Tugas 1_1606827630_talitha Arista Nia.docx

UNIVERSITAS INDONESIA

TUGAS 1 PENYAMBUNGAN MATERIAL

TALITHA ARISTA NIA 1606827630 PENYAMBUNGAN MATERIAL - 01

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL DEPOK FEBRUARI 2019

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

1) Jelaskan definisi pengelasan menurut AWS atau British Standard dan berikan perbedaan utama antara welding, brazing, dan soldering secara umum! 

Menurut British Standard, pengelasan adalah penyambungan dua atau lebih material dalam keadaan cair atau plastis dengan menggunakan tekanan atau panas atau keduanya. Logam pengisi dengan temperatur lebur sama dengan logam induk tidak dapat digunakan dalam proses penyambungan tersebut. (British Standard Institution 1983: BS 499: Part 1).



Menurut AWS, pengelasan adalah penyambungan dari logam atau non logam yang dihasilkan dengan memanaskan material hingga temperature las, dengan atau tanpa menggunakan tekanan (pressure), atau hanya tekanan, dengan atau tanpa menggunakan logam pengisi. (American Welding Society 1989 Welding Handbook Vol.1 8th ed.)



Perbedaan antara Welding, Brazing, dan Soldering secara umum No.

Welding

Brazing

1.

Menggabungkan

Soldering

dua Dapat menggabungkan dua Menggabungkan dua

logam atau polimer jenis logam teromplastik, yang sama

yang

berbeda material logam yang

menggunakan

logam berbeda, dengan filler

pengisi (filler, alloy) yang yang menyatukan

dua

bersifat

logam konduktor

tersebut. 2

Titik leleh filler = Titik Titik leleh filler < Titik Titik leleh filler < leleh

base

sehingga

metal, leleh base logam, jadi yang Titik keduanya meleleh hanya filler saja

meleleh

logam,

leleh

base

jadi

yang

meleleh hanya filler saja

3

Temperatur

yang Temperatur yang digunakan Temperatur

digunakan 3800˚C pada 600˚C daerah lasan.

pada

brazing.

sambungan digunakan pada

yang 450˚C

sambungan

brazing. 4.

Untuk benda

penyambungan, Benda kerja

dipanaskan

kerja

dipanaskan, Benda

kerja

tidak

harus namun dibawah temperature perlu dipanaskan. hingga lelehnya.

2

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

temperatur lelehnya. 5

Sifat mekanik dari base Dapat

merubah

sifat Tidak ada perubahan

logam pada daerah lasan mekanik dari sambungan, sifat mekanik setelah dapat

berubah

pemanasan

akibat namun tidak begitu parah

disambung.

dan

pendinginan. 6

Daerah sambungan las Daerah sambungan brazing Daerah adalah

yang

sambungan

terkuat kekuatannya lebih rendah soldering

paling

untuk menahan beban. dari daerah sambungan las lemah Kekuatan daerah lasan namun biasanya lebih kuat dari daerah base logam.

lebih

kuat

diantara

dari brazing dan welding,

smabungan dan tidak digunakan

soldering. Dapat digunakan untuk untuk

menahan

hingga batas tertentu.

beban beban.

menahan Sambungan

digunakan

untuk

membuat

kontak

elektrik antara dua material

berjalan

dengan baik. 7

Dibutuhkan

perlakuan Tidak dibutuhkan perlakuan Tidak

panas menghilangkan

untuk panas.

dibutuhkan

perlakuan panas.

efek

yang tidak diinginkan setelah proses welding.

2) (a) Jelaskan perbedaan antara proses pengelasan dan proses casting pada umumnya. 

Welding adalah teknik penggabungan dua logam agar memilki sifat dan kekuatan yang dibutuhkan. Pada proses ini, filler dan sebagian kecil dari part yang akan disambungkan dilelehkan di sepanjang antarmuka, dan memungkinkan lelehan logam mengalir bersama, dan membuat kedua logam menyatu dengan kuat.

3

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material



2019

Sedangkan casting adalah teknik pembentukan logam, dimana logam dilelehkan seluruhnya dalam bentuk cairan dan dituang ke cetakan tertentu. Pada proses ini, lelehan logam tidak boleh menyatu dengan cetakan.

