Las SMAW, Heat Input Struktruk Mikro Jenis Elektroda Las SMAW, Pengertian Polarity

Beberapa Pengertian Pengelasan diantaranya adalah sebagai berikut:

Pengelasan atau Welding adalah salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa tambahan logam lain.

Pengelasan secara umum, Berdasarkan definisi dari Deutche Industrie Normen (DIN) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilakukan dalam keadaan cair.

Pengelasan adalah pekerjaan penyambungan logam dengan menggunakan proses pemanasan setempat, sehingga terjadi ikatan metalurgis antara logam yang disambung.

Pengertian Pengelasan Metoda Shielded Metal Arc Welding (SMAW)

Pengelasan busur listrik logam terlindung atau Shieled Metal Arc Welding atau SMAW adalah proses penyambungan logam yang menggunakan elektroda berlapis fluks dengan sumber energi panasnya dihasilkan dari busur listrik yang terbentuk antara elektroda dengan benda kerja akibat adanya aliran arus listrik.

Elektroda yang digunakan pada SMAW terdiri dari dua bagian yaitu bagian terlapisi  fluks dan tidak terlapisi. Bagian yang tidak dilapisi fluks merupakan pangkal elektroda yang berfungsi untuk menjepitkan tang las, atau holder.

Eletroda Pengelasan Metoda Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
Eletroda Pengelasan Metoda Shielded Metal Arc Welding (SMAW)

Sumber energi panas yang digunakan dalam Pengelasan Metoda Shielded Metal Arc Welding (SMAW) adalah arus listrik dari power source, bisa AC atau DC negative atau DC positive.

Mekanisme Pengelasan Shielded Metal Arc Welding

Logam induk dan kawat inti elektroda sebagai logam pengisi beserta fluks pelapisnya mencair secara bersamaan. Lelehan logam induk dan kawat elektroda bercampur (mixture) membentuk lelehan logam yang disebut weld pool. Kemudian lelehan logam akan mengalami pembekuan (solidification of weld metal) menjadi logam las.

Pencairan fluks pelapis elektroda diikuti dengan terbentuknya gas yang berfungsi melindungi bagian ujung elektroda, busur listrik, cairan logam las dan daerah daerah yang berdekatan dengan benda kerja dari pengaruh atmosfer sekitarnya.

Selai itu, lelehan fluks berfungsi melindungi cairan logam las dari oksidasi dengan membentuk lapisan slag di atas logam las yang sudah membeku.

Gambar berikut memperlihatkan prinsip dasar proses pengelasan metoda Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Gambar Proses Pengelasan Metoda Shielded Metal Arc Welding SMAW.
Gambar Proses Pengelasan Metoda Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Heat Input Masukan Panas Sumber Energi Pengelasan

Dalam pengelasan busur, sumber energi berasal arus listrik yang dikonversi menjadi energi panas. Energi panas ini sebenarnya merupakan hasil gabungan antara tegangan, arus dan kecepatan bergeraknya pengelasan.

Variabel kecepatan menjadi bagian penentu besarnya energi, karena pengelasan selalu bergerak dengan kecepatan tertentu.

Rumus Heat Input Welding

Hubungan antara ketiga variabel pengelasan yang menghasilkan energi las sering disebut sebagai heat input atau masukan panas yang dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus persamaan berikut

\mathrm{HI = \frac{E.I x 60}{v} x fi}

Dengan keterangan:

HI = Heat Input (joule/mm)

fi = Weld Heat Efficiency (untuk SMAW = 0.9 – 1.0)

E = Arc Voltage (volt)

I = Welding Current (ampere)

v = Welding speed (mm/min)

Pengaruh Besar Arus Listrik Pada Pengelasan

Besarnya arus pengelasan yang diperlukan tergantung pada diameter elektroda, tebal bahan yang dilas, jenis elektroda yang digunakan, geometri sambungan, diameter inti elektroda, posisi pengelasan. Daerah las mempunyai kapasitas panas tinggi maka diperlukan arus yang tinggi.

Arus las merupakan parameter las yang langsung mempengaruhi penembusan dan kecepatan pencairan logam induk. Makin tinggi arus las makin besar penembusan dan kecepatan pencairannya.

Besarnya arus yang diterapkan pada pengelasan akan mempengaruhi proses dan hasil lasannya. Jika arus terlalu rendah maka perpindahan cairan dari ujung elektroda yang digunakan sangat sulit dan busur listrik yang terjadi tidak stabil.

Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan logam dasar, sehingga menghasilkan bentuk rigi-rigi las yang kecil dan tidak rata serta penembusan kurang dalam.

