LAS SMAW

PROSES  LAS SMAW

1.      Tujuan

Memahami prinsip kerja dari las SMAW (Shileded Metal Arc Welding) dan fungsi bagian-bagian dari perlatan las SMAW serta keselamatan kerja las SMAW dengan benar dan aman.

2.      Dasar Teori

a.      Proses Las SMAW

Proses pengelasan SMAW yang umummnya disebut Las Listrik adalah proses pengelasan yang menggunakan panas untuk mencairkan material dasar dan elektroda. Panas tersebut ditimbulkan oleh lompatan ion listrik yang terjadi antara katoda dan anoda (ujung elektroda dan permukaan plat yang akan dilas ). Panas yang timbul dari lompatan ion listrik ini besarnya dapat mencapai 4000^o sampai 4500^o Celcius. Sumber tegangan yang digunakan ada dua macam yaitu listrik AC ( Arus bolak balik ) dan listrik DC ( Arus searah ). Proses terjadinya pengelasan karena adanya kontak antara ujung elektroda dan material dasar sehingga terjadi hubungan pendek dan saat terjadi hubungan pendek tersebut tukang las (welder) harus menarik elektrode sehingga terbentuk busur listrik yaitu lompatan ion yang menimbulkan panas. Panas akan mencairkan elektrode dan material dasar sehingga cairan elektrode dan cairan material dasar akan menyatu membentuk logam lasan (weld metal). Untuk menghasilkan busur yang baik dan konstan tukang las harus menjaga jarak ujung elektroda dan permukaan material dasar tetap sama. Adapun jarak yang paling baik adalah sama dengan diameter elektroda yang dipakai.

Adapun besarnya panas/temperatur (H) yang dapat melelehkan sebagian bahan merupakan perkalian antara tegangan listrik (E) dangan kuat arus (I) dan waktu (t) yang dinyatakan dalam satuan panas joule seperti rumus dibawah ini :

H = E x I x t

dimana :

H = panas (joule)

E = tegangan listrik (volt)

I = kuat arus (amper)

t = waktu (detik)

Gambar 1. Proses pengelasan SMAW

b.      Peralatan

Perlengkapan yang diperlukan untuk proses pengelasan SMAW adalah peralatan yang paling sederhana dibandingkan dengan proses pengelasan listrik yang lainnya. Adapun perlengkapan las SMAW adalah : transformator DC/AC, elektroda, kabel massa, kabel elektroda, connectors, palu cipping, sikat kawat dan alat perlindungan diri yang sesuai.

Gambar 2. Skema peralatan las SMAW

-          Sumber Tegangan (power source)

Sumber tegangan diklasifikasikan sebagai mesin las AC dan mesin las DC, mesin las AC biasanya berupa trafo las, sedangkam mesin las DC selain trafo juga ada yang dilengkapi dengan rectifier atau diode (perubah arus bolak balik menjadi arus searah) biasanya menggunakan motor penggerak baik mesin diesel, motor bensin dan motor listrik. Gambar 3. adalah mesin las DC, saat ini banyak digunakan mesin las DC karena DC mempunyai beberapa kelebihan dari pada mesin las AC yaitu busur stabil dan polaritas dapat diatur. Gambar 3. adalah mesin las AC yang menggunakan transformator atau trafo las.

Gambar 3. Mesin las DC

Gambar 4. Mesin las AC

   

-          Kabel masa dan kabel elektoda (ground cable and electrode cable)

Kabel masa dan kabel elektroda berfungsi menyalurkan aliran listrik dari mesin las ke material las dan kembali lagi ke mesin las. Ukuran kabel masa dan kabel elektroda ini harus cukup besar untuk mengalirkan arus listrik, apabila kurang besar akan menimbulkan panas pada kabel dan merusak isolasi kabel yang akhirnya membahayakan pengelasan.

