BUSUR LISTRIK TERENDAM
SAW = SUBMERGED ARC WELDING (121)


Definisi
Proses ini termasuk proses pengelasan busur api listrik elektroda terumpan, dengan pelindung serbuk flux.
Proses yang semakin banyak dipakai dalam industri ini selain karena mutu hasil las yang cukup baik, kecepatan produksinya juga cukup tinggi. Meskipun baru  dua posisi pengelasan yang dapat dilayani dengan proses ini, yaitu datar (1G) dan horizontal (2G), namun banyak juga dipergunakan dalam konstruksi-konstruksi kapal dan pembuatan tangki penyimpan dilapangan. Dengan menggunakan elektroda yang berbentuk strip (pita logam ),banyak dipergunakan untuk pengelasan pelapisan permukaan  (surfacing).
Dalam pengoperasiannya, walaupun tidak dibutuhkan juru las yang berketerampilan seperti pada proses SMAW, namum operator las juga harus berkualifikasi, karena banyak parameter yang perlu dipersiapkan dengan ketelitian tertentu.

 

PRINSIP KERJA
Pada proses ini busur listrik yang memanaskan logam induk, flux da ujung elektroda tejadi di elektroda dan logam induk, di dibawah rendaman flux. Seperti halnya proses-proses elektroda terumpan lainnya, elektroda selain berfungsi sebagai pembangkit busur listrik juga akan tercairkan menjadi logam pengisi. Flux yang terbakar menjadi terak cair yang mengambang di atas kawah las cair,  dan menimbulkan gas. Proses ini dlindungi oleh terak cair, gas dan sisa flux yang tidak mencair. Oleh karenanya proses ini tidak dipengaruhi oleh tiupan angin yang mungkin terjadi dipermukaan. Pada proses ini pengumpanan elektroda terjadi secara terus menerus, dilakukan secara mekanis dengan rol-rol pengumpan yang dapat diatur kecepatannya sesuai dengana keinginan, yang merupakan kecepatan pengumpanan (Feeding Speed) . Kecepatan majunya proses (travel speed) dapat dilakukan dengan prosesnya yang bergerak maju  atau logam kerjanya yang bergerak. 
Variabel-variabel pengoperasian ini diatur pada panel pengatur.

KELEBIHANN DAN KEKURANGAN SAW 
Kelebihan SAW :
•    Sambungan dapat dipersiapkan dengan alur V yang dangkal, sehingga tidak terlalu banyak memerlukan logam pengisi, bahkan sering tidak diperlukan alur.
•    Karena proses terjadi di bawah timbunan flux, maka tidak ada percikan logam (spatter) dan sinar busur yang keluar.
•    Kecepatan pengelasan tinggi, baik untuk pengelasan pelat datar, silinder maupun pipa, bahkan baik sekali untk pendepositan/pelapisan permukaan (surfacing)
•    Flux yang bekerja sebagai pembersih dan deoksidator untuk menghilangkan kontaminan yang tidak diinginkan berada pada kawah las cair, dan dapat menghasilkan las yang baik . Jika diinginkan flux dapat dipakai sebagai penambah unsur paduan pada las.
•    Pada pengelasan baja karbon rendah dapat dipergunakan elektroda yang tidak mahal, yang biasanya dilapisi dengan tembaga tipis agar tidak berkarat dalam penyimpanan.
•    Pengelasan dapat dilakukan pada tempat terbuka, dengan tiupan angin yang kencang,
•    Dapat dihasilkan las degan rendah hidrogen.

Kekurangan/keterbatasan SAW :
•    Proses sedikit rumit, karena selain diperlukan flux dan penahan flux, juga diperlukan “fixtures” lainnya, dan penahan cairan.
•    Flux dapat mengkontaminasi, yang dapat menyebabkan terjadinya ketaksempurnaan.
•    Untuk dapat menghasilkan lasan yang baik logam induk harus homogen, dan bebas dari scale maupun kontaminan-kontaminan lainnya.
•    Untuk pengelasan berlapis banyak, yang memerlukan pembersihan terak yang baik sering mengalami kesulitan.
•    Bahan induk dengan ketebalan kurang dari 5 mm sulit dilas dengan proses ini, walaupun dengan menggunakan backing.
•    Posisi pengelasan yang dapat dilakukanmasih terbatas pada posisi datar dan horizontal.