No

Pengecoran

Pengelasan

1

Tidak boleh ada ikatan yang terjadi Harus ada ikatan antara satu material antara cairan logam dengan cetakan

dengan material yang lain yang hendak disambungkan

2

Tidak kembali

ada

masukan setelah

energi cairan

panas Masukan panas harus dilakukan secara logam terus

menerus

karena

gradien

dituangkan ke dalam cetakan

temperaturnya sangat tinggi

3

Relatif lama waktu pembekuannya

Lebih cepat membeku

4

Permukaan hasil coran cenderung lebih Permukaan hasil lasan lebih konstan kasar

dan halus

(b) Melalui sisi teknik dan sisi ekonomi, jelaskan keuntungan dan kerugian untuk pemilihan proses penyambungan pada suatu pelat baja yang menggunakan proses antara: pengelasan, mechanical joining, adhesive bonding dan brazing/soldering, bila dilihat dari kuantitas material yang dipakai dan arah tegangan (stress direction). Welding

Mechanical

Adhesive

Joining

Bonding Cukup tinggi

Tinggi

Paling besar

Besar

Cukup besar

Tumpang

Tumpang tindih

Tumpang tindih

Cukup murah

Biaya tergantung kesulitan

Kekuatan

Paling

Paling

sambungan

tinggi

lemah, dapat

Brazing - Soldering

dilepas kembali Konsentasi

Hampir

tegangan

tidak ada

Dimensi

Sejajar

sambungan Harga

tindih Palingmahal Paling murah

4

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

pengerjaan dan alat yang dibutuhkan, lebih murah dari

welding

karena

pemakaian energinya lebih kecil.

Keuntungan dan kerugian masing-masing proses: 

Welding Keuntungan:  Ikatan yang terjadi kuat  Dapat diaplikasikan di daerah yang berbahaya (bawah air, lingkungan teradiasi, dll)  Biaya tergantung seberapa hal yang perlu diperbaiki/dilakukan Kekurangan:  Material yang dilas mengalami perubahan struktur mikro karena pengaruh panas  Lebih rentan korosi karena terdaoat cacat-cacat secara mikroskopis maupun makroskopis



Mechanical Joining Keuntungan:  Bonding dapat dilepas untuk perubahan struktur atau untuk perawatan  Tidak mengubah mikrostruktur logam yang akan disambungkan  Biaya murah Kekurangan:  Tegangan akan terkonsentrasi pada bagian yang di fastening (pada titik sambungan)  Jika dibiarkan di alam bebas sambungan dapat berinetarksi dengan moisture, udara, air, yang menyebabkan korosi dan tegangan sisa



Brazing dan soldering Keuntungan  Logam yang berbeda dapat disambungkan  Sambungan dapat dibuat permanen atau sementara

5

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

 Biaya tergantung kesulitan dalam pengerjaan dan alat yang dibutuhkan, lebih murah dari welding karena pemakaian energinya lebih sedikit. Kerugian:  Kekuatan tegangan terdapat pada kekuatan geser sehingga tidak merata ke semua arah.

Pertimbangan berdasarkan kuantitas material yang dipakai dan arah tegangan: Jika dilihat dari kuantitas material dan arah tegangan, akan lebih murah dengan adhesive bonding karena cost nya cukup murah namun kekuatan sambungannya cukup tingg. Jika ingin produksi banyak dan dibutuhkan pasang ulang/repair, dapat digunakan mechanical joining karena biaya lebih rendah, ikatan bisa dibongkar pasang namun cukup kuat. Jika menginginkan sambungan dalam keadaan permanen dan umur pakai panjang, dapat digunakan welding atau brazing, namun harganya lebih mahal.

3) Berikan empat (4) kelebihan dan empat (4) kerugian dari proses SAW submered arc welding), bila dibandingkan dengan proses SMAW (manual metal arc welding) SAW / Submerged Arc Welding menggunakan fluks sehingga menutup busur listrik. Keunggulan dan kelemahan SAW dibandingkan SMAW antara lain:

Kelebihan proses SAW dibandingkan Kelemahan proses SAW dibandingkan SMAW

SMAW

Energi tinggi, produktivitas tinggi

Energi relatif lebih besar  cost lebih besar dibandingkan SMAW

Tidak ada bahaya cahaya (spark smoke) ke Hanya arah pekerja, karena tertutup fluks

untuk

posisi

pengelasan

horizontal/datar

Penetrasi tinggi (dalam), hasil lebih halus Peralatan relatif mahal, kompleks dan tidak dan kontinu

portabel

Kecepatan las relatif tinggi karena heat Hasil welding sulit untuk diprediksi secara concentraton, dan heat concentration ini akurat meminimalisir distorsi

