Pengelasan Busur Elektro Slag Welding (ESW)

Pengelasan Busur Elektro Slag Welding (ESW)

Proses ESW (Electroslag Welding) merupakan proses mesin yang digunakan terutama untuk pengelasan dalam posisi vertikal. ESW (Electro Slag Welding) adalah pengelasan busur terhenti, pengelasan sejenis SAW namun bedanya pada jenis ESW busurnya nyala mencairkan fluks, busur terhenti dan proses pencairan fluk berjalan terus dan menjadi bahan pengantar arus listrik (konduktif). Sehingga elektroda terhubungkan dengan benda yang dilas melalui konduktor tersebut. Panas yang dihasilkan dari tahanan terhadap arus listrik melalui cairan fluk / slag cukup tinggi untuk mencairkan bahan tambahan las dan bahan induk yang dilas tempraturnya mencapai 3500° F atau setara dengan 1925° C. Ini biasanya dipakai untuk memperoleh las lintasan tunggal (satu kali jalan) seperti untuk sambungan pada penampang kolom yang besar. Logam las ditimbun ke dalam alur yang dibentuk oleh tepi plat yang terpisah dan ”sepatu" (alas) yang didinginkan dengan air. Terak cair yang konduktif melindungi las serta mencairkan bahan pengisi dan tepi plat. Karena terak padat tidak konduktif, busur nyala diperlukan untuk mengawali proses dengan mencairkan terak dan memanaskan plat. Busur nyala dapat dihentikan setelah proses berjalan dengan baik. Selanjutnya, pengelasan dilakukan oleh panas yang ditimbulkan melalui tahanan terak terhadap aliran arus listrik

ESW adalah suatu proses las otomatis dengan laju deposit tinggi yang digunakan untuk mengelas logam dengan tebal 2 inci atau lebih secara vertikal. Pemakaiannya yaitu pada pengelasan pressure vessel, kapal, dan struktur. Ada dua jenis proses las ESW:

- Metode panduan tidak terumpan (konvensional).

- Metode panduan terumpan.

Pada ESW konvensional, alas tembaga berpendingin air yang bisa dipindah-pindah diletakkan pada sisi bagian depan dan belakang sambungan, untuk menahan logam cair tetap berada pada tempatnya sampai membeku. Proses ini dimulai dengan menyalakan busur diantara kawat elektroda dengan bottom starting tab pada cekungan yang terbentuk antara pinggiran alat yang mempunyai celah dengan sepatu tembaga. Butiran flux diletakkan pada cekungan. Busur listrik dinyalakan pada permulaan proses, dan berlangsung terus sehingga terbentuk slag konduktif. Segera setelah slag menjadi konduktif, busur padam dan slag tetap cair karena resistansi panas yang berasal dari arus yang lewat diantara elektroda dengan benda kerja. Selama proses pengelasan berlangsung, flux ditambahkan secara teratur untuk menjaga ketepatan slag yang menutupi genangan logam cair. Resistansi panas slag melelehkan filler wire dan pinggiran plat membentuk genangan logam cair, yang ditahan oleh sepatu tembaga. Selama pembekuan, sepatu secara otomatis bergerak naik kepermukaan plat. Satu atau lebih kawat dapat digunakan, tergantung pada tebal plat. Gambar 100-13 menjelaskan sebuah sistim elektro slag plat tebal yang menggunakan tiga batang kawat las dan cocok untuk mengelas pressure vessel.

ESW panduan terumpan menggunakan suatu tube panduan terumpan untuk menempatkan kawat elektroda berada pada sambungan, dan sepatu tembaga berpendingin air permanen. Tube pemandu tidak bergerak tetapi terbakar habis selama pengelasan. Hal ini membuat kawah las muncul di dalam kampuh. Tube panduan terumpan menambahkan filler metal pada logam las dan juga menyediakan flux pada slag konduktif dari bagian luar coating (seperti elektroda terbungkus dengan lobang besar). Lebih dari satu tube panduan terumpan dapat dipakai untuk pengelasan logam-logam tebal.

