July 2020 ~ Edukasi Channel

Las elektroda terbungkus (Sheilded Metal Arc Welding, SMAW) adalah cara pengelasan yang banyak digunakan saat ini. Pengelasan SMAW menggunakan kawat elektroda logam yang dibungkus dengan fluks. Busur listrik terbentuk di antara logam induk dan ujung elektroda. Karena panas dari busur ini maka logam induk dan ujung elektroda tersebut mencair dan kemudian membeku bersama. Proses pemindahan logam tersebut terjadi pada saat ujung elektroda mencair dan membentuk butir-butir yang terbawa oleh busur listrik yang terjadi. Bila digunakan arus listrik yang besar maka butiran logam cair yang terbawa menjadi halus, sebaliknya bila arusnya kecil, maka butirannya menjadi besar.

Pola pemindahan logam cair di atas sangat mempengaruhi mampu las dari logam. Secara umum dapat dikatakan bahwa logam mempunyai sifat mampu las tinggi bila pemindahan terjadi dengan butiran yang halus. Sedangkan pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan juga komposisi dari bahan fluks yang digunakan. Selama proses pengelasan, bahan fluks yang digunakan untuk membungkus elektroda mencair dan membentuk terak yang kemudian menutupi logam cair yang terkumpul di tempat sambungan dan bekerja sebagai penghalang oksidasi. Beberapa fluks bahannya tidak dapat terbakar, tetapi berubah menjadi gas yang juga menjadi pelindung dari logam cair terhadap oksidasi dan memantapkan busur. Di dalam pengelasan SMAW ini hal yang penting adalah bahan fluks dan jenis listrik yang digunakan.

Prinsip pengelasan dengan busur nyala listrik ini adalah dua metal yang konduktif dialiri arus listrik yang cukup padat (dense) dengan tegangan yang relatif rendah akan menghasilkan loncatan elektron yang menimbulkan panas sangat tinggi yang dapat mencapai 5000oC sehingga dengan mudah/cepat dapat mencairkan kedua metal tersebut. Arus listrik yang dipakai berkisar antara 10 ~ 500 Ampere AC atau DC tergantung keperluannya. Untuk keselamatan kerja, maka tegangan yang dipakai hanya 23 ~ 40 volt saja, sedangakan untuk pencairan pengelasan dipakai arus listrik hingga 500A. Secara umum berkisar antara 80~200 Ampere. Prinsip pengelasan SMAW ditunjukkan Gambar 1 berikut :

Gambar 1. Prinsip pengelasan busur listrik elektroda terbungkus (SMAW)

(Sumber : Sriwidarto, 2001)

Pengelasan busur listrik elektroda terbungkus merupakan salah satu dari jenis proses pengelasan busur listrik elektroda terumpan yang menggunakan elektroda yang terbungkus fluks sebagai pembangkit busur dan sebagai bahan pengisi. Panas yang timbul pada busur listrik yang terjadi di antara elektroda dan bahan induk mencairkan ujung elektroda (kawat) las dan bahan induk setempat membentuk kawah las yang cair kemudian membeku membentuk lasan. Bungkus (coating) elektroda yang berfungsi sebagai fluks akan terbakar pada waktu proses berlangsung gas yang terjadi akan melindungi proses terhadap pengaruh udara. Flux yang mencair akan terapung dan kemudian membeku pada permukaan las berupa terak (slag). Jenis las SMAW ini adalah jenis las yang paling lazim dipakai di mana-mana untuk hampir semua keperluan pengelasan.

Hal-hal Dasar Pengelasan SMAW:

1. Urutan deposit dan urutan pengelasan

Dalam pengelasan ada 2 macam urutan pengelasan, yaitu menempatkan logam las pada alur las yang dinamakan urutan deposit dan urutan penyambungan yang dinamakan urutan pengelasan. Kedua urutan tersebut dilaksanakan dalam bermacam-macam cara dengan tujuan mengurangi perubahan bentuk, tegangan sisa dan retak las.

Urutan deposit: Dalam pengelasan lapis tunggal urutan (singgle pass) yang utama adalah urutan deposit dengan cara urutan lurus, urutan lurus, urutan balik, urutan simetris dan urutan loncat yang kesemuanya didasarkan atas arah gerakan maju pengelasan. Untuk pengelasan lapis banyak (double pass) urutan yang penting adalah urutan pengisian, urutan petak, urutan petak dan lain-lainnya. Gambaran secara garis besar urutan deposit ditunjukkan pada Gambar 2.