Jika arus terlalu besar, maka akan menghasilkan manik melebar, butiran percikan kecil, penetrasi dalam serta penguatan matrik las tinggi.

Siklus Termal Daerah Las Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Daerah lasan dibagi menjadi tiga bagian utama yaitu logam lasan, daerah pengaruh las atau Heat Affected Zone, atau HAZ dan logam induk yang tidak terpengaruh oleh pengelasan.

Selama proses pengelasan, logam yang dilas dan zona yang terkena pengaruh panas (HAZ) akan mengalami serangkaian siklus termal. Pemansan sampai maksimum diikuti dengan pendinginan sampai temperatur kamar.

Siklus termal yang dialami akan mempengaruhi struktur mikro logam las dan HAZ, di mana logam las akan mengalami serangkaian transformasi fase selama proses pendinginan.

Siklus Termal Pada Daerah Las Baja Karbon Mulai dari Logam Las WM sampat logam induk BM ditunjukkan pada gambar berikut:

Siklus Termal Dan Struktur Daerah Las Shielded Metal Arc Welding SMAW.
Siklus Termal Dan Struktur Daerah Las Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Logam las, weld metal WM adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair di atas temperatur 1500 Celcius dan kemudian membeku ketika temparatur turun di bawah temperature fusion line.

Logam las cair akan bertransformasi menjadi solid solution ferit-δ kemudian menjadi austenit-γ dan akhirnya menjadi ferit-α atau bainit tergantung pada kecepatan pendinginannya.

Batas antara logam las dan benda kerja digambarkan oleh garis kuning yang menunjukkan terjadinya fusi antara logam cair dan logam induk yang padat dan disebut sebagai fusion line FL.

Daerah HAZ adalah logam induk yaitu benda kerja yang besebelahan dengan logam las cair yang selama proses pengelasan mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu.

Pada daerah HAZ terdapat empat zona yang berbeda, yaitu zona coarse grain, refined grain, two phase dan zona temper.

Secara visual daerah yang dekat dengan garis lebur las (fusion line) FL memiliki susunan struktur yang relatif kasar.

Pada zona coarse grain, panas benda kerja mencapai temperature di atas 1100 Celcius, sehingga fasa benda kerja bertransformasi ke austenite. Panas yang timbul menjadi energi pendorong pertumbuhan butir menjadi lebih kasar dari butiran awalnya.

Pada zona refined grain, panas mencapai temperature di atas 900 Celcius. Energi panas ini menyebabkan terjadinya rekristalisasi butiran namun tidak menyebabkan pertumbuhan, sehingga butiran menjadi lebih halus.

Pada zona dua fase, panas mencapai temperature di atas 700 Celcius. Energi panas hanya menyebabkan terjadinya transfomasi fasa sebagian. Di atas temperature 700 Celcius, sebagian struktur bertrnsfomasi ke austenite.

Pada temperature di bawah 700 Celcius terjadi proses temper. Pasa zona ini tidak terjadi perubahan fasa. Struktur pada zona masih sama dengan struktur benda kerja awal.

Logam induk basa metal adalah logam benda kerja yang tidak mengalami perubahan – perubahan struktur dan sifat yang diakibatkan dari panas dan temperatur pengelasan.

Struktur Mikro Daerah Las-lasan Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Daerah las-lasan terdiri dari tiga bagian yaitu: daerah logam las VM, daerah pengaruh panas atau heat affected zone disingkat menjadi HAZ dan logam induk BM yang tak terpengaruhi panas.

Struktur Makro Logam Las.
Struktur Makro Logam Las.

Struktur Mikro Daerah Logam Las Weld Metal (WM) Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Daerah logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair dan kemudian membeku. Komposisi logam las terdiri dari komponen logam induk dan logam pengisi dari elektroda.

Pada daerah logam las struktur yang terjadi adalah struktur cor. Struktur logam las dicirikan dengan adanya struktur berbutir Panjang (columnar grains). Struktur ini berawal dari logam induk dan tumbuh ke arah tengah daerah logam las.

Menurut Abson dan Pargeter, struktur mikro logam pengelasan terdiri dari kombinasi dua atau lebih fase berikut yang terbentuk sesuai dengan temperatur pembentukannya.

1). Batas butir ferit GBF merupakan struktur yang dihasil dari transformasi austenite – ferit dan terbentuk di sepanjang batas austenit pada temperature antara 1000- 6500C.

