

komponen elektronik, dan roda gigi, dan poros bagi industri otomotif. peralatan

Electron beam welding pada umumnya x-ray, maka pemantauan dan perawatan

berkala sangat penting.

30.7 Laser Beam Welding

Laser Beam Welding (LBW) masih menggunakan sinar laser daya tinggi

sebagai sumber panas, untuk menghasilkan fusi lasan. Karena berkas dapat

difokuskan ke wilayah yang sangat kecil, memiliki kepadatan energi yang tinggi

dan kemampuan penetrasi yang mendalam. Berkas dapat langsung, berbentuk, dan

terfokus tepat pada benda kerja. Akibatnya, proses ini sangat cocok terutama

untuk pengelasan sambungan dalam dan sempit (Gambar 30,14) dengan rasio

kedalaman ke lebar biasanya berkisar antara 4 sampai 10.

Dalam industri otomotif, pengelasan komponen transmisi adalah lebih luas

aplikasi nya. Di antara berbagai aplikasi lain adalah pengelasan bagian-bagian

tipis untuk komponen elektronik. Sinar laser dapat berdenyut (dalam milidetik)

untuk aplikasi (seperti pengelasan spot bahan tipis) dengan tingkat daya hingga

100 kW. Continuous sistem multi-kW laser digunakan untuk lasan yang

mendalam pada bagian tebal.

Las berkas laser pengelasan menghasilkan las yang berkualitas baik

dengan minimum penyusutan dan distorsi. Las berkas Laser memiliki kekuatan

yang baik dan umumnya ulet dan bebas dari porositas. Proses dapat otomatis

untuk digunakan pada berbagai bahan dengan ketebalan sampai 25 mm,

melainkan efektif terutama pada benda kerja tipis. Sebagaimana dinyatakan pada

bagian 16.2.2, perajutan las logam lembaran kosong disambung terutama oleh las

laser-beam menggunakan robot untuk kontrol ketelitian pada berkas selama

pengelasan.

GAMBAR 30.14 Perbandingan ukuran manik-manik lasan: (a) berkas laser atau

las berkas elektron dan (b) pengelasan busur tungsten. Sumber: Courtesy of

American Welding Society, Welding Handbook, ed ■ 8., 1991.

tipe logam dan paduan yang dilas antara lain aluminium, titanium, logam besi,

tembaga, superalloy, dan logam refraktori. kecepatan pengelasan berkisar dari 2,5

m / min hingga 80 m / menit untuk logam tipis. Karena tabiat sifat prosesnya,

pengelasan dapat dilakukan pada lokasi yang tidak dapat di jangkau. Seperti pada

yang lainnya dapat dilakukan dengan system pengelasan otomatis , penggunaan

kemampuan operator menjadi minim. Keselamatan khusus penting dalam

pengelasan berkas laser karena bahaya ekstrim untuk mata serta kulit; solid-state

(Yag) laser juga berbahaya. (Lihat Tabel 27,2 pada jenis laser.)

Keunggulan utama dari LBW atas EBW adalah sebagai berikut:

• udara vakum tidak diperlukan, dan berkas dapat merambat melalui udara.

• Berkas Laser dapat dibentuk, dimanipulasi, dan terfokus optis (menggunakan

serat optik), sehingga proses tersebut dapat diotomatisasi dengan mudah.

• Berkas tidak menghasilkan foto sinar-x.

• Kualitas pengelasan lebih baik daripada di EBW dengan kecenderungan

campuran yang tidak menyeluruh, berhamburan, porositas, dan distorsi lebih

sedikit.

CONTOH 30,1 Laser pengelasan pisau cukur

closeup dari kartrid pisau cukur Gillette Sensor ™ ditunjukkan pada Gambar.

30,15. Masing-masing diperkecil 2 kali, pisau dengan kekuatan tinggi memiliki 13

pinpoint lasan 11 yang dapat dilihat (bintik-bintik gelap, sekitar 0,5 mm) pada

setiap pisau pada foto. Anda dapat memeriksa pengelasan pada bilah aktual

dengan kaca pembesar atau mikroskop.

Para las yang dibuat dengan Nd: Yag laser pengiriman dilengkapi dengan serat

optik. Peralatan ini memberikan manipulasi berkas sangat fleksibel dan dapat

menargetkan lokasi yang tepat di sepanjang pisau. Dengan set mesin ini, produksi

berada pada tingkat 3 juta pengelasan per jam dengan kualitas las akurat dan

konsisten.

Sumber: Courtesy of Lumonics Corporation, Divisi Produk Industri.

30.15 GAMBAR Detail Gillette Sensor silet kartrid ™ menunjukkan pengelasan

laser spot.

30.8 Pemotong

Selain berarti mekanik, sepotong material dapat dipisahkan menjadi dua

atau lebih, bagian atau ke berbagai kontur dengan menggunakan sumber panas

yang mencair dan menghilangkan zona sempit di benda kerja. Sumber panas dapat

obor, busur listrik, atau laser.

Pemotongan Oxyfuel-gas. Oxyfuel-gas pemotongan (Oseania) mirip dengan

oxyfuel pengelasan, tetapi sekarang sumber panas digunakan untuk menghapus

zona kecil dari sebuah pelat logam atau lembar (Gambar 30.16a). Proses ini

sangat cocok terutama untuk baja. Reaksi dasar dengan baja

Panas terbesar yang dihasilkan yaitu oleh reaksi kedua, dan dapat

menghasilkan kenaikan suhu sekitar 870 ° C. Namun, temperatur ini tidak cukup

tinggi untuk memotong baja, sehingga benda kerja yang dipanaskan dengan bahan

bakar gas, dan oksigen sebagai pendahuluan dihasilkan setelahnya (lihat

penampang nozzle dalam Gambar 30.16a).. Semakin tinggi kadar karbon dari

baja, semakin tinggi suhu pemanasan awal yang diperlukan. Pemotongan terjadi

terutama oleh oksidasi (pembakaran) dari baja; mencair beberapa juga

membutuhkan pLce. besi tuang baja Cast dan juga dapat dipotong dengan metode

ini. Proses ini menghasilkan goresan mirip dengan yang dihasilkan oleh gergaji

dengan mata gergaji atau dengan kawat EDM (lihat Gambar 27,12)..