2. Pergerakan Elektroda

Pergerakan elektroda: Cara menggerakkan elektroda banyak sekali, tetapi tujuannya adalah sama, yaitu mendapatkan deposit logam las dengan permukaan rata dan halus serta menghindari terjadinya takikan dan percampuran terak. Beberapa contoh pergerakan elektroda ditunjukkan pada Gambar 2. Ayunan keatas menghasilkan alur las yang kecil, sedangkan ayunan kebawah menghasilkan jalur las yang lebar. Penembusan las pada ayunan keatas lebih dangkal dari pada ayunan ke bawah. Ayunan segitiga dipakai pada jenis elektroda Hydrogen rendah untuk mendapatkan penembusan las yang baik diantara dua celah pelat.

Gambar 2. Pergerakan elektroda (Sumber : B4T Bandung, 2001)

Titik-titik pada ujung ayunan menyatakan agar gerakan las berhenti sejenak pada tempat tersebut untuk memberi kesempatan pada cairan las untuk mengisi celah sambungan. Tembusan las yang dihasilkan dengan gerekan ayun tidak sebaik dengan gerakan lurus elektroda. Waktu yang diperlukan untuk gerakan ayun lebih lama, sehingga dapat menimbulkan pemuaian atau perubahan bentuk dari bahan dasar. Dengan alasan ini maka penggunaan gerakan ayun harus memperhatikan tebal bahan dasar.

3. Elektroda las

Elektroda las berfungsi sebagai logam pengisi dalam proses pengelasan menggunakan busur api listrik. Elektroda las terdiri dari logam inti (core wire) dan coating yang terdiri dari bahan flux. Kawat inti elektroda las terdiri dari bahan low carbon steel/mild steel dengan ukuran 1,5 – 6 mm dan panjang 250 – 450 mm. Sifat mekanik kawat inti antara lain tegangan luluh, tegangan tarik, kekerasan dan lain-lain.

Sedangkan coating tersusun dari beberapa unsur kimia. Komposisi kimia coating snagat berpengaruh terhadap sifat mekanik logam las. Dalam proses pengelasan pembungkus akan terbakar membentuk gas yang berfungsi sebagai pelindung dari pengaruh atmosfir dan membentuk terak cair kemudian membeku dan melindungi logam las yang sedang mengalami proses pembekuan. Selain itu flux juga berfungsi sebagai pemantap busur dan melancarkan pemindahan butir-butir logam cair.

Setiap elektroda mempunyai huruf dan angka yang telah distandarkan seperti E6013:

E = Elektroda.

60= Nilai tarik minimum (ksi)

1 = Untuk semua posisi pengelasan (kode 2 (posisi flat dan horizontal) dan 3 (Posisi flat))

3 = Jenis komposisi kimia dari flux, arus dan polaritas.

4. Polaritas listrik

Pengelasan SMAW dapat menggunakan arus listik bolak balik ( AC = alternating current ) maupun arus searah ( DC = direct current ). Jika arus bolak balik yang digunakan tidak ada kutup kutup , sebaliknya apabila arus searah yang digunakan maka digunakan kutup kutup + dan - . Kondisi ini disebut polaritas. Terdapat dua jenis polaritas untuk pengelasan , yakni polaritas lurus , dimana elektroda bermuatan - , dan bahan induk bermuatan + , dan polaritas terbalik , dimana elektroda bermuatan + dan bahan induk bermuatan - . Skematik polaritas ditunjukkan Gambar 5 berikut.

Gambar 3. Polaritas arus listrik pada pengelasan SMAW

(sumber : Sriwidarto, 2001)

Pengelasan listrik SMAW dapat menggunakan polaritas lurus dan polaritas balik. Pemilihan polaritas ini tergantung pada bahan pembungkus elektroda, konduksi termal bahan induk, kapasitas panas dari sambungan dan lain sebagainya.

Bila titik cair bahan induk tinggi dan kapasitas panasnya besar sebaiknya digunakan polaritas lurus di mana elektrodanya di hubungkan dengan kutub negatif. Sebaliknya bila kapasitas panasnya kecil seperti pelat tipis, maka dianjurkan untuk menggunakan polaritas balik di mana elektroda dihubungkan dengan kutub positif. Untuk menurunkan penembusan, misalnya dalam pengelasan baja tahan karat austenit atau pengelasan pelapisan keras, sebaiknya elektroda dihubungkan dengan kutub positif.

