Pengetahuan dasar tentang pengelasan

Pengertian Proses Pengelasan

Pengelasan adalah Proses Penyambungan material-material menggunakan panas atau Tekanan atau keduanya, dengan atau tanpa logam pengisi yang mempunyai temperatur leleh hampir sama. Adapun filosofi dari pengelasan tersebut adalah proses memperpendek jarak atom sehingga terbentuk ikatan, Dengan kata lain pengelasan merupakan proses memposisikan atom-atom ke posisi semula sehingga kembali terikat satu sama lain.

Jenis-Jenis Pengelasan

Secara proses, pengelasan dapat di bedakan atas beberapa macam antara lain

A. Las Fusi ( Fusion Welding )

Las Fusi adalah Proses pengelasan dengan mencairkan sebagian logam induk.

Berikut jenis-jenis pengelasan yang termasuk kedalam jenis las fusi:

1. SMAW (SMAW)

SMAW adalah suatu proses pengelasan dimana elektroda yang di pakai bersifat consumeable (habis pakai) yang mana flux melindungi filler dari oksigen agar tidak terjadi oksidasi.

Berikut gambar skema proses SMAW :

2. GMAW ( MIG )

GMAW adalah Proses pengelasan dengan elektroda  terumpan menggunakan Busur listrik sebagai sumber panas dan menggunakan gas pelindung inert / gas mulia, campuran, atao CO2.

Berikut gambar skema proses SMAW :

3. FCAW

Pada dasarnya pengelasan dengan FCAW merupakan proses pengelasan yang mirip dengan GMAW/MIG dan menggunakan kawat Las Berinti Flux.

4. GTAW (TIG)

GTAW adalah Proses pengelasan dengan elektroda tak terumpan menggunakan Busur listrik sebagai sumber panas dan menggunakan gas pelindung inert / gas mulia

Berikut gambar skema proses GTAW :

5. PAW

PAW adalah proses pengelasan dengan pelindung gas dimana panas timbul akibat busur elektroda dengan BK. Busur dipersempit oleh oriffice tembaga paduan yang terletak antara elektroda dan BK. Plasma dibentuk oleh ionisasi bagian gas yang melewati oriffice.

Pada PAW, sebuah elektroda tungsten digunakan sama seperti pada GTAW. Dua aliran gas yang terpisah melewati torch. Satu aliran mengelilingi elektroda didalam badan orifis dan melalui orifis, terjadi penyempitan busur untuk membentuk plasma panas. Gas yang digunakan adalah gas mulia dan biasanya adalah argon. Aliran gas lainnya yaitu gas pelindung lewat diantara badan orifis dan di bagian luar pelindung. Gas ini melindungi logam cair  dan busur dari kontaminasi oleh lingkungan sekitarnya. Gas mulia, seperti argon, juga bisa digunakan untuk pelindung, tapi campuran gas yang tak teroksidasi, seperti argon dengan 5 % hydrogen, bisa juga dimanfaatkan.

Berikut gambar skema proses PAW :

6. SAW

Secara bahasa SAW adalah pengelasan busur rendam. SAW adalah proses Pengelasan busur mirip dengan GMAW tetapi secara bersamaan diumpankan flux untuk melindungi proses mengantikan gas pelindung.

  

Berikut gambar skema proses SAW :

7. Electroslag Welding (ESW)

ESW adalah suatu proses las otomatis dengan laju deposit tinggi yang digunakan untuk mengelas logam dengan tebal 2 inci atau lebih secara vertikal

Berikut gambar skema proses ESW :

B. Solid State Welding

Solid state welding adalah proses pengelasan dengan tekanan dan, atau tanpa panas.

Berikut jenis-jenis pengelasan yang termasuk kedalam jenis solid state welding:

1. Explosion Welding
2. Forge Welding
3. Friction Welding
4. Radial Friction Welding
5. Ultrasonic Welding
6. Roll Welding
7. Cold Welding

C. Proses Brazing

Proses brazing adalah proses penyatuan logam-logam dengan logam pengisi yang mencair di atas temperatur 840 oF ( di bawah temperatur cair logam induk ).