2). Ferit Widmanstatten WF atau ferrite with aligned second phase merupakan struktur yang terbentuk pada temperature antara 750-6500C di sepanjang batas butir austenit, ukurannya besar dan pertumbuhannya cepat sehingga memenuhi permukaan butirnya.

3). Ferit acicular AF adalah struktur yang berbentuk intragranular dengan ukuran yang kecil dan mempunyai orientasi arah yang acak. Biasanya ferit acicular terbentuk sekitar suhu 6500C dan mempunyai ketangguhan paling tinggi dibandingkan struktur yang lain.

Struktur Mikro Ferit Widmanstatten,  Ferit Acicular  Logam Las Weld Metal (WM) Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW.
Struktur Mikro Ferit Widmanstatten, Ferit Acicular Logam Las Weld Metal (WM) Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW.

4). Bainit merupakan struktur hasil transformasi austenite pada temperatur 400 -5000C dengan kecepatan pendinginan antara pembetukan martensit dan ferit perlit. Bainit mempunyai kekerasanyang lebih tinggi dari ferit, tetapi lebih rendah dibanding martensit.

Struktur Bainit Logam Las Hasil SMAW
Struktur Bainit Logam Las Hasil SMAW

5). Martensit merupakan strukut yang terbentuk jika proses pengelasan dengan pendinginan sangat cepat, struktur ini mempunyai sifat sangat keras dan getas sehingga ketangguhannya rendah.

Mikro Struktur Daerah Pengaruh Panas Atau Heat Affected Zone (HAZ) Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Daerah pengaruh panas atau heat affected zone (HAZ) adalah logam dasar yang bersebelahan dengan logam las yang selama proses pengelasan mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan. Daerah HAZ zona benda kerja yang paling besar menerima pengaruh dari logam las.

Contoh Struktur Mikro Daerah Hasil Pengelasan Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Contoh Struktur mikro hasil pengamatan metalografi mulai dari logam las, HAZ dan logam induk dapat dilihat pada gambar berikut.

Contoh Struktur Mikro Hasil Pengelasan HAZ Shielded Metal Arc Welding SMAW.
Contoh Struktur Mikro Hasil Pengelasan HAZ Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Mikro Struktur Logam Induk Base Metal (BM)

Logam induk adalah bagian logam benda kerja yang tidak dipengaruhi oleh temperatur pengelasan, sehingga tidak mempengaruhi struktur maupun sifat benda kerjanya.

Batas Las Fusion Line

Disamping keempat pembagian utama tersebut masih ada satu daerah pengaruh panas, yang disebut batas las.

Fusion Line (LF) atau daerah fusi, merupakan garis batas antara logam yang mencair dan daerah HAZ.

Sumber Arus Listrik Proses Pengelasan SMAW

Ada tiga macam sumber arus las dan menghasilkan dua macam arus las seperti dapat dijelaskan dibawah ini :

  • Transformator las menghasilkan arus bolak-balik
  • Penyearah las menghasilkan arus searah
  • Generator las menghasilkan arus searah

Sedangkan Batasan sumber arus listrik yang secara umum digunakan adalah  seperti berikut

  • Tegangan las 15 sampai 100 volt
  • Arus las 15 sampai 400 Ampere

a). Menggunakan Arus DC ( dirrent current).

Sumber listrik yang digunakan pada pengelasan dapat berupa arus DC maupun aurs AC. Pada mesin las  arus listrik DC rangkaian listriknya dapat menerapkan polaritas lurus yaitu kutub positif dihubungkan dengan logam induk dan kutub negatif dengan batang elektroda atau rangkaian sebaliknya yang disebut polaritas balik.

Pemilihan poliritas lurus atau polaritas terbalik akan menentukan kemana aliran atau transfer panas akan disalurkan.

Mesin las DC digerakan oleh generator yang merubah arus AC menjadi DC. Adapun Dua tipe mesin las DC adalah Direct Current Straight Polarity DCSP dan Direct current,Reverse Polarity DCRP.

(1).  Direct Current  Straight Polarity / DCSP

DCSP adalah pengelasan ketika logam kerja dihubungkan dengan kutub positif mesin dan holder elektroda dihubungkan dengan kutub negatif mesin.

Contoh Gambar Skema Rangkaian Listrik Direct Current Straight Polarity DCSP
Contoh Gambar Skema Rangkaian Listrik Direct Current Straight Polarity DCSP SMAW

Dua per tiga 2/3 dari panas yang dihasilkan akan disalurkan ke benda kerja dan sepertiga nya 1/3 panas dialirkan ke elektroda, digunakan untuk pengelasan penetrasi dalam, temperature tinggi benda kerja.