4. Penetrasi atau penembusan

Untuk mendapatkan kekuatan sambungan yang tinggi diperlukan penembusan atau penetrasi yang cukup. Sedangkan besarnya penembusan tergantung kepada sifat-sifat fluks, polaritas, besarnya arus, kecepatan las dan tegangan (voltage) yang digunakan. Pada dasarnya makin besarnya arus las makin besar pula daya tembusnya. Sedangkan tegangan memberikan pengaruh yang sebaliknya yaitu makin besar tegangan makin panjang busur yang terjadi dan makin tidak terpusat, sehingga panasnya melebar dan menghasilkan penetrasi yang lebar dan dangkal.

Dalam hal tegangan ada pengecualian terhadap beberapa elektroda khusus penembusan dalam yang memang memerlukan tegangan tinggi. Pengaruh kecepatan sampai pada kecepatan tertentu naiknya kecepatan akan memperdalam penembusan, tetapi melampaui kecepatan tersebut peenmbusan akan turun dengan naiknya kecepatan.

Elektroda dibuat dengan karakter khusus, ada yang hanya menggunakan AC , ada yang menggunakan DC Polaritas lurus atau lazim disebut DCSP (Direct Current Straignt Polarity) atau juga disebut DCEN (Direct Current Electrode Negative), ada yang menggunakan DC Polaritas terbalik atau DCRP (Direct Current Reverse Polarity) atau juga disebut DCEP (Direct Current Electrode Positive) .

Pengaruh pengkutuban pada hasil las adalah pada penembusan lasnya (Gambar 6). Pengkutuban langsung akan menghasilkan penembusan yang dangkal sedangkan Pada pengkutuban terbalik akan terjadi sebaliknya. Pada arus bolak-balik penembusan yang dihasilkan antara keduanya.

Gambar 6. Penembusan las berdasarkan polaritas

(sumber : B4T Bandung, 2001)

Mesin las modern masa kini dikendalikan secara digital dan biasanya merupakan kombinasi antara SMAW dan GTAW . Mesin las dapat digerakkan oleh mesin diesel atau oleh transformer (inverter). Umumnya cakupan arus mesin las antara 20 hingga 500 Amper CC.DC (constant current), dengan tegangan antara 14 hingga 40 V, CV DC (constant voltage).

Transformer menggunakan arus masuk bolak balik bertegangan 220,380 atau 415 Volt untuk kemudian dirubah menjadi arus searah bertegangan 14 hingga 40 V.

5. Keselamatan Kerja Las SMAW

Keselamatan las yang dimaksud dalam jobsheet ini adalah keselamatan manusia, yakni pihak pelaksana dan pembantu pelaksana serta orang-orang yang berada di sekitar lokasi pengelasan. Untuk dapat terjaminnya keselamatan kerja las, maka perlu diperhatikan hal-hal yang berkaitan dengan bahaya-bahaya yang mungkin timbul dalam pekerjaan pengelasan.

Bahaya listrik
Bahaya Fume (debu/asap las)
Bahaya Radiasi
Bahaya lain, misalnya material panas akibat proses pengelasan dan bahaya spark atau spatter. Spatter ini akan menimbulkan bahaya terbakar bila terkena kulit yang tidak terlindungi atau menimbulkan bahaya api bila kontak dengan material yang mudah terbakar.

DAFTAR PUSTAKA

American Welding Society,Eighth Edition, Welding Technology Volume 1 1991

ASME Code Sect. IX, Welding Procedure Specification, 2001

Andrew D. Althouse, Modern Welding, The Good Heart Wilcox Company, Inc 1992, South Holland

Althouse, Turnquist. Bowditch, Bowditch, 1984, Modern Welding, The Goodheart-Willcox Company, Inc., Illinois.

George E.Totten, Steel Heat Treatment Handbook : Metallurgy and Technologies, CRC Press, USA, 2006.

Klas Weman, Welding process handbook,Woodhead Publishing Ltd, 2012

Sri Widarhto, Petunjuk Kerja Las, PT. Pradnya Paramita, Jakarta 2001.

Harsono Wiryosumarto, Prof, Dr, Ir, Teknologi Pengelasan Logam, PT.Pradnya Paramita, Jakarta, 2000.

Pertanyaan:

1. Apa yang dimaksud dengan las SMAW?

2. Sebutkan polaritas arus listrik pada pengelasan SMAW?