GAMBAR 30.16 (a ) Pemotongan Nyala api dari pelat baja dengan tangkai

dengan tangkai las oksiasetilin, dan bagian-lintas dari nozzle tangkai las, (b)

bagian dari sebuah piring api potong menunjukkan garis tarik.

Ketebalan maksimum yang dapat dipotong oleh OFC terutama tergantung

pada gas digunakan. Dengan gas Praktik Bengkel, ketebalan maksimum sekitar

300 mm; dengan oxyhydrogen, sekitar 600 mm. garitan lebar berkisar dari sekitar

1,5 mm sampai 10 mm dengan kontrol toleransi cukup baik. Daun garis nyala

tarik pada permukaan dipotong (Gambar 30.16b), yang menghasilkan permukaan

lebih kasar daripada yang dihasilkan oleh proses seperti gergaji, blanking, atau

operasi lain yang menggunakan alat pemotong mekanik. Distorsi disebabkan oleh

distribusi temperatur tidak merata bisa menjadi masalah di OFC.

Meskipun panjang digunakan untuk menyelamatkan dan perbaikan,

pemotongan oxyfuel-gas dapat digunakan dalam manufaktur juga. Obor mungkin

berbagai petunjuk sepanjang jalan secara manual, mekanis, atau secara otomatis

oleh mesin menggunakan Programmable pengendali dan robot. Underwater

pemotongan dilakukan dengan obor yang dirancang khusus yang menghasilkan

selimut udara terkompresi antara api dan air sekitarnya.

Pemotongan busur listrik. proses pemotongan busur listrik didasarkan pada

prinsip-prinsip yang sama seperti proses pengelasan busur listrik. Berbagai bahan

dapat dipotong pada kecepatan tinggi dengan memotong busur. Seperti di

pengelasan, proses-proses ini juga meninggalkan sebuah zona yang terkena panas

yang perlu diperhitungkan, terutama dalam aplikasi kritis.

Dalam air carbon arc cutting (CAC-A), digunakan sebuah elektroda

karbon, dan logam cair adalah angin oleh udara jet kecepatan tinggi. Dengan

demikian, logam dipotong tidak harus mengoksidasi. Proses ini digunakan

terutama untuk gouging dan scarfing (pengangkatan logam dari permukaan).

Namun, proses ini berisik, dan logam cair dapat ditiup jarak substansial dan

menyebabkan bahaya keselamatan.

Plasma Arc Cutting (PAC) menghasilkan suhu tertinggi ini digunakan

untuk memotong cepat nonferrous dan pelat baja stainless.. Produktivitas

pemotongan dari proses ini adalah lebih tinggi dari metode oxyfuel-gas. Ini

menghasilkan permukaan akhir yang baik, sempit kerfs, dan proses pemotongan

yang paling populer menggunakan pengendali diprogram dalam bidang

manufaktur saat ini.

Berkas electron dan Laser juga digunakan untuk sangat akurat

memotong berbagai logam, seperti yang dijelaskan dalam Bagian 27,6 dan 27,7.

Permukaan akhir lebih baik daripada yang lainnya proses pemotongan panas, dan

goresan yang lebih sempit.

30.9 | Sambungan Las, Kualitas, dan Pengetasannya

Tiga zona yang berbeda dapat diidentifikasi dalam sambungan lasan seperti

ditunjukkan pada Gambar. 30,17:

1. logam dasar

2. Zona yang terkena dampak panas

3. Logam las

Metalurgi dan sifat dari zona kedua dan ketiga sangat tergantung pada

jenis logam bergabung, proses bergabung tertentu, filler logam digunakan (jika

ada), variabel proses las dan. Sambungan dihasilkan tanpa logam pengisi disebut

autogenous, dan zona lasan yang terdiri dari logam dasar resolidified. Sambungan

dibuat dengan logam pengisi memiliki zona pusat yang disebut logam lasan dan

terdiri dari campuran dasar dan logam pengisi.

Pembekuan dari logam las. Setelah aplikasi panas dan pendahuluan dari logam

pengisi (jika ada) ke zona lasan, sambungan las yang dibiarkan mendingin ke

suhu lingkungan. Proses solidifikasi mirip dengan yang di casting dan dimulai

dengan pembentukan kolumnar (dendritik) butir. (Lihat Gambar 10.3.). Ini butir

relatif panjang dan sejajar formulir aliran panas. Karena logam merupakan

konduktor panas yang jauh lebih baik daripada udara sekitarnya, butir terletak

sejajar dengan pesawat dari dua komponen yang dilas (Gambar 30.18a).

Sebaliknya, butir-butir dalam pengelasan dangkal ditunjukkan pada Gambar.

30.18b dan c.

Struktur butir dan ukuran butir tergantung pada paduan logam tertentu,

proses pengelasan tertentu digunakan, dan jenis logam pengisi. Karena dimulai

dalam keadaan cair, logam las pada dasarnya memiliki struktur tuang, dan sejak

itu telah didinginkan perlahan-lahan, ia memiliki butir kasar. Akibatnya, struktur

ini umumnya memiliki kekuatan yang rendah, ketangguhan, dan daktilitas.

Namun, pemilihan yang tepat komposisi logam pengisi atau perawatan panas

setelah pengelasan dapat meningkatkan sifat mekanik sendi. Struktur yang

dihasilkan tergantung pada paduan tertentu, komposisi, dan siklus termal yang

bersama yang dikontrol. Sebagai contoh, tingkat pendinginan dapat dikendalikan

dan dikurangi dengan pemanasan awal daerah lasan umum sebelum pengelasan.