Berikut jenis-jenis pengelasan yang termasuk kedalam jenis proses brazing:

1. Torch Brazing
2. Furnace Brazing
3. Induction Brazing
4. Dip Brazing
5. Resistance Brazing
6. Diffusion Brazing
7. Exothermic Brazing
8. Brazing with clad Brazing materials

D. Proses Soldering

Proses soldering adalah proses pengelasan dengan logam pengisi yang mencair dibawah temperature 840 oF Umumnya logam pengisi menggunakan Timah.

Berikut jenis-jenis pengelasan yang termasuk kedalam jenis proses soldering:

1. Iron Soldering
2. Torch Soldering
3. Furnace and Infrared Soldering
4. Dip Soldering
5. Hot Gas Soldering
6. Induction Soldering
7. Wave Soldering

Brazing dan Soldering adalah proses penyambungan dengan menggunakan efek kapilaritas. Dimana Efek Kapilaritas adalah gaya tarik logam yang disambung terhadap logam pengisi cair sehingga permukaan sambungan dikontak oleh logam pengisi dengan syarat jarak antara dua logam harus dekat.

Weldability dan Faktor-faktor yang mempengaruhinya

Sifat Mampu Las ( Weldability ) adalah kemampuan material disambung dengan proses pengelasan sehingga menghasilkan sambungan yang berkualitas.

Weldability adalah fungsi dari :

1. Jenis proses las yang dipakai.
2. Lingkungan operasi dan proses.
3. Komposisi paduan.

4.   Ukuran dan disain sambungan

Jenis-Jenis Sambungan

Ada beberapa jenis sambungan yang di gunakan dalam pengelasan. Adapun jenis-jenis sambungan tersebut antara lain:

1. Sambungan silang
2. Sambungan T
3. Sambungan tumpul
4. Sambungan sudut
5. Sambungan sisi
6. Sambungan dengan penguat
7. Sambungan dengan Tumpang

 Lebih jelas jenis-jenis sambungan tersebut dapat kita lihat pada gambar berikut :

Posisi Pengelasan

Posisi Pengelasan :

1. Flat ( datar ) ® F

2. Horizontal ® H

3. Vertikal ® V

4. Atas kepala ® OH

 Skema SMAW

Berikut skema pengelasan SMAW :

 Elektroda dan Fungsinya pada pengelasan

Elektroda adalah sautu material yang di gunakan dalm melakukan proses pengelasan. Elektroda selalu memiliki standarisasi yang berbeda-beda, jadi dengan kata lain elektroda yang di gunakan selalu berbeda-beda tergantung pada jenis pengelasannya.

Berikut standarisasi elektroda :

E XXX XX  atau  E  XX   XX

      A      B                 A       B

A = Kekuatan tarik minimum  ( KSi )

B = Posisi pengelasan

Contoh :

E 6010 ®        UTM ≥ 430 MPa ( 760 ksi )

                        1 ® semua posisi ( F, H, OH, V )

E 6020 ®        UTM ≥ 430 MPa ( 760 ksi )

                        2 ® posisi flat atau horizontal

Elektroda untuk          Stainless steel see        ® AWS A5.4

Nickel and copper alloy  see   ® AWS A5.11 dan A5.6

Aluminium alloy  see  ® AWS A5.3

Fungsi elektroda pada pengelasan :

• Sebagai penyambung material yang akan di lilas.
• Sebagai pelindung hasil lasan

Cara menghasilkan nyala busur SMAW

Ada 2 metoda :

1. Scratching  ( recommended )

1. Scracth (gores) logam dengan elektroda berupa goresan pendek
2. Setelah terbentuk busur, segera angkat elektroda untuk mencegah penempelan dengan logam setinggi  2X diameter elektroda
3. Tahan posisi itu hingga busur terbentuk dan gas pelindung terbentuk
4. Gerakan elektroda sepanjang groove

2. Tapping

1. Gerakan naik turun elektroda secara vertical sampai timbul percikan
2. Setelah ada percikan angkat elektroda setinggi 2X diameternya
3. Jika busur belum stabil turunkan elektroda hingga 1X diameternya

 

  

Las Titik (Spot Welding)

            Las titik merupakan car alas resistansi listrik dimana dua atau lebih lembaran logam dijepit antara elektroda dan logam.

