bab 6 pengelasan pada beberapa jenis logam

Teknologi Pengelasan Laboratorium MetalurgiJurusan Teknik MesinUniversitas Andalas

BAB. 6. PENGELASAN BEBERAPA JENIS LOGAM

6.1. Pengelasan logam ferro

6.1.1. Pengelasan Besi.

Klasifikasi

Bahan logam ferro biasanya mengandung karbon antara 0 - 4,5% dan

dibagi dalam tiga kelompok yaitu besi (0- 0,O08%C), baja (0,008% - 2,0%C)

dan besi cor ( 2,0 - 4,5%C).

Di dalam besi kandungan karbon dan unsur paduan sangat rendah,

sehingga tidak dapat dikeraskan dengan pendinginan celup (Quench). Besi

yang digunakan dalam industri ada dua jenis yaitu besi tempa dan besi ingot.

Pada dasarnya kedua jenis besi ini mengandung kadar karbon yang sangat

rendah dan diproses dengan cara khusus untuk penggunaan tertentu. Besi

tempa mengandung terak silikat antara 2- 4%, sedangkan besi ingot adalah

besi murni.

Cara Pengelasan

a. Pengelasan Besi tempa

Pada dasarnya logam ini mudah dilas. Untuk menghindani penetrasi

yang terlalu dalam biasanya besi tempa dilas dengan busur elektroda

terbungkus dengan arus listrik dan kecepatan pengelasan rendah

Pada pelat tebal: untuk mendapatkan hasil pengelasan baik dilakukan

pembebasan tegangan dengan anil dengan suhu 370 °C hingga 420°C.

b. Pengelasan Besi ingot

Mempunyai kemurnian yang tinggi, butirnya homogen dan jarang

sekali terdapat zat penghasil gas. Karenanya besi ingot mempunyai sifat

mampu las yang baik. Cara pengelasan sama dengan besi tempa tetapi

diperlukan suhu pengelasan yang tinggi. Pemilihan elektoda sama dengan

baja lunak.

105


6.1.2. Pengelasan Baja karbon.

Klasifikasi.

Baja karbon adalah paduan besi dan karbon dengan sedikit Si, Mn, P, S

dan Cu. Sifatnya tergantung kepada kadar karbon. Baja karbon rendah (kadar

karbon 0,30% ). Baja karbon sedang (0,30 - 0,45% C). Baja karbon tinggi

(0,45 - 1,70% C). Kadar karbon semakin tinggi kekerasan dan kekuatan

semakin tinggi pula tetapi perpanjangan menurun (keuletan turun)

Tabel 6.1 Klasifikasi Baja Karbon(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 90)

6.1.2.1 Pengelasan Baja Karbon Rendah.

Baja karbon rendah yang juga disebut baja lunak dan banyak

digunakan untuk konstruksi umum. Baja karbon ini dibagi lagi menjadi baja

kill, baja semi-kill dan baja rim. Penamaannya didasarkan atas persyaratan

deoksidasi, cara pembekuan dan distribusi rongga (lubang halus) pada ingot

106


Tabel 6.2 Klasifikasi Baja Menurut Tingkat Deoksidasi

(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 90)

Sifat mampu las.

Sifat mampu las baja karbon rendah dipengaruhi adalah kekuatan takik

dan kepekaan terhadap retak las. Kekuatan takik pada baja karbon rendah

dapat dipertinggi dengan menurunkan kadar karbon (C) dan menaikan kadar

mangan (Mn). Suhu transisi dan kekuatan takik menjadi turun dengan

naiknya perbandingan harga Mn/C.

Gambar 6.1 Pengaruh perbandingan Mn/C terhadap kurva transisi


107


Baja karbon rendah mempunyai kepekaan retak las yang rendah dari

baja karbon yang lain atau baja paduan. Tetapi retak las pada baja ini dapat

mudah jika pelat tebal dengan sulfur tinggi

Cara pengelasan baja karbon rendah.

Dapat dilakukan dengan semua cara pengelasan dengan hasil baik jika

persiapannya sempurna dan persyaratannya dipenuhi, artinya baja karbon

rendah mudah dilas. Retak las pada pengelasan pelat tebal dapat dihindari

dengan pemanasan mula dan menggunakan elektroda hidrogen rendah.

6.1.2.2 Pengelasan Baja Karbon Sedang dan Tinggi.

Baja ini mengandung banyak karbon dan unsur lain yang dapat

memperkeras baja. Karena itu daerah pengaruh panas (HAZ ) mudah menjadi

keras jika dibandingkan dengan baja karbon rendah.