Preheating penting terutama untuk logam dengan konduktivitas termal tinggi,

seperti aluminium dan tembaga. Tanpa pemanasan awal, panas yang dihasilkan

selama pengelasan cepat memboroskan melalui sisa bagian yang tersambung.

GAMBAR 30.17 Karakteristik zona fusi-las khas di oxyfuel-gas dan busur las.

GAMBAR 30.18 Grain struktur dalam (a ) kedalaman las dan (b) las dangkal las.

Perhatikan bahwa butir dalam logam lasan mengukuhkan tegak lurus untuk

antarmuka dengan logam dasar, (c) Weld bead pada strip cold-rolled nikel yang

dihasilkan oleh sinar laser, (d) microhardness (HV) profil di sebuah manik-manik

las.

Zona yang terkena panas. The heat affected zone (HAZ) adalah dalam logam

dasar tersebut. Memiliki mikro berbeda dari logam dasar sebelum pengelasan,

karena telah tercakup sementara untuk temperatur tinggi selama pengelasan.

Bagian logam dasar yang cukup jauh dari sumber panas tidak mengalami

perubahan struktural selama pengelasan karena suhu jauh lebih rendah yang

dikenakan mereka.

Sifat dan struktur mikro HAZ tergantung pada (a) laju masukan panas dan

pendinginan dan (b) suhu mana zona ini dibesarkan. Selain faktor metalurgi

(seperti ukuran butiran asli, orientasi butir, dan derajat pekerjaan dingin

sebelumnya), sifat fisik (seperti panas spesifik dan termal tivity ¬ conduc dari

logam) juga mempengaruhi ukuran dan karakteristik zona ini.

Kekuatan dan kekerasan zona yang terkena panas (Gambar 30.18d)

sebagian tergantung pada bagaimana kekuatan asli dan kekerasan logam dasar

dikembangkan sebelum pengelasan. Seperti yang dijelaskan di Bab 2 dan 4,

mereka mungkin telah dikembangkan oleh (a kerja) dingin, (b) padat-solusi

penguatan, (c) pengerasan presipitasi, atau (d) variable perlakuan panas. Pengaruh

metode ini memperkuat rumit, dan sederhana untuk menganalisis adalah pada

logam dasar yang telah dingin-bekerja, seperti dengan memalsukan penggilingan

atau dingin dingin.

Panas yang diterapkan selama pengelasan memanjang recrystallizes butir

logam dasar dingin-bekerja. Butir yang jauh dari logam las akan recrystallize

menjadi halus, biji-bijian sama-sumbu. Di sisi lain, butir dekat dengan logam las

telah mengalami temperatur tinggi untuk jangka waktu yang lebih lama.

Akibatnya, butir akan tumbuh dalam ukuran (pertumbuhan butir), dan daerah ini

akan lebih lembut dan memiliki kekuatan yang lebih rendah. Seperti sendi akan

paling lemah pada zona yang terkena panas.

Pengaruh panas pada HAZ untuk sambungan yang terbuat dari logam berbeda dan

untuk paduan diperkuat dengan metode lain yang begitu kompleks untuk berada

di luar cakupan buku ini. Rincian dapat ditemukan dalam referensi lebih maju

tercantum dalam daftar pustaka pada akhir bab ini. Sebagai hasil dari sejarah

siklus termal dan perubahan mikrostruktur petugas nya,

Sebuah sambungan las dapat mengembangkan berbagai diskontinuitas.

diskontinuitas las juga dapat disebabkan oleh tidak selarannya aplikasi teknologi

pengelasan yang tepat atau pengoperasian yang buruk. The diskontinuitas utama

yang mempengaruhi kualitas las dijelaskan pada bagian berikutnya.

30.9.1 kualitas Las

Sebagai hasil dari sejarah siklus termal dan perubahan mikrostruktur, sebuah

sambungan las dapat mengembangkan berbagai diskontinuitas. diskontinuitas las

juga bisa disebabkan oleh sebuah aplikasi yang tidak memadai atau ceroboh

teknologi pengelasan yang tepat atau dengan pelatihan operator miskin. The

diskontinuitas utama yang mempengaruhi kualitas las dijelaskan di sini.

Porositas. Porositas lasan disebabkan oleh

• Gas dilepaskan selama leleh daerah lasan tetapi terjebak selama pembekuan.

• Kimia reaksi selama pengelasan.

• terkontaminasi.

Kebanyakan sambungan dilas mengandung beberapa porositas, yang umumnya

dalam bentuk bola atau memanjang kantong. (Lihat juga Bagian 10.6.1) Distribusi

Porositas pada zona las mungkin acak, atau porositas dapat terkonsentrasi di

daerah pada zona tersebut.

Porositas dalam pengelasan dapat dikurangi dengan praktek-praktek berikut:

• Pemilihan elektroda yang tepat dan logam pengisi.

• Perbaikan teknik pengelasan, seperti preheating daerah lasan atau meningkatkan

laju heat input.

• pembersihan dan pencegahan terhadap kontaminasi dari memasuki zona lasan.

• Mengurangi kecepatan pengelasan untuk memberikan waktu untuk gas untuk

melarikan diri.

Slag Inclusions. Slag Inclusions adalah senyawa seperti oksida, fluks, dan bahan

lapisan elektroda yang terjebak di zona lasan. Jika shielding gas tidak efektif

selama pengelasan, kontaminasi dari lingkungan juga dapat berkontribusi untuk

inklusi tersebut. kondisi Welding juga penting; dengan pengendalian parameter

proses las, terak cair akan mengapung ke permukaan logam las moiten dan dengan

demikian tidak akan menjadi terjebak.

Slag Inclusions dapat dicegah dengan praktek-praktek berikut:

• Membersihkan permukaan lasan-manik sebelum lapisan berikutnya disimpan

dengan cara sikat kawat (tangan atau kekuasaan) atau ceria.