6

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

4) Kalimat di bawah ini, yang menjelaskan las MAG (metal active gas) memilki kesalahan dalam kalimat dalam kurung (). Mohon untuk memperbaiki kalimat tersebut. (a) Dalam kasus pengelasan yang menggunakan gas pelindung (GMAW) yang menggunakan campuran antara argon dengan 20% dari gas CO2, modus transfer logam menjadi spray transfer (ketika kecepatan pengelasan lebih tinggi dari nilai kritis tertentu). Jawaban: Dalam kasus pengelasan yang menggunakan gas pelindung (GMAW) yang menggunakan campuran antara argon dengan 20% gas CO2, modus transfer logam menjadi spray transfer ketika tegangan dinaikan dari tegangan minimum yang dibutuhkan. (b) Di bandingkan dengan penggunaan 100% gas CO2 dalam proses MAG (GMAW) dimna parameter pengelasannya sama, MAG pengelasan dengan menggunakan gas campuram dari 80% argon dan 20% CO2 memiliki (manik yang lebih besar, tetapi dengan mudah terjadi sputter (puncaran logam cair yang keluar dari weld metal)) Jawaban: Dibandingkan dengan menggunakan 100% gas CO2 dalam proses MAG (GMAW) dimana parameter pengelasannya sama, MAG pengelasan dengan menggunakan gas campuran dari 80% argon dan 20% CO2 memilki manik yang lebih kecil, hamper tak terbentuk sputter (puncratan logam cair yang keluar dari weld metal).

5) Sebutkan setidaknya tiga (3) fitur penting dari TIG welding (GTAW), bila dibandingkan dengan proses SMAW. TIG (Tungsten Inert Gas)

SMAW

Merupakan proses dimana busur listrik Merupakan panas yang ditimbulkan oleh tercipta antara elektroda tungsten yang busur terumpan dan benda kerja.

listrik

melebur

menghasilkan

logam

ujung

elektroda

pengisi

yang

dalam

bentuk

didepositkan ke benda kerja. Karakteristik: 1. Elektrodanya

Karakteristik: tidak

terbuat dari tungsten

meleleh

karena 1. Elektrodanya

berada

batangan

2. Kawat pengisi diumpan secara manual 2. Panjang elektroda terbatas

7

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

atau mesin

2019

3. Panas ditimbulkan oleh busur listrik yang

3. Busur listrik terbentuk antara elektroda

melebur ujung elektroda

tungsten dan kawah las (weld pool) 4. Menggunakan gas sebagai pelindung dan tanpa tekanan

6) Sebutkan tiga (3) keuntungan dan tiga (3) kerugian dari las MAG bila dibandingkan dengan proses SAW (las busur terendam.). MAG merupakan salah satu pengelasan GMAW yang menggunakan CO2 sebagai gas pelinding, berikut kelebihan dan kekurangan dibandingkan SAW Keuntungan MAG dibanding SAW

Kerugian MAG dibanding SAW

1. Dapat digunakan untuk semua posisi, 1. Tidak bisa digunakan di tempat terbuka, (veritkal, horizontal, dsb) tidak seperti SAW

yang

hanya

untuk

posisi 2. Mesin lebih kompleks dan sulit di handle

pengelasan datar

3. Safety yang harus baik untuk melindungi

2. Hasil kontinu dan lebih halus dari SAW karena

pengelasan

karena faktor angin

dilakukan

tanpa

penyetopan

pekerja, tidak seperti SAW yang bebas spark smoke sehingga SAW potensi bahayanya lebih rendah.

3. Lebih murah

7) Memilih tiga (3) keuntungan dan tiga (3) kerugian dari FCAW pengelasan dibandingkan dengan MAG (metal gas aktif). MAG sendiri merupakan salah satu jenis GMAW (Gas Metal Arc Welding). FCAW memilki beberapa kelebihan dan kekurangan jika dibandingkan dengan MAG: Kelebihan FCAW dibandingkan MAG

Kelemahan FCAW dibandingkan MAG

1. Semi otomatis, dan lebih mudah di 1. Uap yang banyak yang menyebabkan handle dibandingkan dengan FCAW

pernafasan terganggu

2. Deposition rate lebih tinggi dibandikan 2. Adanya spatter, dan inklusi di dalam slag dengan GMAW-MAG

sehingga masih perlu dibersihkan lagi

3. Dapat digunakan untuk segala posisi 3. Tidak bagus untuk benda yang tipis

8

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

dengan kawat yang lebih kecil  lebih efisien dan ekonomis dari GMAW, baik MIG maupun MAG.