Gambar 6.2 Hubungan antara kekerasan Maksimum pada daerah HAZ dan kadar karbon dalam baja karbon


108


Sifatnya mudah menjadi keras ditambah dengan adanya hidrogen difusi

yang menyebabkan baja ini sangat peka terhadap retak las. Logam las

mempunyai keuletan rendah walaupun dengan logam isian sama dengan

logam induk.

Retak dapat dihindari dengan elektroda hidrogen rendah dan

pemanasan mula dengan suhu yang sangat tergantung pada kadar karbon atau

harga ekivalen karbon

Tabel 6.3 Suhu pemanasan mula baja karbon sedang dan tinggi(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 92)

Jika kekuatan las disarankan sama dengan kekuatan logam induk, maka

proses pengelasannya sukar dan pemilihan elektodanya betul-betul

diperhatikan.

109


Tabel 6.4 Rekomendasi pemilihan elektroda baja karbon sedang dan tinggi


Pengerasan daerah pengaruh panas (HAZ) dapat dikurangi dengan

pendinginan lambat (Post heating 600°C-650°C).

Pada pengelasan campuran antara baja karbon sedang dan tinggi, pada

permukaan kampuh las perlu diberi lapisan las terlebih dahulu dengan

menggunakan elektroda terbungkus tertentu. Pelapisan ini kadang-kadang

juga diperlukan dalam pengelasan baja yang sama.

110


Gambar 6.3 Prosedur pengelasan baja karbon sedangdan tinggi (Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 93)

6.1.3. Pengelasan Baja Cor

Klasifikasi

Komposisi kimia baja cor sama dengan baja rol. Beberapa unsur

ditambahkan untuk untuk tujuan tertentu

Tabel 6.5 Klasifikasi baja cor dan kandungan unsur paduan(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 94)

111


Tabel 6.6 Sifat Mekanik baja cor dan komposisi kimia(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 94)

Cara Pengelasan baja cor

Sama seperti pengelasan baja karbon atau baja paduan rendah dengan

komposisi kimia yang sama. Cara yang banyak dipakai adalah penggunaan las

busur terlindung, sedang untuk sambungan séderhana dapat dipakai las busur

rendam. Bila digunakan las busur terlindung, karena ketidakrataan sifat baja

cor maka dipilih elektroda hidrogen rendah. Sedangkan dengan busur rendam

digunakan fluks yang bersifat netral atau basa. Kawat las yang digunakan

adalah baja karbon rendah dengan kekuatan diatur oleh kandungan Mn.

Untuk menghindari pengerasan pada daerah pengaruh panas (HAZ) dan

untuk menghilangkan tegangan sisa pada pelat tebal, biasanya dilakukan

112


pemanasan awal, pemasan kemudian atau untuk las lapis banyak diusahakan

menahan “suhu pengelasan antara” sehingga pendinginan tidak terlalu cepat.

Tabel 6.7 Suhu pemanasan mula pada pengelasan baja cor (Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 95)

6.1.4 Pengelasan Besi Cor

Klasifikasi

Besi cor adalah paduan besi-karbon dengan kadar C lebih dari 2% dan

dan tambahan unsur seperti Si, Mn, P, S dsb. Untuk penggunaan tertentu

ditambah dengan Ni, Cr, dan Mo. Kekuatan besi cor pada umumnya lebih

rendah dari baja cor, tetapi beberapa besi cor tertentu kekuatannya menyamai

baja cor.

113


Tabel 6.8 Klasifikasi Besi Cor (Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 96)

114


Sifat Mampu Las Besi Cor

Sifat mampu las besi cor lebih rendah dari besi dan baja lainnya karena:

o Bila laju pendinginan terlalu cepat atau kadar sulfur dan oksigen yang

tinggi akan terbentuk besi cor putih yang keras, getas dan mudah patah.

o Persenyawaan C dan dan O2 akan membentuk gas CO sehingga terbentuk

rongga halus.

o Tegangan sisa yang terjadi pada sudut, rusuk atau tempat. perubahan

tebal menyebabkan retak mudah terjadi pada besi cor

o Bila dipanaskan terlalu lama grafit yang ada dalam besi cor menjadi

kasar, banyak berisi pasir dan rongga halus, sehingga elektroda tidak

mudah sesuai dengan BM.

Cara pengelasan besi cor.

Gambar 6.4 Proses pengelasan Besi Cor


Cara yang paling sering dipakai adalah pengelasan busur terlindung yang

masih dibagi lagi dalam tiga cara.

1. Pengelasan panas, dimana sebelum pengelasan yang sebenarnya

dilakukan pemanasan mula sampai 500o atau 600oC dengan elektroda

jenis besi cor.

2. Pengelasan sedang dengan suhu pemanasan mula tidak terlalu tinggi

dan digunakan elektroda jenis campuran Ni tinggi dan jenis baja

lunak.