Pengertian Pengelasan dan Las Listrik

1. Pengertian pengelasan

Pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam dimana logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa tekanan, atau dapat didefinisikan sebagai akibat dari metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antara atom. Sebelum atom-atom tersebut membentuk ikatan, permukaan yang akan menjadi satu perlu bebas dari gas yang terserap atau oksida-oksida.Berdasarkan klasifikasinya pengelasan di bagi dalam 2 kelas utama yaitu:

1.      Pengelasan cair: cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik atau semburan api gas yang terbakar.

2.      Pengelasan tekan: cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan kemudian ditekan hingga menjadi satu

2. Las busur listrik 

Las busur listrik atau pada umumnya disebut las listrik termasuk suatu proses penyambungan logam dengan menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas.Jadi sumber panas pada las listrik ditimbulkan oleh busur api arus listrik, antara elektroda las dan benda kerja.Benda kerja merupakan bagian dari rangkaian aliran arus listrik las.

Elektroda mencair bersama-sama dengan benda kerja akibat dari busur api arus listrik.Gerakan busur api diatur sedemikian rupa, sehingga benda kerja dan elektroda yang mencair, setelah dingin dapat menjadi satu bagian yang sukar dipisahkan.

Penggolongan macam proses las listrik

·         Las listrik dengan elektroda karbon, misalnya:

1.      Las listrik dengan elektroda karbon tunggal

2.      Las listrik dengan elektroda karbon ganda

·         Las listrik dengan elektroda logam, misalnya:

1.      Las listrik dengan elektroda berselaput

2.      Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas)

3.      Las Listrik Submerged

Jenis – jenis proses pengelasan

 A. Las Oksi-Asetilin

Pengelasan dengan oksi – asetilin adalah proses pengelasan secara manual dengan pemanasan permukaan logam yang akan dilas atau disambung sampai mencair oleh nyala gas asetilin melalui pembakaran C2H2 dengan gas O2 dengan atau tanpa logam pengisi. Proses penyam bungan dapat dilakukan dengan tekanan (ditekan), sangat tinggi sehingga dapat mencairkan logam. Untuk memperoleh nyala pembakaran yang baik perlu pengaturan campuran gas yang dibakar. Jika jumlah gas O2 di tambah maka akan dihasilkan suhu yang sangat tinggi, lebih tinggi dari pada suhu lebur baja atau metal lainnya sehingga dalam waktu sekejap mampu mencairkan logam tersebut yang cukup tebal. Pemakaian jenis las ini misalnya untuk keperluan pengelasan produksi, kerja lapangan dan reparasi. Umumnya las asetilin sangat baik untuk mengelas baja karbon, terutama yang berbentuk lembaran-lembaran dan pipa berdinding tipis. Pada umumnya semua jenis logam fero dan non fero dapat dilas dengan las jenis lain, baik dengan fluks maupun tanpa fluks.

Peralatan Las OAW :

1.      Oksigen
Penggunaan oksigen yang diambil dari udara bebas kurang efisien, karena kandungan oksigen lebih rendah dibanding komposisi gas lain. Untuk mengefisiensikan penggunaannya, oksigen perlu disediakan dalam keadaan siap pakai dan mempunyai kemurnian yang tinggi.

Tabung oksigen adalah suatu silinder atau botol yang terbuat dari bahan baja yang berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan gas  oksigen dengan tekanan kerja tertentu. Tabung oksigen biasanya berwarna biru atau hitam mempunyai katup atau pembuka katup berupa roda tangan dan baut serta mur pengikatnya adalah ulir kanan. Pada bagian atas ada dudukan untuk memasang regulator. Gas yang terdapat dalam tabung baja ini mempunyai tekanan yang cukup
besar dan dalam satu tabung terdapat 40 liter atau 60 liter gas oksigen. Penyimpanan gas oksigen dalam tabung-tabung baja dibagi ke dalam kelas-kelas yaitu kelas medium dengan tekanan sampai 15 kg/cm dan kelas tekanan tinggi dengan tekanan kerja hingga 165 kg/cm.