• Menyediakan cukup gas pelindung.

• Mendesain ulang sambungan untuk mengizinkan ruang yang cukup untuk

manipulasi yang tepat dari genangan logam las cair.

Incomplate fusion And Penetration. Incomplate fusion (kurangnya

percampuran) menghasilkan manik-manik las buruk, seperti yang ditunjukkan

pada Gambar. 30,19. Sebuah las yang lebih baik dapat diperoleh dengan

menggunakan praktek-praktek berikut:

• Meningkatkan suhu logam dasar.

• Membersihkan area pengelasan sebelum pengelasan.

• Memodifikasi desain sambungan dan mengubah jenis elektroda yang digunakan.

• Menyediakan cukup gas pelindung.

kurang sempurnanya penetrasi terjadi ketika kedalaman sambungan las tidak

cukup. Penetrasi dapat ditingkatkan dengan praktek-praktek berikut:

• Meningkatkan heat input.

• Mengurangi kecepatan perjalanan selama pengelasan.

• Memodifikasi desain bersama.

• Memastikan bahwa permukaan yang akan bergabung cocok satu sama lain

dengan benar.

Profil las. profil las penting bukan hanya karena dampaknya pada kekuatan dan

penampilan lasan, tetapi juga karena dapat menunjukkan tidak lengkapnya

campuran atau kehadiran terak inklusi di beberapa lasan-lapisan.

• Underfilling hasil ketika sendi tidak diisi dengan jumlah tepat logam las

(Gambar 30.20a).

• undercutting hasil dari pencairan yang jauh dari logam dasar dan generasi akibat

dari sebuah alur dalam bentuk istirahat yang tajam atau takik (Gambar 30.20b).

GAMBAR 30.19 Contoh berbagai diskontinuitas dalam pengelasan fusi.

GAMBAR 30.20 Contoh berbagai cacat dalam pengelasan fusi.

kalau kondisi itu terjadi dalam atau tajam, kondisi undercut dapat penyebab

tegaangan dan dapat mengurangi kekuatan pada sambungan; dalam kasus seperti

itu, mungkin menyebabkan kegagalan prematur.

• overlap adalah diskontinuitas pada permukaan (Gambar 30.20b) biasanya

disebabkan oleh pekerjaan lasan yang rusak atau dengan pemilihan bahan yang

tidak tepat. Sebuah las yang baik adalah ditunjukkan pada Gambar. 30.20c.

Retak. Retak bisa terjadi di berbagai lokasi dan arah di daerah lasan. Tipe retakan

diantaranya retak longitudinal, retak melintang, retak kawah, underbead, dan retak

pada ujung (Gambar 30.21).

GAMBAR 30.21 Jenis retak dikembangkan di sambungan las. Celah-celah yang

disebabkan oleh tegangan termal, mirip dengan pengembangan air mata panas di

tuang, seperti ditunjukkan pada Gambar. 10,12.

GAMBAR 30,22 Crack dalam manik-manik lasan. Dua komponen yang dilas

tidak diizinkan untuk kontrak bebas setelah pengelasan selesai. Sumber: Courtesy

of Engineering Packer.

Retakan ini pada umumnya hasil dari kombinasi faktor-faktor berikut:

• gradiasi Temperatur yang menyebabkan tegangan termal di zona lasan.

• Variasi dalam komposisi zona lasan yang menyebabkan tingkat yang berbeda

dari kontraksi selama pendinginan.

• Embrittlement batas butir (Bagian 1.4), disebabkan oleh pemisahan elemen

seperti belerang ke batas butir, dan ketika larutan padatan bergerak pada batac

cairan pada saat logam las mulai pemadatan.

• Hidrogen embrittlement (Bagian 2.10.2).

• Ketidakmampuan dari logam las untuk kontrak selama pendinginan (Gambar

30,22). Kondisi ini yang seperti terjadi hot tears yang tebentuk pada benda tuang

(Gambar 10,12) dan terkait dengan menahan diri berlebihan benda kerja selama

proses pengelasan.

Retak juga diklasifikasikan sebagai retak panas yang terjadi ketika

penggabungan pada suhu tenang dan retak dingin yang terbentuk setelah logam

las telah menjadi padatan.

Pada dasarnya langkah pencegahan retak dalam pengelasan adalah sebagai

berikut:

• Modifikasi desain sambungan untuk meminimalkan tegangan terbentuk oleh

penyusutan selama pendinginan.

• Ubah parameter, prosedur, dan urutan operasi pengelasan.

• Panaskan komponen yang akan dilas.

• Hindari pendinginan yang cepat dari komponen yang dilas.

Lamellar tears. Dalam menggambarkan anisotropi logam terdeformasi plastis

dalam Bagian 1.5, dinyatakan bahwa benda kerja adalah ketika lemah diuji dalam

ketebalan karena alignment kotoran bukan logam dan inklusi (stringer). Kondisi

ini jelas terutama di piring digulung dan dalam bentuk struktural. Dalam

pengelasan

komponen tersebut, air mata pipih dapat berkembang karena penyusutan

menahan komponen struktur selama pendinginan. air mata ini dapat dihindari

dengan menyediakan untuk penyusutan anggota atau dengan memodifikasi desain

bersama untuk membuat manik-manik menembus lasan komponen lemah lebih

mendalam.

Kerusakan Permukaan. Beberapa logam mungkin memerciki selama pengelasan

dan smenjadi tumpukan sebagai tetesan kecil pada permukaan yang berdekatan.

Dalam proses las busur listrik , ketidaksengajaan elektroda menyentuh bagian-

bagian yang dilas pada tempat-tempat lain daripada zona lasan (percikan busur

listrik). diskontinuitas permukaan tersebut dapat pantas untuk alasan penampilan

atau penggunaan selanjutnya di bagian dilas. Jika parah, diskontinuitas ini dapat

mempengaruhi sifat-sifat struktur dilas, terutama untuk logam takik-sensitif.