            Waktu yang singkat disebut waktu tekan, kemudian dialirkan arus bertegangan rendah di antara elektroda logam yang saling bersinggungan menjadi panas dan temperatur naik sampai mencapai temperature pengelasan (temperatur fusi logam). Segera setelah temperatur pengelasan dicapai tekanan antara elektroda memaksa logam menjadi satu dan terbentuklah sambungan las.

            Penggunaan proses las titik tergantung kepada :

1. Besar kecilnya arus listrik
2. besar kecilnya gaya penekanan
3. lamanya waktu penekanan
4. luas singgungan logam

            Prinsip proses las titik adalah bila arus listrik sebesar I amper melalui suatu hambatan R selama t datik, maka akan terjadi energi termal pada hambatan tersebut. Dapat juga dituis dengan :

H = I² . R . t                                    H = jumlah energi termal (Joule)

I   = kuat arus(A)

R  = Hambatan (W)

T  = waaktu (detik)

Empat tahapan dalam satu siklus pengelasan titik :

1. Waktu tekan.
2. waktu las, yaitu pada saat logam dijepit agar temperatur naik dan memaksanya menjadi satu.
3. Waktu tengang, yaitu waktu dimana arus telah dihentikan teapi penekanan masih dipertahankan.
4. waktu penutup, yaitu dimana logam yang sudah dingin dilepaskan.

METODA PEMBUATAN KOMPOSIT

Pengertian Komposit

Komposit adalah suatu material yang terdiri dari campuran atau kombinasi dua atau lebih material baik secara mikro atau makro, dimana sifat material yang tersebut berbeda bentuk dan komposisi kimia dari zat asalnya (Smith, 1996). Pendapat lain mengatakan bahwa komposit adalah sebuah kombinasi material yang berfasa padat yang terdiri dari dua atau lebih material secara skala makroskopik yang mempunyai kualitas lebih baik dari material pembentuknya (Jacob, 1994). Dari sekian banyak jenis material pembentuk komposit, semuanya dapat dikelompokkan ke dalam empat bagian, yaitu:

1. Matriks
2. Material penguat (reinforcement)
3. Material pengisi (filler)

Material komposit merupakan material non logam yang saat ini semakin banyak digunakan mengingat kebutuhan material disamping memprioritaskan sifat mekanik juga dibutuhkan sifat lain yang lebih baik misalnya ringan, tahan korosi dan ramah lingkungan.

Selain itu sifat teknologi merupakan salah satu sifat yang harus di miliki oleh material komposit tersebut. Dimana sifat teknologi adalah kemampuan material untuk dibentuk atau diproses. Prose pembuatan atau proses produksi dari komposit tersebut merupakan hal yangh sangat penting dalam menghasilkan material komposit tersebut. Banyak cara atau metoda yang di gunakan untuk menghasilkan material komposit yang di inginkan.

Metoda Pembuatan Komposit

Secara Garis besar metoda pembuatan material komposit terdiri dari atas dua cara,yaitu :

1. ·         Proses Cetakan Terbuka (Open-Mold Process)
2. ·         Proses Cetakan Tertutup (Closed mold Processes)

1.      Proses Cetakan Terbuka (Open-Mold Process)

a)      Contact Molding/ Hand Lay Up

Hand lay-up adalah metoda yang paling sederhana dan merupakan proses dengan metode terbuka dari proses fabrikasi komposit.Adapun proses dari pembuatan dengan metoda ini adalah dengan cara menuangkan resin dengan tangan kedalam serat berbentuk anyaman, rajuan atau kain, kemudian memberi takanan sekaligus meratakannya menggunakan rol atau kuas. Proses tersebut dilakukan berulang-ulang hingga ketebalan yang diinginkan tercapai. Pada proses ini resin langsung berkontak dengan udara dan biasanya proses pencetakan dilakukan pada temperatur kamar.