2.      Asetilin
Asetilin diperoleh lewat reaksi kimia dalam bentuk gas. Karena berbentuk gas, maka asetilin memerlukan perlakuan khusus, terutama dalam penyimpanan dan penggunaannya. Agar lebih fleksibel dalam penggunaanya gas asetilin disimpan dalam tabung, yang dapat dipindah dan mudah penggunaanya.

Tabung asetilin adalah silinder atau botol yang terbuat dari bahan baja yang berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan gas asetilin dengan tekanan kerja tertentu. Didalam tabung asetilin terdapat beberapa alat misalnya bahan berpori seperti kapas sutra tiruan atau asbes yang berfungsi sebagai penyerap aseton, yaitu bahan agar asetilin dapat larut dengan baik dan aman di bawah pengaruh tekanan. Sistem penyimpanan asetilin dalam tabung asetilin relatif aman jika tidak terjadi kebocoran atau tidak terkena suhu yang tinggi. Untuk mengantisipasi bahaya yang timbul, maka pada bagian bawah tabung diberi sumbat pengaman atau sumbat lebur. Sumbat pengaman akan meleleh dan lubang yang disumbat akan bocor bila sumbat pengaman bersuhu 100derajat Celcius. Jika botol mempunyai suhu yang berlebihan maka sumbat akan meleleh dan gas asetilin akan keluar silinder sebelum tabung meledak. Panas tabung asetilin juga dapat disebabkan oleh proses pengeluaran atau
penggunaan gas asetilin berlebihan. Setiap pengeluaran gas asetilin botol bertambah panas, maka pengeluaran gas tidak boleh lebih dari 750 liter tiap jam. Seperti tabung oksigen tabung ini berisi 40 sampai 60 liter gas asetilin, tetapi bentuknya pendek dan gemuk, biasanya berwarna merah, tekanan isinya sampai 15 kg / cm.

3.      Berdasarkan Panas Listrik

·         SMAW (Shield Metal Arch Welding) adalah las busur nyala api listrik terlindung dengan mempergunagakan busur nyala listrik sebagai sumber panas pencair logam. Jenis ini paling banyak dipakai dimana–mana untuk hampir semua keperluan pekerjaan pengelasaan. Tegangan yang dipakai hanya 23 sampai dengan 45 Volt AC atau DC, sedangkan untuk pencairan pengelasan dibutuhkan arus hingga 500 Ampere. Namun secara umum yang dipakai berkisar 80 – 200 Ampere.

·         SAW (Submerged Arch Welding) adalah las busur terbenam atau pengelasan dengan busur nyala api listrik. Untuk mecegah oksidasi cairan metal induk dan material tambahan, dipergunakan butiran–butiran fluks / slag sehingga bususr nyala terpendam di dalam ukuran–ukuran fluks tersebut

·         ESW (Electro Slag Welding) adalah pengelasan busur terhenti, pengelasan sejenis SAW namun bedanya pada jenis ESW busurnya nyala mencairkan fluks, busur terhenti dan proses pencairan fluk berjalan terus dam menjadi bahan pengantar arus listrik (konduktif). Sehingga elektroda terhubungkan dengan benda yang dilas melalui konduktor tersebut. Panas yang dihasilkan dari tahanan terhadap arus listrik melalui cairan fluk / slag cukup tinggi untuk mencairkan bahan tambahan las dan bahan induk yang dilas tempraturnya mencapai 3500° F atau setara dengan 1925° C

·         SW (Stud Welding) adalah las baut pondasi, gunanya untuk menyambung bagian satu konstruksi baja dengan bagian yang terdapat di dalam beton (baut angker) atau “ Shear Connector “

·         ERW (Electric Resistant Welding) adalah las tahanan listrik yaitu dengan tahanan yang besar panas yang dihasilkan oleh aliran listrik menjadi semakin tinggi sehingga mencairkan logam yang akan dilas. Contohnya adalah pada pembuatan pipa ERW, pengelasan plat–plat dinding pesawat, atau pada pagar kawat