Menggunakan teknik pengelasan dan prosedur yang tepat adalah penting untuk

menghindari kerusakan permukaan.

Tegangan sisa. Karena pemanasan lokal dan pendinginan selama pengelasan,

ekspansi dan kontraksi daerah lasan menyebabkan tegangan sisa dalam lembaran

kerja. (Lihat juga Bab 2.11) Sisa. Menekankan dapat menyebabkan cacat berikut:

• perubahan bentuk, warping, dan tekuk dari bagian-bagian dilas (Gambar 30,23).

• Stres-korosi retak (Bagian 2.10.2).

• perubahan bentuklebih lanjut, jika sebagian struktur dilas kemudian kembali ¬

pindah, seperti oleh mesin atau menggergaji.

• Mengurangi umur kelelahan dari struktur dilas.

Jenis dan distribusi tegangan sisa dalam pengelasan dijelaskan terbaik

dengan referensi dengan Gambar. 30.24a. Ketika dua piring sedang dilas, zona,

panjang dan sempit terkena suhu tinggi, sedangkan piring, secara keseluruhan,

pada dasarnya pada suhu lingkungan. Setelah pengelasan selesai dan waktu

berlalu, panas dari zona lasan memboroskan lateral ke dalam piring, sedangkan

daerah las mendingin. Dengan demikian, piring-piring mulai memperluas

longitudinal, sedangkan panjang dilas mulai kontrak (Gambar 30.22a).

Jika piring tidak dibatasi, akan warp, seperti ditunjukkan pada Gambar.

30.22a. Namun, jika piring tidak bebas melengkung, itu akan mengembangkan

sisa menekankan bahwa tipikal didistribusikan seperti yang ditunjukkan pada

Gambar. 30,24. Perhatikan bahwa besarnya tegangan tekan residual pada pelat

berkurang menjadi nol pada titik jauh dari daerah lasan.

GAMBAR 30.23 Distorsi bagian setelah pengelasan. Distorsi disebabkan oleh

ekspansi termal diferensial dan kontraksi daerah yang berbeda dari perakitan dilas.

30,24 GAMBAR Sisa tegangan terbentuk di dalam (a) a straight-butt joint.

Perhatikan bahwa tegangan sisa ditunjukkan pada (b) harus seimbang internal.

(Lihat juga Gambar 2,29..)

Karena tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada piring dilas, kekuatan

tarik dan tekan diwakili oleh tegangan sisa ini harus menyeimbangkan satu sama

lain.

Acara yang mengarah pada distorsi struktur las ditunjukkan pada Gambar.

30,25. Sebelum pengelasan, struktur-bebas adalah stres, seperti ditunjukkan pada

Gambar. 30.25a. Bentuknya mungkin cukup kaku, dan fixture mungkin juga hadir

untuk mendukung struktur. Ketika manik las ditempatkan, logam cair mengisi

kesenjangan antara permukaan yang akan bergabung, dan mengalir ke luar untuk

membentuk bead pengelasan. Pada titik ini, lasan tidak di bawah tekanan apapun.

Setelah itu, yang mengeras manik las, dan baik manik-manik las dan bahan

sekitarnya sejuk ke suhu ruang. Sebagai bahan-bahan keren, mereka mencoba

untuk kontrak tetapi dibatasi oleh sebagian besar weldment tersebut. Hasilnya

adalah bahwa weldment yang mendistorsi (Gambar 30.25c) dan tegangan sisa

terbentuk.

Distribusi sisa-stres menunjukkan tempat lasan dan HAZ dalam keadaan

ketegangan sisa, yang berbahaya dari sudut pandang kelelahan. Banyak struktur

dilas akan menggunakan bahan-dingin (seperti diekstrusi atau bentuk roll-

formed), dan ini relatif kuat dan tahan kelelahan. Pengelasan itu sendiri mungkin

telah porositas (lihat Gambar 30.20b)., Yang dapat bertindak sebagai riser stres

dan membantu pertumbuhan kelelahan-retak, atau mungkin ada celah lain yang

dapat tumbuh di kelelahan. Secara umum, daerah HAZ resistansi kelelahannya

lebih kecil dari pada logam dasar. Jadi, tegangan sisa yang ditimbulkan bisa

sangat berbahaya, dan tidak biasa untuk perlakuan las selanjutnya dalam tegangan

yang tinggi atau kelelahan Aplikasi, akan didiskusikan selanjutnya.

GAMBAR 30,25 Distorsi dari sebuah struktur yang dilas. Sumber: After J.A.

Schey.

Dalam struktur pengelasan yang kompleks, distribusi sisa tegangan ada tiga

dimensional dan, akibatnya, sulit untuk menganalisis. Pembahasan sebelumnya

melibatkan dua plat yang tidak tertahan dari gerakan. Dengan kata lain, plat-plat

tidak merupakan bagian integral dari struktur yang lebih besar. Di sisi lain, jika

mereka menahan, kembali tindakan tegangan akan dihasilkan, karena piring tidak

bebas untuk memperluas atau con saluran. Situasi ini muncul terutama dalam

struktur dengan kekakuan tinggi.

Stress relieving of weld. Masalah-masalah yang disebabkan oleh tegangan sisa

(seperti distorsi, tekuk, dan retakan) dapat dikurangi dengan pemanasan logam

dasar atau bagian-bagian yang akan dilas. Preheating mengurangi distorsi dengan

mengurangi laju pendinginan dan tingkat tegangan termal yang terbentuk (dengan

menurunkan modulus elastis). Teknik ini juga mengurangi kemungkinan susut

dan retak pada sambungan.