FILLER WIRE METAL DAN FLUK.
Dalam pengelasan SAW, logam pengisi dengan pelindung powder fluk. Elektroda filler metal ada dua jenis :
•    Berbentuk kawat (wire rod)
•    Berbentuk pelat strip
 Klasifikasi :
Filler metal untuk proses las SAW selalu diklasifikasikan bersama fluk. Fluk diklasifikasikan sesuai persyaratan sifat mekanis logam las. Sesuai dengan AWS A5.17 (SPECIFICATION FOR CARBON STEEL ELECTRODES AND FLUXES FOR SAW)
KLASIFIKASI FLUK DAN FILLER METAL SAW   :

 F    X     X     X -   E    X X
 1     2      3     4        5        6

1.    Menyatakan fluk.
2.    Kuat tarik x 10.000 psi
3.    Kondisi perlakuan panas.
4.    Suhu terendah, impact strength 20j.
5.    Menyatakan elektroda (filler).
6.    Kelas elektroda spesipikasi.

Contoh    : F 7 A6 – EM 12K.
•    Kuat tarik min 70.000 psi.
•    Impact strengt temp - 60˚ F.
•    Di las dengan kondisi spesikasi EM 12K.
Komposisinya : (0.05 – 0.15%) C, (0.8 – 1.25 %) Mn, (0.1 - 0.35 %) Si, 0.03 % S, 0.035 % P, 0,35 % Cu,

BUSUR LISTRIK ELEKTRODA TERBUNGKUS
SMAW = SHIELDED METAL ARC WELDING
MMA = MANUAL METAL ARC WELDING  (111)

Definisi
Pada Proses SMAW panas diperoleh dari energi listrik yang diubah menjadi energi panas dengan mebangkitkan busur listrik yang bersuhu tinggi di antara ujung elektroda dan logam induk. Pada proses ini elektroda selain sebagai pembangkit busur juga dipakai sebagai logam pengisi (filler metal) , disebut elektroda terumpan, yang terbungkus dengan flux. Logam inti dan flux akan mencair bersama-sama pada kawah las.
Flux yang terbakar dan terurai berfungsi :

- Shielding : Melindungi dari kontaminasi atmosfir

- Ionnizing : Penstabil busur

- Deoxidizng : Menghilangkan Oksigen

- Insulating : Menyelimuti molten metal agar tidak terjadi rapid cooling

- Alloying : Sebagai paduan dalam pengelasan

Mesin Las (Power Source / Power Supply )
Banyak jenis dan ukuran mesin las yang dipakai pada proses SMAW. Jika dipakai jenis arus bolak-balik, masukan listrik yang bertegangan masih relatif tinggi perlu ditransformasikan ke tegangan yang aman pakai dengan transformator listrik. ( 16 – 40 volt ). Jika arus searah yang dipakai, dapat diperoleh dengan menggunakan unit perata arus, (transformer rectifier ), atau motor generator yang menghasilkan langsung arus rata. Pada mesin las berarus DC dimungkinkan untuk dipergunakan dalam dua jenis polaritas, yaitu polaritas lurus (DCSP = DCEN ) dan polaritas balik ( DCRP = DCEP ).

KELEBIHAN DAN KETERBATASAN PROSES SMAW
Proses SMAW adalah salah satu dari proses-proses yang banyak dipakai, terutama untuk membuat lasan-lasan yang pendek dalam produksi, misalnya untuk pekerjaan pemeliharaan dan reparasi, dan juga untuk pekerjaan konstruksi di lapangan.