(2). Direct current Reverse Polarity /DCRP

DCRP adalah proses pengelasan ketika logam benda kerja dihubungkan dengan kutub negative mesin dan holder elektroda dihubungkan dengan kutub positif mesin.

Contoh Gambar  Rangkaian Listrik Direct current Reverse Polarity DCRP
Contoh Gambar Skema Rangkaian Listrik Direct Current Reverse Polarity DCRP SMAW

Dua pertiga 2/3 panas yang dihasilkan akan disalurkan ke elektroda dan sisanya yaitu sepertiganya 1/3 panas ditransfer ke benda kerja.

b) Mengunakan arus AC (alternating curent)

Mesin las AC memperoleh busur nyala dari transformator, dimana dalam pesawat ini jaringan listrik dirubah menjadi arus bolak-balik oleh transformator yang sesuai dengan arus yang digunakan dalam pengelasan.

Pada mesin ini kabel las dapat dipertukarkan pemasangannya dan tidak mempengaruhi perobahan temperature pada busur nyala. 50% panas disalurkan ke elektroda dan 50% disalurkan ke base metal.

Pengaruh Polaritas Pengelasan Shielded Metal Arc Welding SMAW.

Polaritas arus yang diterapkan pada pengelasan akan menentukan besarnya energi panas yang didistribusikan pada kawat elektroda maupun benda kerja. Gambar berikut menjelaskan pengaruh polaritas terhadap bentuk ujung kawat electrode dan bentuk penetrasi logam las cair pada benda kerja.

Contoh Gambar Pengaruh Polaritas Pengelasan Shielded Metal Arc Welding SMAW.
Contoh Gambar Pengaruh Polaritas Pengelasan Shielded Metal Arc Welding SMAW.

DCEN adalah Direct Current  Electrode Negative atau Direct Current  Straight Polarity / DCSP. Ketika benda keraja dibubungkan dengan kutub positif dari power source, maka benda kerja akan menerima 2/3 energi yang dihasilkan dari power source.

Benda kerja menjadi lebih mudah untuk meleleh dan mencair ketika menerima panas dari lelehan kawat yang menjadi logam las cair. Panas yang tinggi pada banda kerja menyebabkan penetrasi logam las menjadi dalam dengan diameter lebih kecil.

Satu per tiga energi dari power source akan diterima oleh kawat electrode. Energi yang lebih kecil ini menyebabkan bentuk ujung electrode menjadi lebih lancip seperti ditunjukkan pada gambar.

DCEP adalah Direct Current Electrode Positif atau Direct current Reverse Polarity /DCRP. Pada polaritas DCEP, kawat las electrode menerima energi dua per tiga dari total energi yang dihasilkan oleh power source.

Besarnya energi yang diterima oleh electrode menyebabkan kawat las menjadi lebih panas dan menyebabkan ujung kawat las berbentuk tumpul.

Rendahnya energi yang diterima oleh benda kerja menyebabkan penetrasi lelehan kawat las menjadi dangkal dengan diameter lebih lebar seperti ditunjukkan pada gambar di atas.

Faktor Mempengaruhi Sifat Mampu Las Weldability, Jenis Cacat Las Baja Karbon,

Pengertian Mampu Las Baja.  Secara sederhana sifat mampu las, atau weldability dapat didefinisikan sebagai kemampuan bahan, logam untuk dapat dilas, tanpa ...

Faktor Penyebab Terjadinya Retak Pada Pengelasan

Pengertian Definisi  Retak Dingin Di Daerah Pengaruh Panas, HAZ.  Retak Dingin atau cold cracking di daerah pengaruh panas atau HAZ umumnya tidak langsung t...

Las Resistansi Listrik, Electric Resistance Welding ERW, Spot Welding, Seam Welding, Flash Butt Welding, Resistance Butt Welding,

Pengertian Pengelasan Resistansi Listrik, ERW, Las resistansi listrik, atau electric resistance welding (ERW) adalah suatu metode pengelasan logam yang...

Las SMAW, Heat Input Struktruk Mikro Jenis Elektroda Las SMAW, Pengertian Polarity

Beberapa Pengertian Pengelasan diantaranya adalah sebagai berikut: Pengelasan atau Welding adalah salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan...

Pembentukan Tegangan Sisa Pada Pengelasan Logam

Pembentukan Tegangan Sisa.  Pada proses pengelasan, daerah yang dilas akan menerima panas dengan temperature yang sangat tinggi, sedangkan daerah yang ...