·         EBW (Electron Beam Welding) adalah las dengan proses pemboman elektron, suatu pengelasan uang pencairannya disebabkan oleh panas yang dihasilkan dari suatu berkas loncatan elektron yang dimamapatkan dan diarahkan pada benda yang akan dilas. Penelasan ini dilaksanakan di dalam ruang hampa, sehingga menghapus kemungkinan terjadinya oksidasi atau kontaminasi

4.      Berdasarkan Panas Listrik dan Gas

·         GMAW (Gas Metal Arch Welding) terdiri dari ; MIG (Metal Active Gas) dan MAG (Metal Inert Gas) adalah pengelasan dengan gas nyala yang dihasilkan berasal dari busur nyala listrik, yang dipakai sebagai pencair metal yang di–las dan metal penambah. Sebagai pelindung oksidasi dipakai gas pelindung yang berupa gas kekal (inert) atau CO2. MIG digunakan untuk mengelas besi atau baja, sedangkan gas pelindungnya adalah mengunakan Karbon dioxida CO2. TIG digunakan untuk mengelas logam non besi dan gas pelindungnya menggunakan Helium (He) dan/atau Argon (Ar)

·         GTAW (Gas Tungsten Arch Welding) atau TIG (Tungsten Inert Gas) adalah pengelasn dengan memakai busur nyala dengan tungsten/elektroda yang terbuat dari wolfram, sedangkan bahan penambahnyyadigunakan bahan yang sama atau sejenis dengan material induknya. Untuk mencegah oksidasi, dipakai gas kekal (inert) 99 % Argon (Ar) murni

·         FCAW (Flux Cored Arch Welding) pada hakikatnya hampir sama dengan proses pengelasan GMAW. Gas pelindungnya juga sama-sama menggunakan Karbon dioxida CO2. Biasanya, pada mesin las FCAW ditambah robot yang bertugas untuk menjalankan pengelasan biasa disebut dengan super anemo

·         PAW (Plasma Arch Welding) adalah las listrik dengan plasma yang sejenis dengan GTAW hanya pada proses ini gas pelindung menggunakan bahan campuran antara Argon (Ar), Nitrogen (N) dan Hidrogen (H) yang lazim disebut dengan plasma. Plasma adalah gas yang luminous dengan derajat pengantar arus dan kapasitas termis / panas yang tinggi dapat menampung tempratur diatas 5000°C

5.      Berdasarkan Panas Yang Dihasilkan Campuran Gas

OAW (Oxigen Acetylene Welding) adalah sejenis dengan las karbid / las otogen. Panas yang didapat dari hasil pembakaran gas acetylene (C2H2) dengan zat asam atau Oksigen (O2). Ada juga yang sejenis las ini dan memakai gas propane (C3H8) sebagai ganti acetylene. Ada pula yang memakai bahan pemanas yang terdiri dari campuran gas hidrogen (H) dan zat asam (O2) yang disebit OHW (Oxy Hidrogen Welding)

6.      Berdasarkan Ledakan dan reaksi isotermis

EXW (Explosion Welding) adalah las yang sumber panasnya didapatkan dengan meledakkan amunisi yang dipasang pada suatu mold/cetakan pada bagian tersebut dan mengisi cetakan yang tersedia. Cara ini sangat praktis untuk menyambung kawat baja / wire rope, slenk. Cara pelaksanaannya adalah ujung-ujung tambang kawat dimasukkan ke dalam mold yang telah terisi amunisi selanjutnya serbuk ledak tersebut dinyalakan dengan pemantik api, maka terjadilah reaksi kimia eksotermis yang sangat cepat sehingga menghasilkan suhu yang sangat tinggi sehingga terjadilah ledakan. Ledakan tersebut mencairkan kedua ujung kawat baja yang terdapat didalam mold tadi, sehingga cairan metal terpadu dan mengisi ruangan yang tersedia didalam mold.

Alat – alat bantu las:

1. Kabel Las

Kabel las biasanya dibuat dari tembaga yang dipilin dan dibungkus dangan karet isolasi Yang disebut kabel las ada tiga macam yaitu :

·         kabel elektroda

·         kabel massa

·         kabel tenaga

Kabel elektroda adalah kabel yang menghubungkan pesawat las dengan elektroda. Kabel massa menghubungkan pesawat las dengan benda kerja. Kabel tenaga adalah kabel yang menghubungkan sumber tenaga atau jaringan listrik dengan pesawat las. Kabel ini biasanya terdapat pada pe­sawat las AC atau AC – DC.

