SMAW

Mesin Las

Mesin las ada dua macam, yaitu:
1. mesin las DC (Direct Current – mesin las arus searah)
2. mesin las AC (Alternating Current – mesin las arus bolak-balik)

Pemasangan kabel skunder, pada mesin las DC dapat diatur / dibuat menjadi DCSP (Direct Current Straight Polarity) atau DCRP (Direct Current Revers Polarity).

DCSP (Direct Current Straight Polarity)

Apabila kabel elektroda dihubungkan kekutub negatif mesin, dan kabel masa dihubungkan kekutub positif maka disebut hubungan polaritas lurus (DCSP). Pada hubungan DCSP, panas yang timbul, sepertiga memanaskan elektroda dan dua pertiga memanaskan benda kerja. Berarti benda kerja menerima panas lebih banyak dari elektroda.

DCRP (Direct Current Revers Polarity)

Apabila kabel elektroda dihubungkan kekutub positif mesin, dan kabel masa dihubungkan kekutub negative maka disebut hubungan polaritas terbaik (DCRP). Pada hubungan DCRP, panas yang timbul, dua pertiga memanaskan elektroda dan sepertiga memanaskan benda kerja. Berarti elektroda menerima panas yang lebih banyak dari benda kerja.

Kita dapat menggunakan DCRP dengan melihat keadaan yang bergantung pada :

• bahan benda kerja
• posisi pengelasan
• bahan dan salutan elektroda
• penembusan yang diinginkan

Pada mesin las AC, kabel masa dan kabel elektroda dapat dipertukarkan tanpa mempengaruhi perubahan panas yang timbul pada busur nyala.

Kelebihan menggunakan mesin DC :

• busur nyala stabil
• dapat menggunakan elektroda bersalut dan tidak bersalut
• dapat mengelas pelat tipis dalam hubungan DCRP
• dapat dipakai untuk mengelas pada tempat-tempat yang lembab dan sempit

Kelebihan menggunakan mesin AC :

• busur nyala kecil, sehingga memperkecil kemungkinan timbunya keropos pada rigi-rigi las
• perlengkapan dan perawatan lebih murah

Besar arus dalam pengelasan dapat diatur dengan alat penyetel, dengan jalan memutar handle menarik atau menekan, tergantung pada konstruksinya. Besar ampere yang dihasilkan mesin dapat dilihat pada skala ampere.

A. Penyetelan

Perangkaian yang baik diperlukan untuk mempermudah penyetelan kampuh terutama untuk benda-benda yang ukurannya besar. Selain itu kemungkinan perubahan bentuk yang terjadi akibat panas selama pengelasan berlangsung dapat dihindarkan / dikurangi. Untuk itu diperlukan terutama kelem C, pasak, baut, jembatan, rantai, dan lain-lain

Dalam memanjang kampuh, benda kerja harus dibiarkan supaya dapat memuai dengan bebas. Untuk menyetel / mengepas dua ujung plat yang telah dirol, atau plat datar dipergunakan kelem C, rantai, dan pasak. Untuk menyetel sambungan siku dipergunakan kelem siku dan pasak.

Menyetel dengan memakai baut dan kelem datar

Cara menyetel jarak kampuh (kampuh V terbuka/ V tertutup) dengan memakai baut. Cara menyetel/meluruskan sambungan dengan memakai pasak. Untuk mengatasi pelentingan pelat. Untuk menarik benda kerja ke posisi yang diinginkan dengan memakai baut, sebelum maupun selama mengelas. Cara menekan benda ke posisi yang diinginkan dengan memakai pasak, sebelum maupun selama mengelas.

B. Mengatur Tegangan

Pada mesin las modern, tegangan pengelasan dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Mesin las umumnya mempunyai tegangan 60 – 80 Volt sebelum terjadi busur nyala. Tegangan ini disebut tegangan terbuka atau tegangan atau tegangan pembakar. Bila busur nyala telah terjadi (sedang mengelas) maka tegangan turun menjadi 20 – 40 Volt. Ini dinamakan tegangan kerja. Tegangan kerja disesuikan dengan diameter elektroda.

Untuk elektroda: 1,5 – 5,5 mm tegangan kerja 20 – 30 Volt.
Untuk elektroda: 4,5 – 6,4 mm tegangan kerja 30 – 40 Volt.