Pengelasan Mig, Metal Inert Gas, Gas Metal Arc Welding GMAW

Pengertian. GMAW dikenal juga dengan istilah las MIG (Metal Inert Gas ), dan las MAG (Metal Active Gas) . Istilah tersebut didasarkan pada karakteristik...

Pengelasan Submerged Arc Welding SAW: Pengertian, Jenis, Fungsi Fluks, Komposisi Kawat LAS

Pengertian Pengelasan Submerged Arc Welding atau busur listrik terrendam SAW adalah proses penyambungan logam yang menggunakan elektroda dan fluks yang...

Pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG), Pengertian Jenis Contoh Komposisi Kawat Las GTAW

Nama lain untuk pengelasan metoda Tungsten Inert Gas adalah Las gas tungsten arc welding (GTAW). Sedangkan istilah lain untuk tungsten adalah wolfram....

Preheating Post Weld Heat Treatment Tujuan Fungsi Jenis Prosedur Prinsip Kerja

Pengertian Preheating dan Post Weld Heat Treatment. Preheating dan post weld heat treatment PWHT secara umum diperlukan untuk menjaga atau mencegah terjadinya...

Daftar Pustaka

  1. Wiryosumarto. H., Okumura. T., 1979, “Teknologi Pengelasan Logam”, Pradnya Paramita, Jakarta.
  2. ASM Handbook, 1992, “ Metallography And Microstructures”, Volume 9, American Society For Metal,

Ringkasan Rangkuman: Pengelasan SMAW, Siklus Termal Heat Input Struktruk Mikro Jenis Elektroda Las SMAW,  Pengertian Pengelasan secara umum, Pengelasan menurut Deutche Industrie Normen (DIN),  ikatan metalurgis pengelasan,  Pengertian Pengelasan Metoda Shielded Metal Arc Welding (SMAW),  Bagian elektroda SMAW,  Contoh ELektroda SMAW,  Sumber energi panas Shielded Metal Arc Welding (SMAW), 

Mekanisme Pengelasan Shielded Metal Arc Welding,  Gambar Shielded Metal Arc Welding SMAW,  Gambar Skema Proses Pengelasan SMAW,  Heat Input Masukan Panas Sumber Energi Pengelasan,  Rumus Heat Input Welding, Pengertian Heat Input,    Heat Input,     Weld Heat Efficiency,     Arc Voltage,     Welding Current,     Welding speed, Pengaruh Besar Arus Listrik Pada Pengelasan, Siklus Termal Pengelasan,  Siklus Termal Daerah Las Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW, 

Siklus Termal Pada Daerah Las Baja Karbon, Contoh Gambar Siklus Termal Pengelasan,  Temperatur zona coarse grain, Temperatur zona refined grain,  Temperatur  zona dua fase pengelasan,  Struktur Mikro Daerah Las-lasan Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW, Struktur Mikro HAZ,  Struktur Mikro Logam Las Weld Metal (WM) Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW,  Batas butir ferit GBF, Grain Boundary Ferrite,

Struktur Mikro Grain Boundary Ferrite, Ferit Widmanstatten WF,  Struktur Mikro Ferit Widmanstatten WF,   Ferit Acicular AF, Contoh Struktur Mikro Ferit Acicular AF,  Struktur Bainit Hasil Pengelasan SMAW,   Struktur Martensit Hasil Pengelasan SMAW,  Mikro Struktur Daerah Pengaruh Panas Atau Heat Affected Zone (HAZ) Pada Shielded Metal Arc Welding SMAW,

Contoh Struktur Mikro Hasil Pengelasan Shielded Metal Arc Welding SMAW,  Mikro Struktur Logam Induk Base Metal (BM), Batas Las Fusion Line, Fusion Line (LF), Pengertian Contoh Fusion Line,   Sumber Arus Listrik Proses Pengelasan SMAW,  Pengelasam Menggunakan Arus DC ( dirrent current), 

Direct Current Straight Polarity / DCSP, Gambar Direct current Straight Polarity /DCRP,   Direct Current Electrode Negative DCEN, Gambar Direct Current Electrode Negative DCEN, Direct Current Electrode Positive DCEP,  Contoh Gambar Direct Current Electrode Positive DCEP,  Direct current Reverse Polarity /DCRP,

Gambar Direct current Reverse Polarity /DCRP,   Pengaruh Polarity Terhadap Penetras Pengelasan, Conto Gambar Pengaruh Polarity Terhadap Penetras Pengelasan,  Rangkaian Listrik Las SMAW Mengunakan arus AC (alternating curent),