3. Pengelasan dingin yaitu tanpa pemanasan mula logam induk.

115


Elektroda Untuk Besi Cor

Pemilihan elektroda didasarkan pada jenis dan sifat logam induk serta

kegunaan sambungannya.

Tabel 6.9 Sifat Elektroda Terbungkus pada Pengelasan Besi Cor


Tabel 6.10 Klasifikasi Elektroda Terbungkus untuk Pengelasan Besi Cor (Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 97)

116


Prosedur Pengelasan Besi Cor

o Bentuk alur: Dalam pembuatan alur harus diusahakan agar

dasarnya dibuat bulat. Besar sudut alur ditentukan dengan tujuan

untuk menghemat logam las dan memperhatikan penyusutan.

Gambar 6.5 bentuk alur pengelasan besi cor Besi Cor bila retak tidak

tembus


Gambar 6.6 Bentuk alur pengelasan besi cor Besi


o Pemanasan mula logam induk : Pemanasan mula tujuannya untuk

menghindari retak. Suhu pemanasan harus memperhatikan bentuk

lasan dan jenis elektroda yang digunakan.

o Prosedur pengelasan: Karena besi cor mempunyai sifat mampu las

yang rendah, dalam pengelasan diperlukan prosedur khusus.

Pengelasan untuk mereparasi lubang yang kecil dilakukan dengan

gerakan spiral mulai dari dasar alur

117


Gambar 6.7 Pengelasan Reparasi untuk Lubang Bentuk Kerucut Dangkal


Untuk menghindari pemanasan yang terlalu tinggi dan terjadinya

deformasi pada daerah las, panjang manik dan gerakan elektroda sebaiknya

kurang dari 50 mm dengan gerakan elektroda lurus. Bila pengelasan anyaman

tidák dapat dihindañ, maka gerakan elektroda dipercepat dengan lebar

anyaman kira-kira tiga kali garis tengah elektroda.

Pada pengelasan lurus atau reparasi dangkal dilas dengan satu atau dua

lapis saja, biasanya digunakan gerakan maju-lurus atau maju-mundur. Bila

garis lasannya panjang dikawatirkan terjadi deformasi maka digunakan

langkah simetri atau langkah loncat.

6.1.5 Pengelasan Baja Paduan Rendah

Klasifikasi

Sekelompok baja paduan yang mernpunyai kadar karbon sama dengan

baja lunak, tetapi ditambah sedikit unsur-unsur paduan. Dengan penambahan

unsur paduan, kekuatan baja meningkat tapi tidak mengurangi keuletan.

Kekuatan fatik, daya tahan terhadap korosi , ketahanan aus, ketahanan panas

menjadi lebik baik. Banyak dipakai untuk kapal, jembatan, roda kereta api,

tangki-tangki dsb.

118


Baja paduan rendah: tahan terhadap suhu rendah, kekuatan tinggi dan tahan

panas

o Baja Kuat.

Dibagi 2 kelompok yaitu: kelompok kekuatan tinggi dan ketangguhan

tinggi. Kelompok pertama mempunyai sifat mampu las baik karena

karbonnya rendah, digunakan untuk konstruksi las. Kelompok kedua

mempunyai ketangguhan dan sifat mekanik yang baik.

o Baja tahan suhu rendah

Kekuatan takik atau kekuatan tumbuk tinggi. Suhu transisi ketangguhan

rendah sehingga cocok untuk daerah bersuhu dingin dan untuk penyimpanan

gas yang dicairkan.

o Baja tahan suhu tinggi

Baja jenis ini yang terkenal adalah jenis paduan Cr-Mo yang tahan suhu

600oC . Disamping tahan suhu panas baja ini tahan asam dan mulur.

Prosedur pengelasan baja paduan rendah

Dengan menggunakan las busur elektroda terbungkus, las busur rendam dan

Las MIG.

Perubahan struktur: karena adanya pemanasan dan pendinginan

yang cepat daerah HAZ menjadi keras. Kekerasan tergantung pada

kecepatan pendinginan dan komposisi kimia

Retak Las: ada 3 faktor yang menyebabkannya:

• Komposisi kimia dari baja (Pcm)

• Hidrogen difusi pada daerah HAZ (H)

• Tegangan pada sambungan (K)

119


Dengan Rumus:

Pw = Pcm + H/60 + K/40000

Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+NU/6O+Cr/20+Mo/15+V/10+5B

K = Besarnya tegangan penahan (kg/mm2x mm)

H =Hidrogen difusi dalam logam

Penggetasan

Ketangguhan dan kekuatan logam las menurun jika masukan panas

yang tinggi. Diperlukan pembatasan masukan panas untuk jenis

material tertentu.