C. Mengatur Ampere

Arus pengelasan ditentukan oleh diameter elektroda, tebal bahan, jenis elektroda dan posisi pengelasan. Pengaturan arus dilakukan dengan memutar handel atau knop. Arus pengelasan yang dipakai dapat dilihat/ dibaca pada skala arus, yang terdapat pada mesin las. Perkiraan arus yang dipakai untuk mengelas, dapat dilihat pada table yang tertera pada setiap bungkus elektroda, misalnya sebagai berikut:
diameter (mm) x panjang daerah polaritas arus elektroda (A)
2,6 x 350 45 – 95 AC atau DC

D. Menebalkan Permukaan

Menebalkan benda kerja yang telah aus (poros, bidang-bidang luncur dsb) dapat dilakukan dengan las. Untuk mencapai ukuran yang diperlukan, rigi-rigi las selanjutnya dikerjakan dengan menyekrap atau membubut. Untuk mencegah perubahan bentuk pada bidang datar, maka pengelasan dilakukan berurut dan bergantian pada kedua permukaannya.

E. Posisi - Posisi Pengelasan

Posisi pengelasan ada empat macam:
1. posisi dibawah tangan (lihat w, h)
2. posisi mendatar / horizontal (lihat q)
3. posisi vertical (lihat s)
4. posisi diatas kepala (lihat u)

Lebih lengkapnya klik posisi pengelasan

F. Membuat Rigi - Rigi

Sambungan terisi dengan rata, maka pada permukaan penyambungan diadakan pengayunan elektroda. Batas pemunduran elektroda dan kecepatan pengisian kawah normal. Batas pemunduran elektroda terlalu jauh, atau kecepatan pengisian terlalu lama, sehingga terjadi sambungan rigi-rigi yang tinggi. Batas pemunduran elektroda terlalu pendek atau waktu pengisian terlalu singkat, sehingga terjadi sambungan rigi-rigi yang rendah.

G. Menyambung Rigi - Rigi

Apabila elektroda habis sebelum sampai pada batas pengelasan, maka untuk menyambung kembali, diperlukan cara tertentu. Kualitas penyambungan tergantung pada:

• kondisi kawah yang akan disambung
• kecepatan penyambungan
• batas mundur elektroda

Sebelum penyambungan rigi-rigi dimulai, bersihkan terak sepanjang kira-kira 15 mm (bila ujung kawah masih pijar, penyambungan dapat dilakukan tanpa pembuangan terak).

Busur nyala dimulai 5 – 10 mm dari kanan kemudian elektroda digerakkan kekiri sampai mendekati rigi-rigi yang akan disambung. Kemudian teruskan pengelasan menurut arah yang diperlukan.

H. Mematikan Busur Nyala

Agar ujung akhir rigi-rigi las tidak keropos dan tidak terlalu rendah, maka untuk memutuskan atau melepaskan busur nyala dari benda kerja dibutuhkan teknik tertentu, seperti :

1. elektroda diangkat, lalu sedikit diturunkan, baru diayun keluar.
2. elektroda diangkat sedikit lalu diturunkan kembali sambil dilepas dengan mengayunkan kekiri atas.
3. diperlihatkan cara pelepasan elektroda yang salah.

I. Hasil Rigi - Rigi

Dengan melihat hasil rigi-rigi las dapat diketahui kesalahan-kesalahan pengelasan.

1. besar arus, kecepatan gerak elektroda dan jarak busur nyala normal.
2. besar arus, kecepatan gerak elektroda normal, tetapi jarak busur terlalu besar, sehingga terjadi sedikit percikan disekitar rigi-rigi. Selain itu penembusan dangkal.
3. jarak busur nyala dan kecepatan elektroda normal, tetapi arus terlalu besar sehingga banyak terjadi percikan disepanjang rigi-rigi. Garis-garis rigi-rigi meruncing.
4. kecepatan gerak elektroda normal, tetapi arus terlalu rendah sehingga rigi-rigi menjadi tinggi dan penembusan dangkal. Penyalaan elektroda sukar.
5. besar arus, busur nyala normal tetapi kecepatan jalan elektroda terlalu lambat. Rigi-rigi tinggi dan lebar.
6. besar arus, jarak busur nyala normal tetapi kecepatan jalan elektroda terlalu tinggi, sehingga bentuk permukaan rigi-rigi jelek. Penembusan juga dangkal.

J. Ayunan Elektroda

Untuk mendapatkan rigi-rigi yang lebih besar dan memperdalam penembusan, perlu mengayun elektroda.
lima macam ayunan.
Pengayunan ini terutama penting dilakukan pada pengelasan kampuh V, X, U dan sebagainya.
Cara 1 : tanpa ayunan, untuk pengelasan benda tipis.
Cara 2, 3 : ayunan setengah lingkaran dan ayunan gergaji, untuk pengelasan benda yang tebalnya sedang.
Cara 4, 5 : ayunan segi empat dan segi tiga, untuk pengelasan benda tebal.