Untuk hasil optimal, pemanasan suhu dan tingkat pendinginan harus dikendalikan

dengan control hati-hati untuk mempertahankan kekuatan dan ketangguhan dalam

struktur dilas. benda kerja dapat dipanaskan dalam beberapa cara, antara lain (a)

dalam dapur, (b) elektrik (resistively atau induktif), atau (c) oleh lampu bercahaya

atau ledakan udara panas untuk bagian tipis. Suhu dan waktu yang dibutuhkan

untuk mengurangi stres tergantung pada jenis bahan dan besarnya tegangan sisa

yang timbul.

Metode lainnya untuk menghilangkan stres termasuk peening, memalu,

atau permukaan rolling daerah lasan-manik. Teknik-teknik ini menyebabkan sisa

tegangan tekan, yang, pada gilirannya, lebih rendah atau menghilangkan tegangan

tarik sisa pada lasan. Untuk las multilayer, lapisan pertama dan terakhir tidak

boleh peened untuk melindungi mereka terhadap kerusakan peening mungkin.

Tegangan sisa juga bisa lega atau dikurangi dengan plastis deformasi struktur

dengan jumlah kecil. Misalnya, teknik ini dapat digunakan dalam pembuluh

tekanan dilas oleh pressurizing kapal internal (bukti-menekankan). Untuk

mengurangi kemungkinan fraktur tiba-tiba di bawah tekanan internal yang tinggi,

lasan harus dibuat dengan benar dan harus bebas dari takik dan diskontinuitas,

yang dapat bertindak sebagai titik konsentrasi tegangan.

Selain dipanaskan untuk menghilangkan stres, mungkin las panas

diperlakukan oleh berbagai teknik lain dalam rangka untuk mengubah properti

lain. Teknik-teknik ini termasuk annealing, normalisasi, quenching, dan

tempering baja dan perlakuan sambungan yang lama dan umur berbagai paduan

seperti dijelaskan dalam Bab 4.

30.9.2 Weldability

Weldability suatu logam biasanya didefinisikan sebagai kapasitas

kemampuan yang akan dilas menjadi spesifikasi struktur yang memiliki sifat dan

karakteristik tertentu dan memenuhi persyaratan .keampuan las melibatkan

sejumlah besar variabel, maka generalisasi sulit. Seperti dijelaskan sebelumnya,

karakteristik material (seperti perpaduan unsur, kotoran, inklusi, struktur butir,

dan sejarah pengolahan) baik dari logam dasar dan logam pengisi adalah penting.

Misalnya, mampu las baja menurun dengan kadar karbon meningkat karena

pembentukan martensit (yang keras dan rapuh) dan dengan demikian mengurangi

kekuatan las. Dilapisi baja lembaran berbagai tantangan hadir dalam pengelasan,

tergantung pada jenis dan ketebalan lapisan.

Karena efek pencairan dan pembekuan dan perubahan mi-crostructural

akibatnya, pengetahuan yang mendalam tentang diagram fasa dan respon dari

logam atau paduan untuk temperatur tinggi yang berkelanjutan sangat penting.

Juga mempengaruhi mampu las yang mekanik dan sifat fisik: kekuatan,

ketangguhan, keuletan, kepekaan takik, modulus elastis, panas jenis, titik lebur,

ekspansi thermal, tegangan permukaan karakteristik dari logam cair, dan

ketahanan korosi.

Persiapan permukaan untuk pengelasan adalah penting, sebagaimana sifat

dan hubungan tepat permukaan film-oksida dan gas teradsorpsi. Proses

pengelasan tertentu digunakan secara signifikan mempengaruhi suhu

dikembangkan dan distribusi mereka di zona lasan. Faktor-faktor lain yang

mempengaruhi kemampuan las yang melindungi gas, fluks, konten moisture pada

lapisan elektroda, kecepatan pengelasan, posisi pengelasan, laju pendinginan, dan

tingkat pemanasan awal, serta pasca-las seperti teknik sebagai pertolongan

tegangan dan perlakuan panas.

Weladbility material ferro:

• baja karbon: kemampuan las yang sangat baik untuk baja karbon rendah, baik

untuk baja karbon menengah, buruk untuk baja karbon-tinggi.

• baja paduan rendah: kemampuan las seperti dengan baja karbon menengah.

• baja paduan tinggi: kemampuan las umumnya kondisi baik di bawah kontol .

• Stainless steel: pada umumnya weldable oleh berbagai macam proses.

• besi tuang: ini umumnya weldable, meskipun kemampuan las sangat bervariasi.

Weldability bahan nonferrous:

• Aluminium paduan: weldable dengan kecepatan tinggi dengan heat input.

Dengan inert shielding gas dan kurangnya kelembaban sangat penting.

Aluminium paduan mengandung seng atau tembaga umumnya dianggap

unweldable.

• paduan Tembaga ; Tergantung pada komposisi, umumnya i weldable pada

tingkat tinggi heat input. Dengan inert shielding gas dan kurangnya kelembaban

sangat penting.

• Magnesium paduan: weldable dengan penggunaan proteksi gas pelindung dan

fluks.

• Nikel paduan: kemampuan las sama dengan stainless steels.. mengurangi

belerang sangat penting.

• Titanium paduan: weldable dengan penggunaan gas pelindung yang tepat.

• Tantalum: kemampuan las yang serupa dengan titanium.

• Tungsten: Weldable dalam kondisi dibawah kontrol ..

• Molibdenum: kemampuan las yang serupa dengan tungsten.

• niobium (columbium): kemampuan las yang baik.

30.9.3 Pengujian pengelasan

Seperti dalam semua proses manufaktur, kualitas sambungan las ditetapkan oleh

pengujian. Beberapa standar tes dan prosedur pengujian telah ditetapkan.

Pengujian tersedia dari banyak organisasi, seperti American Society for Testing

and Material (ASTM), American Welding Society (AWS), American Society of

Mechanical Engineers (ASME), American Society of Civil Engineers (ASCE),

dan berbagai agensi federal.

Sambungan las dapat diuji baik dengan perusakan atau tanpa perusakan.