Baja BJ 60 (yang tidak dikeraskan HI = 90000 J/cm

Baja BJ 60 ( celup dan temper) HI= 70000J/cm

Baja BJ 70 dan BJ 80 (celup dan temper) HI= 50000J/cm

Gambar 6.8 Hubungan antara Sifat Mekanik dan Masukan panas pengelasan Baja BJ70 dan BJ80


120


6.1.6. Pengelasan Baja Tahan Karat

Klassifikasi

Tabel 6.11 Klasifikasi Baja Tahan Karat


Termasuk baja paduan tinggi yang tahan terhadap korosi, tahan suhu

tinggi dan rendah, ketangguhan dan sifat mampu potong yang cukup baik.

Baja tahan karat mempunyai sifat berbeda yang lebih baik dibanding baja

karbon maupun dengan baja paduan rendah.

Cara pengelasan baja tahan karat

Yang sering digunakan las elektroda terbungkus, las MIG, las TIG.

Kadang-kadang memakai las busur rendam, las sinar elektron dan las

resistansi listrik

Sifat mampu Las

Baja tahan karat jenis Martensit

Sifat mampu las kurang baik, maka diperhatikan:

• Berikan pemanasan mula sampai suhu antara 200 400°C, dan

ditahan jangan terlalu dingin.

121


• Setelah selesai pengelasan suhu ditahan antara 700 - 800°C

beberapa saat

Baja tahan karat jenis ferit

Sangat sukar mengeras, tetapi butirnya mudah menjadi kasar dan

menyebabkan ketangguhan dan keuletannya menurun. Lakukan pemanasan

mula antara 70-100°C untuk menghindari retak dingin dan pendinginan dari

600 ke 400°C harus cepat untuk menghindari penggetasan

Baja tahan karat jenis austenit

Sifat mampu las lebih baik dari kedua di atas, tetapi karbida chrom bisa

mengendap di antara dan butir menurunkan sifat tahan karat serta sifat

mekaniknya

Gambar 6.8 Endapan Antar Butir Karbida Chrom baja tahan karat 18-8(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 112)

122


Gambar 6.8 Retak panas pada pengelasan SUS 43(Source: Teknologi Pengelasan Logam hal 113)

Terjadinya retak seperti di atas, dapat dikurangi jika austenit

mengandung sebesar 4% ferit. Pengelasan baja tahan karat austenit

hendaknya:

Tanpa pemanasan mula dan hindari masukan panas yang tinggi

sehingga tidak terjadi pengendapan antar butir karbida chrom.

Sebaiknya digunakan elektroda jenis Nb, Ti atau karbon rendah (C

kecil dari 0,03%) Dipilih elektroda yang menghasilkan struktur logam

las pada daerah aman. (lihat diagram Schaeffler)

123


Gambar 6.9 Diagram Schaeffler

6.2. Pengelasan logam Non Ferro

6.2.1. Pengelasan Aluminium

Aluminium dapat dikelompokkan sebagai

a. Aluminium yang dapat dilakupanaskan

b. Aluminium yang tidak dapat dilakupanaskan

Seri Aluminium:

Seri 1000 aluminium murni

Seri 2000 Paduan Al-Cu

Seri 3000 Paduan Al-Mn

Seri 4000 Paduan Al-Si

Seri 5000 paduan Al-Mg

Seri 6000 paduan Al-Mg-Si

Seri 7000 paduan Al-Zn

124


Sifat Mampu las Al

Al punya daya hantar yang listrik tinggi

Sangat mudah bereaksi dengan O2 menjadi Al2O3

Koefisien muai yang tinggi sehingga mudah terdistorsi

Pengaruh H2 terhadap batas kelarutan Al retak halus

Berat jenisnya rendah (2,7 gr/cc), slag tidak mengapung

Viskositas rendah fluiditas tinggi penetesan logam las (hati-

hati untuk sambungan renggang)

Proses pengelasan : TIG atau MIG dengan pelindung gas mulia

6.2.2. Pengelasan Titanium dan paduanya

Jenis Titanium dan alloys

1. Titanium murni

2. Titanium Paduan - - Titanium (HCP)

- - Titanium (BCC)

- Titanium Eutektik

Sifat mampu las

1. Titanium dan paduan sangat sensitif terhadap unsur C, N dan H

untuk membentuk Karbida, Nitrida dan Hidrida (fasa getas),

sehingga hanya dapat dilas dengan TIG atau MIG dengan

persyaratan gas pelindung yang ketat bahkan setelah dilas.

2. Titanium sangat reaktif terhadap O2 untuk membentuk oksida yang

sangat stabil

125

bab 6 pengelasan pada beberapa jenis logam

Documents