8) Jelaskan tentang transfer logam pada pengelasan GMAW (MIG) dan jenis transfer mana yang saudara pilih bila digunakan untuk mengelas pelat yang tipis (thin plates). 

Jenis-jenis transfer pada pengelasan GMAW (MIG): 1. Short Arc Transfer

Pada short arc transfer, elektroda menyentuh pada logam dengan sirkuit yang pendek. Sirkuit tersebut harus mampu melelehkan elektroda untuk proses penyambungan, jika tidak mampu maka spatter akan banyak. Keuntungan dari jenis transfer ini adalah penggunaan energi yang sedikit karena menggunakan arus yang pendek. 2. Grobule Transfer

Transfer cara ini biasanya menghasilkan droplets yang lebih besar dari diameter elektroda yang digunakan. Cara ini biasanya digunakan hanya untuk baja karbon dengan menggunakan gas 100% CO2 sebagai gas pelindung. Metode ini hanya untuk

9

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

posisi datar atau horizontal, mengingat dropletsnya besar sehingga cukup sulit untuk dikontrol jika dibandingkan dengan short-circuit. Mode transfer ini menghasilkan spatter yang paling besar dibandingkan mode transfer lain. 3. Spray Transfer

Spray transfer, seperti namanya, menyebarkan droplet lelehan kecil membentang di arc, mirip spray air untuk menyiram tanaman. Transfer ini menggunakan voltase yang tinggi dan umpan kawat yang cukup cepat. Mode ini menghasilkan spatter yang minim, dan sering digunakan untuk pelati tipis dengan posisi datar atau horizontal. 4. Rotating Transfer Jenis transfer ini ada dua jenis, yaitu pulsed arc dan rotary arc. Transfer dengan alat yang special, dimana busur dapat bergerak sendiri, baik secara memutar ataupun dengan gerakan pulsa yang konstan. Rotary Arc

10

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

Merupakan pola transfer dengan gerakan busur memutar. Pulse Transfer

Sumber listrik khusus yang digunakan mengubah arus las yang terletak dianatar arus high pulse dan arus low background, terus terjadi tiap detiknya secara berulang. Selama pulse tersebut terjadi, transfer logam las melalui busur dapat terjadi. Arus background bertujuan untuk menjaga busur agar tidak lebih pendek ataupun lebih panjang.

Jika untuk las pelat tipis, disarankan untuk menggunakan transfer mode short circuit (Short Arc Transfer), karena dapat digunakan di segala posisi, menggunakan elektroda dengan diameter yang kecil < 0.045 in., dan prosesnya cukup cepat.

9) Bila saudara diminta untuk mengelas material seperti alumunium dan paduannya dengan pengelasan TIG (GTAW), jelaskan jenis polaritas arus (DCRP, DCSP, atau AC baik yang low frekuensi atau high frekuensi) yang harus saudara dipilih dan beri alas an hasil pilihan saudara. Secara umum, arus listrik dibagi jadi 2 yaitu AC dan DC. Polarisasi arus DC (Direct Current) ada dua yaitu DCRP dan DCSP. 1. DCRP (Direct Current Reveres Polarity) atau DCEP (Direct Current Electrode Positif) Polaritas DCRP menghasilkan pencairan elektroda lebih banyak sehingga hasil las memiliki penetrasi yang dangkal, arus ini baik digunakan untuk plat yang tipis

11

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

dengan manik las yang lebar. Kutub positif adalah elektroda dan kutub negatif adalah logam yang akan di las. 2. DCSP (Direct Currenct Straight Polarity) atau DCEN (Direct Current Electrode Negative) Polaritas DCSP menghasilkan pencairan dasar yang lebih banyak dibanding elektrodanya sehingga hasil las memiliki penetrasi yang dalam, sehingga baik digunakan untuk las yang lambat, wilayah sempit dan pelat tebal. Kutub negatif adalah elektroda dan kutub positif adalah logam yang akan dilas. 3. AC (Alternating Current) Merupakan arus alternative yang jarang digunakan untuk proses pengelasan, hal ini dikarenakan pada arus AC akan ada kalanya arus menyentuh garis 0 Ampere, ketika hal ini terjadi meski hanya sekejap, pada beberapa elektroda akan mengakibatkan arc/percikan listrik cenderung untuk padam sehingga tidak efektif dalam hal pengelasan.