2. Pemegang Elektroda

Ujung yang tidak berselaput dari elektroda dijepit dengan pemegang elektroda. Pemegang elektroda terdiri dari mulut penjepit dan pegangan yang dibungkus oleh bahan penyekat. Pada waktu berhenti atau selesai mengelas, bagian pegangan yang tidak berhubungan dengan kabel digantungkan pada gantungan dari bahan fiber atau kayu.

3. Palu Las

Palu Ias digunakan untuk melepaskan dan me­ngeluarkan terak las pada jalur Ias dengan jalan memukul­kan atau menggoreskan pada daerah las.

Berhati-hatilah membersihkan terak Ias dengan palu Ias karena kemungkinan akan memercik ke mata atau ke bagian badan lainnya.

4. Sikat Kawat

Dipergunakan untuk :

·         Membersihkan benda kerja yang akan dilas

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

5. Klem Massa

Klem massa edalah suatu alat untuk menghu­bungkan kabel massa ke benda kerja. Biasanya klem massa dibuat dari bahan dengan penghantar listrik yang baik seperti Tembaga agar arus listrik dapat mengalir dengan baik, klem massa ini dilengkapi dengan pegas yang kuat.

Yang dapat menjepit benda kerja dengan baik

Walaupun demikian permukaan benda kerja yang akan dijepit dengan klem massa harus dibersihkan terlebih dahulu dari kotoran-kotoran seperti karat, cat, minyak.

Alat – alat Pengelasan

1. Mesin las listrik

Mesin las merupakan sumber tenaga yang memberi jenis tenaga listrik yang  diperlukan serta tegangan yang cukup untuk terus melangsungkan suatu lengkung listrik las.Sumber tenaga mesin las dapat diperoleh dari motor bensin atau diesel gardu induk tegangan pada mesin las listrik biasanya:110 volt 220 volt 380 volt.Antara jaringan dengan mesin las pada bengkel terdapat saklar pemutus.Mesin las digerakkan dengan motor, cocok dipakai untuk pekerjaan lapangan atau pada bengkel yang tidak mempunyai jaringan listrik.Busur nyala terjadi apabila dibuat jarak tertentu antara elektroda dengan benda kerja dan kabel massa dijepitkan ke benda kerja.Jenis-jenis mesin las las listrik terbagi atas :

1)      Transformator arus bolak-balik (AC)

Macam-macam pesawat las ini seperti transfor­mator las, pembangkit listrik motor diesel atau motor ben­sin.Transformator las yang kebanyakan digunakan di industri-industri mempunyai kapasitas 200 sampai 500 amper.Pesawat las ini sangat banyak dipakai karena biaya operasinya yang rendah disamping harganya yang relatif murah.Voltase keluar dari pesawat transformator ini antara 38 sampai 70 volt.

Keuntungan-keuntungan mesin las AC antara lain :

Busur nyala kecil, sehingga memperkecil kemungkinan timbulnya keropos pada rigi-rigi las dan perlengkapan dan perawatan lebih murah.

2)      Rectifier arus searah (DC)

Mesin ini mengubah arus listrik bolak-balik (AC) yang masuk, menjadi arus listrik searah (DC) keluar.Pada mesin AC, kabel masa dan kabel elektroda dapat dipertukarkan tanpa mempengaruhi perubahan panas yang timbul pada busur nyala.

3)      Mesin las AC-DC

Pesawat las ini merupakan gabungan dari pesawat las arus bolak-balik dan arus searah.Dengan, pesawat ini akan lebih banyak kemungkinan pemakaiannya karena arus yang keluar dapat arus searah maupun arus bolak-­balik.Pesawat las jenis ini misalnya transformator-rectifier maupun pembangkit listrik motor diesel.

Keuntungan-keuntungan mesin las DC antara lain :

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