Sesuai dengan peraturan, kabel di antara mesin dan tempat kerja sebaiknya sependek mungkin. Menggunakan satu kabel (tanpa sambungan) jika jaraknya kurang dari 35 kaki. Jika memakai lebih dari satu kabel, sambungannya harus baik dengan menggunakan lock-type cable connectors. Sambungan kabel minimal 10 kaki menjauhi operator.

Gambar 5. Kabel elektroda

-          Pemegang  elektroda dan klem masa (holder and claim masa)

Pemegang elektrode berguna untuk mengalirkan arus listrik dari kabel elektrode ke elektrode serta sebagai pegangan elektrode sehingga tukang las tidak merasa panas pada saat mengelas. Klem masa berguna untuk menghubungan kabel masa dari mesin las dengan material biasanya klem masa mempunyai per untuk penjepitnya. Klem ini sangat penting karena apabila klem longgar arus yang dihasilkan tidak stabil sehingga pengelasan tidak dapat berjalan dengan baik.

Gambar 6. Pemegang elektroda dan klem masa

-          Palu las dan sikat kawat (chipping hammer and wire brush)

Palu Ias digunakan untuk melepaskan dan me­ngeluarkan terak las pada logam Ias (weld metal) dengan jalan memukul­kan atau menggoreskan pada daerah lasan_.  Berhati-hatilah membersihkan terak Ias dengan palu Ias karena kemungkinan akan memercik ke mata atau ke bagian badan lainnya. Jangan membersihkan terak las sewaktu terak las masih panas/merah. Sikat kawat dipergunakan untuk :

·      membersihkan benda kerja yang akan dilas

·      membersihkan terak las yang sudah lepas dari jalur las oleh pukulan palu las.

Gambar 7. Palu las

Gambar 8. Sikat kawat

c.       Karakteristik Listrik (Electrical Characteristic )

Sumber arus listrik dinyatakan dalam arus AC atau DC. Jika DC, polaritasnya juga harus ditentukan. Untuk menentukan sumber arus listrik apa dan polaritas yang mana yang dipakai perlu diperhatikan beberapa hal sebagai berikut.

Arus DC (direct current)

- Aliran                  : Continue pada satu arah, jadi busur nyala steady.

- Voltage drop       : Sensitif terhadap panjang kabel, kabel sependek mungkin.

- Current                : Dapat dipakai untuk arus kecil dengan diameter elektrode                                        kecil.

- Elektrode                        : Semua jenis elektrode dapat dipakai.

- Arc Starting        : Lebih mudah, terutama untuk arus kecil.

- Pole                     : Dapat dipertukarkan.

- Arc bow              : Sensitif terhahap bagian-bagian pada ujung-ujung, sudut-                                         sudut atau bagian yang banyak lekuk-lekuknya.

Arus AC (Alternating Current)

- Voltage drop       : Panjang kabel tidak banyak pengaruhnya.

- Current                : Kurang cocok untuk low current

- Elektrode                        : Tidak semua jenis elektrode dapat dipakai

- Arc Starting        : Lebih Sulit terutama untuk diameter elektrode kecil.

- Pole                     : Tidak dapat dipertukarkan.

- Arc bow              : Tidak merupakan masalah.

Polaritas Lurus

Apabila material dasar atau material yang akan dilas disambung kan dengan kutup positip ( + ) dan elektrodenya disambungkan dengan kutup negatip ( - ) pada mesin las DC maka cara ini disebut pengelasan polaritas lurus atau DCSP (Direct Current Straight Polarity), ada juga yang menyebutkan DCEN. 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.

Polaritas Balik

Dengan proses pengelasan cara ini material dasar disambungkan dengan kutup negatip ( - ) dan elektrodenya disambungkan dengan kutup positip ( + ) dari mesin las DC, dan disebut DCRP ( Direct Current Reversed Polarity) ada juga yang menyebutkan DCEP. 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.

Gambar 7. Polaritas lurus dan balik pada las SMAW

d.            Elektroda (electrode)

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 .