(Lihat juga Bagian 36,10 dan 36.11) . Masing-masing teknik memiliki

kemampuan tertentu dan keterbatasan, serta sensitivitas, reliabilitas, dan

persyaratan untuk peralatan khusus dan keahlian operator..

Teknik Merusak pengujian:

• Uji tegangan: uji tarik longitudinal dan transversal dilakukan pada melepaskan

benda uji dari sambungan las aktual dan dari daerah logam lasan. Tegangan-

regangan kurva maka yang diperoleh oleh prosedur yang diuraikan dalam Bagian

2.2. Kurva ini menunjukkan tegangan yield, Y, kekuatan tarik ultimate, UTS, dan

ductility pada sambungan las (perpanjangan dan pengurangan area) pada lokasi

yang berbeda dan arahnya.

• Uji tegangan geser: Spesimen di uji tarik-geser (Gambar 30.26a dan b) disusun

untuk mensimulasikan kondisi untuk sambungan las terhadap subjeknya.

Spesimen ini mengalami tegangan, sehingga kekuatan geser dari logam lasan dan

lokasi rekahan dapat ditentukan.

• uji tekuk: Beberapa tekukan tes telah dikembangkan untuk menentukan

daktilitas dan kekuatan sambungan las. Dalam salah satu tes umum, spesimen

dilas dibengkokkan sekitar fixture (wrap-around uji lengkung; Gambar. 30.26c).

Dalam tes lain, spesimen yang diuji dalam tiga-titik melintang bending (Gambar

30.26d; lihat juga Gambar 2.11a).. Tes ini membantu untuk menentukan daktilitas

relatif dan kekuatan sambungan las.

• uji kekuatan patah: tes patahan umumnya menggunakan teknik pengujian beban

impact yang diuraikan dalam Bagian 2.9. spesimen Charpy V-notch pertama

disusun dan kemudian diuji untuk kekuatan. Sebuah tes lain ketangguhan adalah

drop weight test, di mana energi disediakan oleh berat jatuh.

• Korosi dan tes creep: Selain tes mekanik, dilas sendi mungkin juga diuji untuk

ketahanan bahan pada zona lasan, preferensi korosi dapat dilakukan di zona itu.

Pengujian creep penting dalam perilaku determinan pada sambungan las dan

struktur ketika mengalami suhu yang tinggi.

GAMBAR 30,26 (a) Spesimen untuk pengujian tegangan-geser longitudinal dan

untuk pengujian transfer ketegangan-geser, (b) Wrap-sekitar tikungan-metode

pengujian, (c) melintang Tiga-titik lentur spesimen dilas.

Teknik uji tak rusak. struktur las sering harus diuji tanpa merusak, terutama

untuk aplikasi kritis dimana kegagalan pengelasan dengan catastrophic, seperti di

pembuluh tekanan, bagian struktur load bearing, dan pembangkit listrik. teknik uji

tak rusak untuk sambungan las umumnya terdiri dari metode berikut. (Tes ini

dijelaskan dalam Bagian 36,10.)

• Visual

• radiografi (foto sinar-x)

• partikel magnetik

• Penetrasi cairan

• Ultrasonik

Pengujian untuk kekerasan merata di zona lasan juga mungkin berguna sebagai

indikator kekuatan las dan perubahan struktur mikro.

30.10 | Desain penyambungan dan Proses Seleksinya

Dalam menjelaskan proses pengelasan , kami telah memberikan beberapa contoh

jenis pengelasan dan produk sambungan dan aplikasinya dalam banyak

penggunaan dan produk-produk industri dari berbagai desain. Jenis sambungan

yang dihasilkan oleh las dan terminologinya ditunjukkan pada Gambar. 30,27.

Standar simbol yang umum digunakan dalam gambar teknik untuk

menggambarkan jenis las ditunjukkan pada Gambar. 30,28. Simbol ini

mengidentifikasi jenis pengelasan, desain alur, ukuran lasan dan panjang, proses

pengelasan, urutan operasi, dan lainnya.

Pada umumnya pedoman desain untuk pengelasan diringkas berikutnya, dengan

beberapa contoh diberikan pada Gambar. 30,29. Berbagai jenis desain sambungan

tersebut akan diberikan dalam Bab 31 dan 32.

• desain produk harus meminimalkan jumlah las karena pengelasan dapat mahal

(kecuali otomatis).

• lokasi pengelasan harus dipilih untuk menghindari tekanan yang berlebihan atau

konsentrasi tegangan dalam struktur yang dilas dan untuk penampilan.

• lokasi pengelasan harus dipilih agar tidak mengganggu proses berikutnya setiap

bagian atau dengan yang berhubungan.

• Komponen harus tepat sebelum pengelasan. Metode yang digunakan untuk

mempersiapkan peralatan (seperti gergaji, mesin, atau shearing) dapat

mempengaruhi kualitas las.

• Kebutuhan untuk perapian pinggiran harus dihindari atau diminimalkan.

• Ukuran manik las harus dibentuk seminimal mungkin untuk menghemat logam

las dan untuk penampilan yang baik.

GAMBAR 30.27 Contoh sambungan las dan terminologinya.

Proses seleksi. Selain karakteristik proses, kemampuan, dan bahan pertimbangan

yang diuraikan sejauh ini dalam bab ini, pemilihan sambungan las dan proses las

yang tepat melibatkan pertimbangan sebagai berikut (lihat juga Bab 31 dan 32).

• Konfigurasi bagian atau struktur yang akan disambung, desain sambungan,

ketebalan dan ukuran komponen, dan jumlah sambungan yang diperlukan.

• Metode yang digunakan dalam pembuatan komponen yang akan disambung.

• Jenis bahan yang terlibat, yang mungkin logam atau non logam.

• Lokasi, aksesibilitas, dan kemudahan sambungan.