Logam alumunium, ketika diekspos ke udara akan membentuk lapisan oksida yang titik lelehnya sangat tinggi melebihi base logam. Jika tidak dihilangkan, lapisan oksida dapat menghambat las-lasan terfusi sempurna dan menghambat pula puddle fluidity. Lapisan oksida ini tidak mudah hilang, bahkan dengan metode wire brushing, grinding, sanding, sandblasting, acid etching ataupun preparasi permukaan lainnya. Satu-satunya pilihan adalah dengan menggunakan arus AC untuk memecah oksida, sehingga proses pengelasan berjalan dengan baik. Elektron berjalan dari kutub negative ke kutub positif. Bagian positif elektroda (EP) dari siklus AC, yaitu dimana arus mengalir dar benda kerja ke elektroda, akan meledakkan lapisan oksida di permukaan. Hal ini memungkinkan bagian negatif elektroda EN) dari siklus AC, yang mana arus mengalir dari tungsten ke benda kerja, akan melelehkan base logam dan memfusikan sambungan. Untuk frekuensi, mengatur frekuensi pada rentang 120 – 200 Hz adalah ideal untuk semua alumunium welding. Frekuensi yang lebih rendah akan menghaluskan bentuk busur, dan menghasilkan puddle dan bead las yang lebih luas. Hal ini dapat menghilangkan impurity dengan baik dan mentransfer sejumlah maksimum energy ke bagian las.

12

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

2019

10) Dalam memilih gas pelindung untuk mengelas baja karbon, mana yang saudara harus pilih gas argon, gas karbon dioksida (CO2) atau campurannya. Jelaskan pilihan yang saudara ambil. Argon merupakan gas aktif dan bersifat inert sehingga mudah untuk starting arc. Selain itu, argon juga lebih stabil. Karbondioksida memilki kecepatan las tinggi dan hanya dapat digunakan untuk pengelasan baja karbon dan baja paduan rendah dalam bentuk spattering. Jika diinginkan proses pengelasan ideal, penggunaan shielding gas campuran dapat menjadi pilihan yang tepat. Gas shielding campuran tersebut dapat berupa campuran gas Ar/H/CO 2, karena dengan campuran ketiga gas ini pengelasan yang dilakukan dapat lebih stabil. Jika ingin murah, dapat juga digunakan gas CO2 murni, namun akan terbentuk spatter (muncaratan) sehingga hasilnya tidak sebaik campuran gas Ar/H/CO2.

REFERENSI: 1. Tim

Pengajar

Penyambungan

Material.

2019.

Welding

Technology;

Ppt

01_WeldTech. Fakultas Teknik; Departemen Teknik Metalurgi dan Material 2. Differences Between Welding, Soldering, and Brazing. (2016, May). Retrieved from https://me-mechanicalengineering.com/differences-between-welding-soldering-andbrazing/ 3. Weldments vs. Castings: 3 Reasons to Expect Superior Performance from a Casting. (2019, January). Retrieved from http://www.smithfoundry.com/whats-new/blogdetails/weldments-vs-castings-3-reasons-to-expect-superior-performance-from-acasting 4. MAG Welding. (2017, June). Retrieved from https://www.rime.de/en/welding/magwelding/ 5. SMAW Welding: Techniques, Tips & Process. (2013, Novemeber). Retrieved from https://weldinghelmetpros.com/smaw-stick-welding 6. The Fundamentals of Gas Tungsten Arc Welding: Preparations, Comsumables, and Equipment Necessary for the Process. (2001, February). Retrieved from https://www.thefabricator.com/article/arcwelding/the-fundamentals-of-gas-tungstenarc-welding--preparation-consumables-and-equipment-necessary-for-the-process

13

Talitha Arista Nia / 160682630 / Tugas 1 Penyambungan Material

7. Fluxed-Cored

Arc

Welding

(FCAW).

(2015,

May).

2019

Retrieved

from

https://www.lindegas.com/en/processes/cutting_joining_and_heating/welding/flux_cored_arc_welding/ index.html 8. Understanding AC TIG Balance Control. (2018, March). Retrieved from https://www.millerwelds.com/resources/article-library/understanding-ac-tig-balancecontrol 9. Riding the Right Wave in Alumunium Welding. (2009, April). Retrieved from https://www.thefabricator.com/article/aluminumwelding/riding-the-right-wave-inaluminum-welding 10. MIG

Welding

Shielding

Gas

Basics.

(2008,

August).

Retrieved

from

https://www.bernardwelds.com/mig-welding-shielding-gas-basicsp152080#.XGgPTaIzbIU

14