Keunggulan/kelebihan SMAW
•    Peralatan sederhana, tidak mahal dan mudah dipindahkan.
•    Elektroda yang terbungkus flux dapat mengisi sebagai logam pengisi, dan sekaligus menyediakan      pelindung terhadap pengaruh kontaminasi  udara luar.
•    Tidak dibutuhkan gas pelindung dan serbuk flux.
•    Tidak terlalu sensitif terhadap tiupan angin seperti proses yang berpelindung gas.
•    Dapat dioperasikan di ruangan yang sempit & sulit
•    Proses dapat dipakai untuk semua jenis logam dan paduan yang umum.

Keterbatasan/kekurangan SMAW
•    Logam-logam yanag rendah suhu leburnya seperti timbal, timah dan seng tidak cocok dilas karena masukan panas cukup tinggi.
•    Tidak cocok untuk logam-logam yang reaktif seperti titanium, tantalum, zirkonium dan colombium, karena pelindung terhadp kontaminasi oksigen tidk cukup.
•    Elektroda yang menjadi pendek selama proses (setelah terbakar) akan menaikkan arus sampai melebihi batas, dan memanaskan elektroda sampai merusakkan pembungkusnya.
•    Siklus kerja juru las kecil.
  
Jenis-jenis Coating pada Elektroda SMAW :

Acid Coating, mempunyai sipat kemampuan.
Komposisi : 40% FeO + MnO (Iron Ore + Manganese)
                   20% SiO2             (Silicate)
                   30% FeMn            (Ferro Manganese)
                   10%                       (Plasticizer)

-    Metal transper membentuk spray.
-    Sangat cocok untuk posisi horizontal.
-    Arus DC/AC.
-    Dapat dipergunakan untuk cutting jika amper tinggi kelemahan: riskan terhadap porosity, dan hot cracking jika digunakan pada material carbon > 0.25 % juga phosphor dan sulpur tinggi.

Rutile coating, mempunyai sipat kemampuan.
Komposisi : 50%TiO2              (Rutile)
                   15% SiO2             (Silicate)
                   10% CaCO3         (Limestone)
                   15% FeMn            (Ferro Manganese)

                   10%                       (Plasticizer)
-    Arus DC / AC.
-    All position Welding.
-    Bead surface Smooth.
-    Slag mudah dibuang.
-    Sangat kecil terjadi hot craking.
-    Slag yang dihasilkan good conductivity.

Basic Coating, biasanya coating tebal.
Komposisi : 40%TiO2              (Rutile)
                   35% CaF2            (Calcium Fluoride)
                   5% SiO2               (Silicate)
                   10% FeSi             (Ferro Silicon)
                   3% FeMn             (Ferro Manganese)

                   7%                        (Plasticizer)
-    Arus Polaritas DCEP.
-    All position welding
-    Metal transfer medium droplet
-    Lebih susah melepas slag
-    Sifat mekanis lebih baik disbanding coating lain
-    Cocok untuk komponen besar, berat dan ringan.
-    Mudah terkena hydrogen (Mikro crack)/Low Hydrogen
-    Bisa digunakan untuk posisin vertical down dengan high speed dan amper tinggi.

Cellulose coating
Komposisi : 40% Cellulose
                   20% TiO2             (Rutile)
                   15% SiO2            (Silicate)
                   10% FeO2            (Magnetite)

                   15% FeMn            (Ferro Manganese)
- Las penetrasi mendalam di setiap posisi,
- Kemampuan pengelasan Vertikal Down,
- Weld logam dengan sifat mekanik yang baik. 
- Senyawa titanium memberikan stabilitas busur serta membantu membersihkan terak (mudah).  
- Adanya ferromanganese berfungsi untuk mengimbangi mangan yang hilang saat oksidasi selama pengelasan dan deoxsidize
- Karena elektroda umumnya diproduksi dengan menggunakan natrium yang pengikat silikat, mereka terbaik dapat digunakan dengan DC (+).