• Aplikasi dan persyaratan layanan, seperti jenis beban, tegangan yang dihasilkan,

dan lingkungan.

• Pengaruh perubahan bentuk, warping, perubahan warna dari penampilan dan.

• Biaya yang terlibat dalam perapian pingiran, sambungan, dan postprocessing

(termasuk permesinan, menggiling, dan operasi finishing).

• Biaya peralatan, bahan, tenaga kerja dan keterampilan yang diperlukan, dan

operasi penyambungan.

GAMBAR 30.28 Standar identifikasi dan simbol untuk lasan.

GAMBAR 30.29 Beberapa desain pedoman untuk lasan. Sumber: Setelah T.G.

Bralla.

Tabel VI. 1 memberikan berbagai karakteristik proses las individu yang akan

berfungsi sebagai panduan tambahan untuk proses seleksi. Mengacu pada tabel

ini, perhatikan bahwa tidak ada proses tunggal memiliki rating tinggi dalam

semua kategori. Sebagai contoh:

• las listrik, pembautan, dan paku keling memiliki kekuatan tinggi dan kehandalan

tetapi tidak cocok untuk sambungan dengan komponen kecil.

• Ketahanan pengelasan memiliki kekuatan dan aplikasi untuk suku cadang baik

kecil dan besar. Namun Tidaklah mudah untuk pemeriksaan visual. Untuk

kehandalan, dan memiliki toleransi yang lebih rendah dan keandalan dari proses

lainnya.

• fasteners berguna untuk bagian yang besar dan dapat mudah untuk pemeriksa an

secara visual. Namun, mereka mahal dan tidak memiliki banyak variasi desain.

• Adhesive bonding memiliki variabilitas desain tinggi. Namun,. Memilikinya

kekuatan relatif rendah dan sulit untuk pemeriksaan secara visual untuk

sambungan.

CONTOH 30.2 Seleksi Desain las

Tiga jenis desain pengelasan ditunjukkan pada Gambar. 30,30. Dalam Gambar.

30.30a, dua sambungan vertikal dapat dilas baik eksternal maupun internal.

Catatan untuk pengelasan eksternal memanjang akan memakan waktu yang cukup

lama dan akan membutuhkan lebih banyak material las dari desain alternatif, yang

terdiri dari lasan internal berselang. Selain itu, dengan metode alternatif, tampilan

struktur mengalami perbaikan dan distorsi berkurang.

Dalam Gambar. 30.30b, dapat ditunjukkan bahwa desain di kanan dapat

membawa tiga waktu M saat satu di sebelah kiri. Perhatikan bahwa kedua desain

membutuhkan jumlah yang sama logam las dan waktu pengelasan. Dalam

Gambar. 30.30c, pengelasan di sebelah kiri membutuhkan sekitar dua kali jumlah

bahan las daripada desain di sebelah kanan. Juga mencatat bahwa karena materi

harus lebih mesin, desain di sebelah kiri akan memerlukan lebih banyak waktu

untuk persiapan , dan logam dasar lebih akan sia-sia sebagai hasilnya.

GAMBAR 30.30 Contoh desain las yang digunakan dalam Contoh 30,2.

RINGKASAN

• pengelasan Oxyfuel-gas, busur listrik, dan berkas sinar energy tinggi adalah

operasi yang paling umum digunakan untuk penyambungan. Gas pengelasan

menggunakan energi kimia; untuk memasok panas, pengelasan busur listrik dan

berkas sinar energ tinggi menggunakan energy listrik.

• Dalam semua proses ini, panas yang dipakai untuk penyambungan yang dilas ke

keadaan cair. Perisai gas digunakan untuk melindungi kolam cair-lasan dan daerah

lasan terhadap oksidasi. batang Filler mungkin atau tidak boleh digunakan dalam

oxyfuel-gas dan las busur untuk mengisi daerah lasan.

• Pemilihan proses las untuk operasi tertentu tergantung pada bahan benda kerja,

pada ketebalan dan ukuran, pada kompleksitas bentuk, pada jenis sambungan,

pada kekuatan yang diperlukan, dan perubahan dalam penampilan produk yang

disebabkan oleh pengelasan.

• Berbagai peralatan las tersedia-banyak yang sekarang robot dan komputer

dikendalikan dengan fitur diprogram.

• Pemotongan logam juga dapat dilakukan oleh proses, dari yang didasarkan pada

prinsip-prinsip oxyfuel-gas dan busur las. Pemotongan baja terjadi terutama

melalui oksidasi (pembakaran). Suhu tertinggi untuk memotong diperoleh dengan

memotong-busur plasma.

• metalurgi dari sambungan las merupakan aspek penting dari semua proses

pengelasan, karena itu harus menentukan kekuatan dan ketangguhan sendi.

Sambungan las terdiri dari logam padat dan daerah yang terkena panas, masing-

masing memiliki variasi yang luas dalam microstructure mendatang dan properti,

tergantung. pada logam bergabung dan di filler logam.

• Metalurgi dari sambungan las merupakan aspek penting dari semua proses

pengelasan, karena itu harus menentukan kekuatan dan ketangguhan sambungan.

Sambungan las terdiri dari logam padat dan daerah yang terkena panas, masing-

masing memiliki variasi yang luas dalam microstruc-mendatang dan properti,

tergantung pada logam bergabung dan di filler logam.

• Cacat dapat timbul pada zona lasan (seperti porositas, inklusi, incomplete lasan,

sobekan, kerusakan permukaan, dan retak). Sisa tegangan dan menghilangkan

mereka juga pertimbangan penting dalam pengelasan.

• Weldabiiity logam dan paduan sangat tergantung pada komposisi mereka, jenis

operasi dan parameter proses las yang dipekerjakan, dan pengendalian parameter

pengelasan.

• Panduan umum yang tersedia untuk membantu dalam seleksi awal metode

pengelasan yang sesuai dan nilai ekonomis untuk aplikasi tertentu.