K. Tinggi Awal Busur

Bila pengelasan dimulai dipinggir sekali, maka penembusan awal rigi-rigi sering kurang baik.
Untuk mengisi hal ini, maka titik awal pengalaan dimulai kira-kira 10 – 20 mm dari tepi kampuh yang akan dilas.
Elektroda dimundurkan mencapai tepi, lalu dikembalikan kearah lintasan yang diperlukan.
Jarak busur nyala ditinjau dari jenis salutan elektroda digolongkan sebagai berikut:
a. elektroda bersalut sedang, jarak busur = 0,7 d
b. elektroda bersalut tipis, jarak busur = 0,9 d
c. elektroda bersalut tebal (elektroda kontak), jarak busur = 0,8 d
d. elektroda bersalut sedang mengandung ferro, jarak busur = 0,8 d
catatan:
d = diameter kawat elektroda
d‾ = jarak busur nyala

L. Menyalakan Elektroda

Elektroda dapat dinyalakan dengan dua cara, yaitu:
1. cara sentakan
2. cara goresan
Pertama ialah elektroda diturunkan lurus sampai menyentuh benda kerja dan langsung diangkat (cepat) sampai jarak kira-kira 1x diameter elektroda.
Kemudian diturunkan sampai terjadi tinggi busur yang diinginkan (kira-kira 0,8 x diameter elektroda)

Kedua ialah seperti menggoreskan korek api. Setelah busur terjadi tinggi nyala dipertahankan kira-kira 0,8 kali diameter elektroda diatas bidang kerja.

Arah penggoresan dapat kekiri maupun kekanan
Pasanglah tameng, sebelum elektroda menyala.
Perpendekan elektroda, harus diikuti dengan penurunan tangan, agar sudut elektroda dan tinggi busur tetap dapat dipertahankan

M. Menjepit Elektroda

Sebelum bekerja, semua kelengkapan keselamatan kerja harus disiapkan.
Jepitlah ujung elektroda pada bagian yang tidak bersalut.
Elektroda harus dijepit dengan kuat pada tang.

Pengelasan SMAW

Pengelasan SMAW ( Shielded Metal Arc Welding )

SMAW adalah salah satu teknik pengelasan dengan menggunakan arus listrik berbentuk busur arus dan elektroda berselaput. Tipe-tipe lain dari pengelasan dengan busur arus listrik adalah submerged arc welding SAW, gas metal arc welding GMAW-MIG, gas tungsten arc welding G  dan plasmaarc.

Dalam proses pengelasan SMAW ini terjadi gas penyelimut ketika elektroda terselaput itu mencair, sehingga dalam proses ini tidak diperlukan tekanan/pressure gas inert untuk mengusir oksigen atau udara yang dapat menyebabkan korosi atau gelembung-gelembung didalam hasil las-lasan. Proses pengelasan terjadi karena arus listrik yang mengalir diantara elektroda dan bahan las membentuk panas sehingga dapat mencapai 3000 °C, sehingga membuat elektroda dan bahan yang akan dilas mencair.

Berdasarkan jenis arusnya, pengelasan ini dapat dibagi menjadi arus AC dan DC, dimana arus DC dibedakan atas Straight polarity - polaritas langsung dan Reverse polarity - polaritas terbalik. Sedang mesin lasnya terbagi atas dua jenis yaitu constant current - arus tetap dan constant voltage - tegangan tetap, dimana pada setiap pengelasan busur arus listrik jika terjadi busur yang membesar akan menurunkan arus dan menaikkan tegangan serta pada busur yang memendek akan meningkatkan arus dan menurunkan tegangan.

Untuk mendapatkan pengelasan yang baik, maka diharuskan :

• menggunakan elektroda yang tepat
• menggunakan jenis arus yang tepat
• menggunakan jenis polaritas yang tepat untuk arus DC
• menghindari gerakan pengelasan kiri kanan selama mengelas
• menggunakan bentuk busur arus yang pendek,  lakukan pengelasan secara mantap dan teratur
• laju pengelasan yang sesuai dengan kecepatan elektroda yang mencair.

Masalah-masalah yang sering timbul pada pengelasan busur arus adalah :

• elektrode membeku / pengelasan terhenti
• bentuk kampuh las yang jelek
• busur arus las yang jelek karena mengembang

Sedang selaput elektrode / fluks umumnya terbuat dari :

• serat kayu/sellulosa
• titanium oksida
• titanium +  senyawa basa
• Mn + Fe + Si
• Besi oksida
• CaCO3, yang akan membentuk jebnis-jenis elektrode berupa type : E, R, ER, EC, EW, B, RB, RG dan F.