KLASIFIKASI ELEKTRODA :

Menurut klasifikasi AWS A5.1 (SPECIFICATION FOR CARBON STEEL ELECTRODES FOR SMAW)

dan A5.5 (SPECIFICATION FOR LOW-ALLOY STEEL ELECTRODES FOR SMAW)

E 60 XX    : 60 adalah kuat tarik logam las 60.000 psi.
E 70 XX    : 70 adalah kuat tarik logam las 70.000 Psi
E XX 10    : 1 = semua posisi pengelasan
                    0 = Cellulose, deep penetration ,DCEP.
E XX 11    : 1 = AC, DCEP, Cellulose.
E XX 12    : 2 = AC, DCEN, Rutile
E XX 13    : 3 = AC, DC, Rutile.
E XX 14    : 4 = AC, DC, Iron powder Rutile
E XX 15    : 5 = DCEP, Basic Low Hidrogen.
E XX 16    : 6 = AC, DCEN, Basic Low Hidrogen.+ Potasium.
E XX 18    : 8 = AC, DCEP, Basic Low Hidrogen.+ Iron Powder.
E XX 20    : 2 = Posisi Las Flat,Horizontal  Only.
                   0 = DC,DCEN, Mineral + Iron Oxide Silicate.
E XX 24    : 2 = Posisi F,H. (Flat & Horizontal).
                   4 = AC,DC Typical Mineral rutille + Iron powder.
E XX 30    : 3 = Posisi F, Only.
                   0 = AC, DC, Mineral + Iron Powder
E XX 48    : 4 = Special vertical Down.
                    8 = AC, DCEP, Kalium Hydrogen Low.



 

 WELDING PROSES

1.    DEFINISI DAN TERMINOLOGI

•  Penyambungan antara dua/lebih material dalam keadaan plastis atau mencair dengan menggunakan panas (heat) atau tekanan (pressure) atau keduanya. Logam pengisi (filler metal) dengan temperatur lebur yang sama dengan TL dari logam induk dengan atau tanpa digunakan dalam proses penyambungan tsb. (British Standards Institution 1983: BS 449: Part 1)
• Penyambungan dari logam atau non-logam yg dihasilkan dengan memanaskan material hingga temperatur las, dengan atau tanpa menggunakan tekanan (pressure) atau hanya tekanan, dengan atau tanpa logam pengisi. (American Welding Society 1989 Welding Handbook Vol.I 8th ed.)

Proses pengelasan (welding proscess) ialah suatu proses penyambungan dua material atau lebih (baik logam maupun non-logam) yang menghasilkan suatu gabungan (coalescence) dari bahan-bahan yang disambung dengan memanaskan sampai temperatur tertentu sehingga logam induk ikut melebur dengan menggunakan atau tanpa tekanan atau dengan tekanan saja. Dan dengan atau tanpa menggunakan bahan pengisi (filler metal).

Panas yang dipergunakan dalam proses pengelasan dapat dipeoleh dari berbagai cara, dan dari mana diperoleh panas dan bagaimana cara memperolehnya dipakai dasar dalam pengelompokan jenis-jenis proses pengelasan: secara mekanis (misalnya Las Gesek), proses kimia (misalnya Las Termit), energi listrik (misalnya Las Busur Listrik), pembakaran bahan bakar (misalnya Las Oksi Asetilin).

Pengelompokan Berdasarkan Jenis Sumber Panas

•    Energi Listrik sebagai sumber panas.

•    Api Bahan Bakar Gas (BBG) sebagai sumber panas.(Fuel-gas Flame as a source of heating)

•    Electron Beam sebagai sumber panas, EBW (Electron Beam Welding).

•    Reaksi Kimia  sebagai sumber panas, TW (Thermit Welding).

•    Suara sebagai sumber tenaga, USW (Ultrasounic Welding)

•    Sinar sebagai sumber panas, LBW (Laser Beam Welding)

•    Energi Mekanikal sebagai sumber panas, FRW (Friction Welding).