Kelebihan penggunaan metoda ini:

o   Mudah dilakukan

o   Cocok di gunakan untuk komponen yang besar

o   Volumenya rendah

Pada metoda hand lay up ini resin yang paling banyak di gunakan adalah polyester dan epoxies. Proses ini dapat kita lihat pada gambar berikut :

Gambar Proses Hand Lay Up

Aplikasi dari pembuatan produk komposit menggunakan hand lay up ini biasanya di gunakan pada material atau komponen yang sangat besar, seperti pembuatan kapal, bodi kendaraan, bilah turbin angin, bak mandi,perahu.

Gambar Produk yang menggunakan proses hand lay up

b)      Vacuum Bag

Proses vacuum bag merupakan penyempurnaan dari hand lay-up, penggunaan dari proses vakum ini adalah untuk menghilangkan udara terperangkap dan kelebihan resin..

Pada proses ini digunakan pompa vacuum untuk menghisap udara yang ada dalam wadah tempat diletakkannya komposit yang akan dilakukan proses pencetakan. Dengan divakumkan udara dalam wadah maka udara yang ada diluar penutup plastic akan menekan kearah dalam. Hal ini akan menyebabkan udara yang terperangkap dalam specimen komposit akan dapat diminimalkan.

Dibandingkan dengan hand lay-up, metode vakum memberikan penguatan konsentrasi yang lebih tinggi, adhesi yang lebih baik antara lapisan, dan kontrol yang lebih resin / rasio kaca.

Gambar Proses Pencetakan dengan Vacuum Bag

Aplikasi dari metoda vacuum bag ini adalah pembuatan kapal pesiar, komponen mobil balap,perahu.

Gambar Produk yang menggunakan proses vacuum bag

c)      Pressure Bag

Pressure bag memiliki kesamaan dengan metode vacuum bag, namun cara ini tidak memakai pompa vakum tetapi menggunakan udara atau uap bertekanan yang dimasukkan malalui suatu wadah elastis Wadah elastis ini yang akan berkontak pada komposit yang akan dilakukan proses. Biasanya tekanan basar tekanan yang di berikan pada proses ini adalah sebesar 30 sampai 50 psi.

Gambar Proses Pencetakan dengan Pressure Bag

Aplikasi dari metoda vacuum bag ini adalah pembuatan tangki,wadah,turbin angin,vessel.

Gambar produk dengan Pressure Bag

d)      Spray-Up

Spray-up merupakan metode cetakan terbuka yang dapat menghasilkan bagian-bagian yang lebih kompleks ekonomis dari hand lay-up.

Proses spray-up dilakukan dengan cara penyemprotan serat (fibre) yang telah melewati tempat pemotongan (chopper). Sementara resin yang telah dicampur dengan katalis juga disemprotkan secara bersamaan Wadah tempat pencetakan spray- up telah disiapkan sebelumnya. Setelah itu proses selanjutnya adalah dengan embiarkannya mengeras pada kondisi atsmosfer standar.

Gambar Proses Pencetakan dengan Spray-Up

Spray-up telah sangat sedikit aplikasi di ruang angkasa. Teknologi ini menghasilkan struktur kekuatan yang rendah yang biasanya tidak termasuk pada produk akhir. Spray-up sedang digunakan untuk bergabung dengan struktur back-up untuk lembaran wajah komposit pada alat komposit. Spray-up ini juga digunakan terbatas untuk mendapatkan fiberglass splash dari alat transfer.