Pemilihan elektrode ini berdasarkan :

• sifat dari bahan yang akan dilas
• posisi pengelasan
• tipe sambungan
• jumlah pengelasan
• kerapatan sambungan pengelasan
• jenis arus yang tersedia.

Mesin las AC

Mesin listrik dapat dikategorikan menjadi 2, yaitu mesin las AC dan mesin las DC. Mesin las AC biasanya berupa trafo las, sedangkan mesin las DC selain trafo yang dilengkapi dengan rectifier atau diode ( pengubah arus bolak balik menjadi arus searah ) biasanya menggunakan motor penggerak baik mesin disel atau motor bensin dan motor listrik. Mesin las AC yang menggunakan transformator atau trafo las.

Saat ini banyak digunakan mesin las DC karena DC mempunyai beberapa kelebihan dari pada mesin las AC, seperti misalnya busur stabil, polaritas dapat diatur.

Las DCSP ( Direct Current Straight Polarity ) atau Las Polaritas Lurus

Pengelasan polaritas lurus atau DCSP adalah pengelasan yang apabila material dasar atau material yang akan dilas disambungkan dengan kutub positif ( + ) dan elektrodenya disambungkan dengan kutub negatif ( - ) pada mesin las DC.

Dengan cara ini busur listrik bergerak dari elektrode ke material dasar sehingga tumbukan elektron berada di material dasar yang berakibat 2/3 panas berada di material dasar dan 1/3 panas berada di elektroda. Cara ini akan menghasilkan pencairan material dasar lebih banyak dibanding elektrodenya sehingga hasil las mempunyai penetrasi yang dalam, sehingga baik digunakan pada pengelasan yang lambat serta manik las yang sempit dan untuk pelat yang tebal. Las DCRP ( Direct Current Reversed Polarity) atau Las Polaritas balik.

Dengan proses pengelasan cara ini material dasar disambungkan dengan kutub negatif ( - ) dan elektrodenya disambungkan dengan kutub positif ( + ) dari mesin las DC, dan disebut DCRP sehingga busur listrik bergerak dari material dasar ke elektrode dan tumbukan elektron berada di elektrode yang berakibat 2/3 panas berada di elektroda dan 1/3 panas berada di material dasar.

Cara ini akan menghasilkan pencairan elektrode lebih banyak sehingga hasil las mempunyai penetrasi dangkal, serta baik digunakan pada pengelasan pelat tipis dengan manik las yang lebar.

Pengelasan Las AC ( Alternating Current ) atau Las Arus bolak balik Las listrik arus bolak balik tidak ada kutub positif dan negatif ( dua-duanya sama ) oleh sebab itu maka penyambungannya dibolak-balik hasilnya tetap sama. Masing masing kutub akan menerima panas 50 % dan akibatnya terjadi penetrasi normal .

Elektrode Las

Sebagian besar elektrode las SMAW dilapisi oleh lapisan flux, yang berfungsi sebagai pembentuk gas yang melindungi cairan logam dari kontaminasi udara sekelilingnya. Selain itu fluk berguna juga untuk membentuk terak las yang juga berfungsi melindungi cairan las dari udara sekelilingnya. Lapisan elektrode ini merupakan campuran kimia yang komposisisnya sesuai dengan kebutuhan pengelasan.

Menurut AWS (American Welding Society) elektrode diklasifikasikan dengan huruf E dan diikuti empat atau lima digit sebagai berikut E xxxx (x) . Dua digit yang pertama atau tiga digit menunjukan kuat tarik hasil las tiga digit menunjukan kuat tarik lebih dari 100.000 psi sedangkan dua digit menunjukan kuat tarik hasil lasan kurang dari 100.000 psi.

Sebagai contoh elektrode E 6013 mempunyai kuat tarik 60.000 psi (42 Kg/mm2 ). Sedangkan angka digit ketiga atau keempat bagi yang kuat tariknya lebih besar 100.000 psi ( 70 Kg/mm2 ) digit selanjutnya menujukan posisi pengelasan, apabila angkanya 1 berarti untuk segala posisi.pengelasan, angka 2 berarti las datar atau horizonta l dan angka 3 menunjukan untuk pengelasan datar saja. Digit yang terakhir menunjukan jenis dari campuran kimia dari lapisan elektrode.