Tabel 1. Macam-macam jenis selaput (fluks)

Angka Keempat	Jenis Selaput (Fluks)	Arus Pengelasan
0	Natrium selulosa, Oksida besi tinggi	DC+
1	Kaliunm – Selulosa tinggi	AC,DC+
2	Natrium – Titania tinggi	AC,DC-
3	Kalium – Titania tinggi	AC,DC+
4	Serbuk besi, Titinia	AC,DC±
5	Natrium – Hydrogrn rendah	DC+
6	Kalium – Hydrogen rendah	AC,DC+
7	Serbuk besi, Oksida besi	AC,DC+
8	Serbuk besi, Hydrogen rendah	AC,DC+

e.             Penyalaan Busur

Ada dua metode dasar yang dipergunakan untuk memulai pnyalaan busur yaitu metode menggores (striking) dan metode memuku (tapping). Penyalaan busur dimulai dengan dengan adanya hubungan pendek antara ujung elektroda dan permukaan benda kerja.

Gambar 8. Penyalaan busur dengan metode menggores (striking)

Pada metode striking elektroda disentukan ke permukaan benda kerja dengan menggores yang gerakannya mirip seperti penyalaan korek api. Begitu elektroda menyentuh permukaan kerja menggasilkan busur yang tidak stabil, oleh karena itu harus dijaga jarak antara ujung elektroda dan permukaan benda kerja sama dengan diameter elektroda yang dipakai.

Gambar 8. Penyalaan busur dengan metode mengetuk (tapping)

Pada metode mengetuk elektroda di posisi vertikal tegak lurus dengan permukaan benda kerja. Penyalaan busur dimulai dengan mengetuk atau melambungkannya di atas permukaan benda kerja, begitu elektroda menyentuh permukaan kerja menggasilkan busur yang tidak stabil, oleh karena itu harus dijaga jarak antara ujung elektroda dan permukaan benda kerja sama dengan diameter elektroda yang dipakai.

Jika penarikan elektroda untuk membuat jarak antara elektroda dan benda kerja terlambat maka cairan logam akan cepat membeku sehingga elektroda lengket pada benda kerja. Apabila elektroda sulit dilepas dari benda kerja maka segera matikan mesin dan lepaskan elektroda dari benda kerja. Jangan  pernah lepaskan helm atau topeng las  selama ada kemungkinan elektroda bisa menghasilkan busur.

f.             Parameter pengelasan

·         Diameter elektroda

Diameter elektroda yang dipakai dalam pengelasan SMAW sangat mempengaruhi besar kecilnya amper yang dipakai. Hal tersebut berhubungan  dengan laju peleburan atau laju penimbunan (fusion rate/deposition rate) dan kedalaman penetrasi (penetration). Biasanya pada elektrode yang akan dipakai sudah direkomendasikan batasan besarnya amper, posisi pengelasan dan polaritas yang dipakai.

·         Amper

Penggunaan amper selama proses pengelasan sangat bergantung pada besar kecilnya diamter elektroda yang dipakai. Perusahaan pembuat elektroda sudah menetapkan besar kecilnya amper yang dipakai, informasi besarnya amper yang dipakai biasanya ditemukan pada bungkus elektroda.

Misalnya, amaper yang dianjurkan untuk elektroda tertentu adalah 90-100 ampere, pada pelaksanaan latihan biasanya akan menetapkan besarnya amper di pertengahan antara kedua batas tersebut, yaitu di 95 ampere. Sesudah mulai mengelas, pengeturan amper kembali dilakukan sampai hasilnya baik.

Amper yang terlalu besar dapat mengakibatkan

·         Elektroda terlalu panas, dapat merusak kestabilan fluks

·         Lebar cairan las terlalu besar

·         Perlindungan cairan las tidak maksimal, dapat mengakibatkan logam lasan berpori (porosity)

·         Besar kumungkinannya terjadi undercut

·         Terak (slag) sukar dibersihkan

Amper yang terlalu kecil dapat mengakibatkan

·         Penyalaan busur sulit dan lenket-lengket

·         Peleburan terputus-putus akibat dari busur yang tidak stabil.