Aplikasi penggunaan dari proses ini adalah panel-panel, bodi karavan,bak mandi, sampan,sampan.

Gambar produk dengan Spray Up

e)      Filament Winding

Fiber tipe roving atau single strand dilewatkan melalui wadah yang berisi resin, kemudian fiber tersebut akan diputar sekeliling mandrel yang sedang bergerak dua arah, arah radial dan arah tangensial. Proses ini dilakukan berulang, sehingga cara ini didapatkan lapisan serat dan fiber sesuai dengan yang diinginkan. Resin termoseting yang biasa di gunakan pada proses ini adalah poliester, vinil ester, epoxies, dan fenolat.

 

Gambar Proses Pencetakan dengan Filament Winding

Proses ini terutama digunakan untuk komponen belah berlubang, umumnya bulat atau oval, seperti pipa dan tangki. Serat TOWS dilewatkan melalui mandi resin sebelum ke Mandrel dalam berbagai orientasi, dikendalikan oleh mekanisme serat, dan tingkat rotasi mandrel tersebut. Adapun aplikasi dari proses filament winding ini digunakan untuk menghasilkan bejana tekan, motor roket, tank, tongkat golf dan pipa.

 

Gambar produk dengan filament winding

2.      Proses Cetakan Tertutup (Closed mold Processes)

a)      Proses Cetakan Tekan (Compression Molding)

Proses cetakan ini menggunakan hydraulic sebagai penekannya. Fiber yang telah dicampur dengan resin dimasukkan ke dalam rongga cetakan, kemudian dilakukan penekanan dan pemanasan. Resin termoset khas yang digunakan dalam proses cetak tekan ini adalah poliester, vinil ester, epoxies, dan fenolat.

Gambar Proses Pencetakan dengan Compression Molding

Aplikasi dari proses compression molding ini adalah alat rumah, kontainer besar, alat listrik, untuk panel bodi kendaraan rekreasi seperti ponsel salju, kerangka sepeda dan jet ski

 

Gambar produk dengan filament winding

b). Injection Molding

Metoda injection molding juga dikenal sebagai reaksi pencetakan cairan atau pelapisan tekanan tinggi. Fiber dan resin dimasukkan kedalam rongga cetakan bagian  atas, kondisi temperature dijaga supaya tetap dapat mencairkan resin. Resin cair beserta fiber akan mengalir ke bagian bawah, kemudian injeksi dilakukan oleh mandrel ke arah nozel menuju cetakan.

Gambar Proses Pencetakan dengan Injection Molding

Pada proses ini resin polimer reaktif yang di gunakan seperti poliol, isosianat, poliuretan, dan poliamida menyediakan siklus pencetakan cepat cocok untuk aplikasi otomotif dan furnitur. Aplikasi secara umum meliputi bumper otomotif, komponen fender dan panel, alat rumah, dan komponen mebel.

Gambar produk dengan filament winding

c). Continuous Pultrusion

Fiber jenis roving dilewatkan melalui wadah berisi resin, kemudian secara kontinu dilewatkan ke cetakan pra cetak dan diawetkan (cure), kemdian dilakukan pengerolan sesuai dengan dimensi yang diinginkan. Atau juga bisa di sebut sebagai penarikan serat dari suatu jaring atau creel melalui bak resin, kemudian dilewatkan pada cetakan yang telah dipanaskan. Fungsi dari cetakan tersebut ialah mengontrol kandungan resin, melengkapi pengisian serat, dan mengeraskan bahan menjadi bentuk akhir setelah melewati cetakan.

Gambar Proses Pencetakan dengan Continuous Pultrusion

Aplikasi penggunaan proses ini digunakan untuk pembuatan batang digunakan pada struktur atap, jembatan. Adapun contohnya adalah Round Rods, Rectangles, Squares, ‘I’ sections, ‘T’ sections, Angles, Channels, Dog Bone Profiles, Dove Tail Sticks and Spacers, Corner Profiles, Hallow Sections

Gambar produk dengan pultrusion