Sumber

Posisi Pengelasan

Posisi pengelasan ada empat macam:
1. posisi dibawah tangan (lihat w, h)
2. posisi mendatar / horizontal (lihat q)
3. posisi vertical (lihat s)
4. posisi diatas kepala (lihat u)

Dibawah ini akan diuraikan cara pengelasan bagi masing-masing posisi


1. posisi dibawah tangan
Dari keempat posisi pengelasan tersebut, posisi bawah tanganlah yang paling mudah melakukannya. Oleh sebab itu untuk menyelasaikan setiap pekerjaan pengelasan sedapat mungkin diusahakan pada posisi dibawah tangan.
Penjelasan:
- pada gambar anda dapat melihat bagaimana seharusnya sudut-sudut elektroda pada berbagai macam kampuh.

Kemiringan elektroda 10 derajat – 20 derajat terhadap garis vertical kearah jalan elektroda.

- kampuh berimpit

- kampuh T

Tebal pelat tidak sama

2. posisi mendatar / horizontal
Pada posisi horizontal kedudukan benda dibuat tegak dan arah pengelasan mengikuti garis horizontal.

Posisi elektroda dimiringkan kira-kira 5o – 10o kebawah, untuk menahan lelehan logam cair, dan 20o kearah lintasan las (sudut jalan elektroda 70o).

Panjang busur nyala dibuat lebih pendek kalau dibandingkan dengan panjang busur nyala pada posisi pengelasan dibawah tangan.

Pengerukan benda kerja sering terjadi karena:
- busur nyala terlalu panjang
- ampere pengelasan terlalu tinggi
- kecepatan jalan elektroda terlalu lambat

Disini diperlihatkan dua macam ayunan yang umum dipakai pada sisi horizontal.

3. posisi vertical
Pada pengelasan vertical, benda kerja dalam posisi tegak dan arah pengelasan dapat dilakukan keatas/ naik atau kebawah/ turun.
Arah pengelasan yang dilakukan tergantung kepada jenis elektroda yang dipakai. Elektroda yang berbusur lemah dilakukan pengelasan keatas, elektroda yang berbusur keras dilakukan pengelasan kebawah.

Dalam mengelas vertical, cairan logam cenderung mengalir kebawah. Kecenderungan penetesan dapat diperkecil dengan memiringkan elektroda 10o – 15o kebawah (lihat gambar).

Untuk pengelasan keatas diperlukan pengayunan elektroda yang teliti dan tepat sehingga dapat diperoleh hasil rigi-rigi yang baik.

Arus pengelasan keatas, lebih kecil dari pada pengelasan kebawah.

Disini diperlihatkan beberapa macam ayunan elektroda mengelas posisi vertical.

Gambar A, bentuk ayunan elektroda bersalut sedang pada pengisian lapisan pertama pada kampuh-kampuh

Gambar B, bentuk ayunan elektroda bersalut tebal pada pengisian lapisan pertama

Gambar C dan D, bentuk ayunan elektroda bersalut sedang pada pengisian lapisan terakhir.

Macam-macam ayunan yang lain adalah:
Tiga macam ayunan untuk kampuh berimpit dan kampuh T
Ayunan untuk kampuh V
Keamanan:
Kenakanlah perlengkapan pengaman sebaik mungkin.

4. posisi diatas kepala
Posisi pengelasan diatas kepala, bila benda kerja berada pada daerah sudut 45o terhadap garis vertical, dan juru las berada dibawahnya.

Pengelasan posisi diatas kepala, sudut jalan elektroda berkisar antara 75o – 85o tegak lurus terhadap kedua benda kerja.

Busur nyala dibuat sependek mungkin agar pengaliran cairan logam dapat ditahan.

Ada dua jenis ayunan elektroda pada pengelasan diatas kepala. Pada umumnya ayunan elektroda hamper sama dengan ayunan elektroda pada posisi vertical.

Disini diperlihatkan kedudukan elektroda pada pengelasan kampuh T, kampuh berimpit, dengan pengisian rigi yang berlapis.

Pengisian lapis pertama, elektroda tidak perlu diayun. Lapis kedua, elektroda dapat diayun atau tanpa diayun.

Urutan pengisian dan sudut elektroda pada kampuh berimpit tegak.

Pengelasan diatas kepala ini sangat sukar dan berbahaya, sebab percikan logam banyak yang jatuh.

Keamanan:
Pakailah pelindung sarung tangan, sepatu tidak boleh ada yang koyak atau berlubang dan kantong-kantong (saku) tidak boleh terbuka.

Agar tangan lebih jauh dari percikan cairan logam, maka elektroda sering dibengkokkan dekat mulut elektroda.