·         Peleburan base metal dan elektrode jelek dan terjadi slag incluision

·         Kecepatan pengelasan (welding speed)

Kecepatann pengelasan adalah laju dari elektroda pada waktu proses pengelasan. Kecepatan maksimum mengelas sangat bergantung pada ketrampilan juru las (welder), posisi, jenis elektroda dan bentuk sambungan.

Biasanya, kalau kecepatan pengelasan terlalu cepat, logam lasan menjadi dingin terlalu cepat, menyebabkan bentuk deposit las menjadi kecil dengan puncak yang runcing. Sebaliknya, jika kecepatan perjalanan terlalu lambat, deposit las bertumpuk-tumpuk menjadi terlalu tinggi dan lebar. Kecepatan yang sesuai adalah bila menghasilkan deposit las baik, dengan tinggi maksimal sama dengan diameter elektoda dan lebar tiga kali diameter elektroda.

Gambar 9. Bentuk-bentuk deposit las dan penyebabnya

·         Sudut elektroda (Electrode angle)

Sudut elektroda adalah sudut posisi/kedudukan elektroda terhadap benda kerja pada saat pengelasan. Perubahan sudut elektroda yang sangat ekstrim mempengaruhi bentuk deposit las, oleh karena itu sudut elektroda sangat penting dalam proses pengelasan.  Sudut elektroda terdiri atas dua posisi, yaitu sudut kerja (work angle) dan sudut arah pengelasan (travel angle).

Sudut kerja adalah sudut yang terbentuk dari garis horisontal tegak lurus terhadap arah pengelasan. Sudut arah pengelasan adalah sudut pada arah pengelasan terhadap garis vertikal dan mungkin berubah dari 15 hingga 30 derajat.

Gambar 10. Sudut elektroda

g.            Keselamatan kerja las SMAW

Busur listrik bukan merupakan barang yang berbahaya asal aturan keamanannya di taati. Berikut ini aturan keselamatan kerja yang harus diketahui dan ditaati oleh praktikan :

1. Radiasi dari busur sangat berbahaya terhadap mata, busur mengeluarkan sinar infra merah dan ultra violet yang dapat merusak mata dan kulit. Helm las yang dilengkapi dengan kaca gelap dapat melindungi mata dan Apron melindungi kulit dari sengatan sinar.

2. Percikan las yang panas akan berbahaya bila kena tangan dan kaki terbuka begitu juga dengan sepatu yang mudah terbakar. Oleh sebab itu sarung tangan dari kulit, dan penutup dada dari kulit serta sepatu dari kulit dianjurkan dipakai pada waktu mengelas.

3. Hindari menggoreskan elektrode pada material yang akan dilas apabila didekat kita ada orang lain yang tidak menggunakan penutup mata penahan sinar busur listrik.

4. Asap pengelasan dapat membahayakan orang yang menghirupnya oleh sebab itu ventilasai pada waktu mengelas harus terbuka .

5. Tersengat listrik kemungkinan dapat terjadi, hati hati jangan sampai lantai, sarung tangan basah dan gunakan peralatan yang terisolasi.

6. Bahaya tersengat panas juga merupakan hal yang harus dihindari oleh karena itu hindari memegang benda yang dilas dengan tangantanpa sarung tangan.

h.            Peralatan keselamatan kerja las SMAW

Pengunaan alat perlindungan diri untuk pekerjaan las wajib dipakai setiap praktikan, adapun peralatan keselamatan kerja las SMAW yang sesuai adalah :

1.      Helm Las / Topeng Las dengan kaca

2.      Sarung tangan kulit panjang

3.      Penutup dada (apron)

4.      Sepatu k ulit (safety shoes)

Gambar 10. Perlindungan maksimum untuk pekerjaan las SMAW