Mesin Las

A.    Pengertian Mesin Las

1.      Mesin Las Listrik

Mesin las adalah alat yang digunakan untuk menyambung logam. Pengelasan (wedding) adalah tenik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa penekanan dan menghasilkan sambungan yang kontinyu. Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam kontruksi sangat luas, meliputi perkapalan, jembatan, rangka baja, bejana tekan, pipa pesat, pipa saluran dan sebagainya.

Las busur listrik atau pada umumnya disebut las listrik termasuk suatu proses penyambungan logam dengan menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas. Jadi surnber 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 listriik. Gerakan busur api diatur sedemikian rupa, sehingga benda kerja dan elektroda yang mencair, setelah dingin dapat menjadi satu bagian yang sukar dipisahkan.

2.      Mesin Las Gas Oksi-Asetilin

Dalam proses pengelasan gas, panas diperoleh dari hasil pembakaran gas dengan oksigen sehingga menimbulkan nyala api dengan suhu yang dapat mencairkan logam dasar dan logam pengisi. Pengelasan gas juga sering digunakan untuk proses pemotongan logam. Gas yang lazim digunakan adalah gas alam, asetilen, dan hidrogen. Gas yang paling sering dipakai adalah gas asetilen, sehingga pengelasan gas pada umumnya diartikan sebagai pengelasan oksi-asetilen (oxyasetylene welding, OAW).  

Las Oksiasetilin adalah pengelasan yang dilaksanakan dengan pencampuran 2 jenis gas sebagai pembentuk nyala api dan sebagai sumber panas. Dalam proses las gas ini, gas yang digunakan adalah campuran dari gas Oksigen (O2) dan gas lain sebagai gas bahan bakar (fuel gas). Gas bahan bakar yang paling popular dan paling banyak digunakan dibengkel-bengkel adalah gas Asetilen (dari kata “acetylene”, dan memiliki rumus kimia C2H2). Gas ini memiliki beberapa kelebihan dibandingkan gas bahan bakar lain. Kelebihan yang dimiliki gas Asetilen antara lain,menghasilkan temperature nyala api lebih tinggi dari gas bahan bakar lainya, baik bila dicampur dengan udara ataupun Oksigen.

B.    Jenis Mesin Las Listrik

Jenis – jenis mesin las berdasarkan panas listrik adalah sebagai berikut :

1.      Las listrik dengan Elektroda Karbon

a.       Las listrik dengan elektroda karbon tunggal

b.       Las listrik dengan elektroda karbon ganda

Pada las listrik dengan elektroda karbon, maka busur listrik yang terjadi diantara ujung elektroda karbon dan logam atau diantara dua ujung elektroda karbon akan memanaskan dan mencairkan logam yang akan dilas.

2.      Las listrik dengan elektroda logam

a.      SMAW (Shield Metal Arch Welding)

Las busur nyala api listrik terlindung dengan mempergunaakan 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.

Untuk arus AC (Alternating Current), pada voltage drop panjang kabel tidak banyak pengaruhnya, kurang cocok untuk arus yang lemah, tidak semua jenis elektroda dapat dipakai, arc starting lebih sulit terutama untuk diameter elektrode kecil, pole tidak dapat dipertukarkan, arc bow bukan merupakan masalah.

Sedangkan pada arus DC (Direct Current), voltage drop sensitif terhadap panjang kabel sependek mungkin, dapat dipakai untuk arus kecil dengan diameter electroda kecil, semua jenis elektrode dapat dipakai, arc starting lebih mudah terutama untuk arus kecil, pole dapat dipertukarkan, arc bow sensitif pada bagian ujung, sudut atau bagian yang banyak lekukanya.

b.      SAW (Submerged Arch Welding)

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. Las Busur terpendam banyak digunakan untuk penyambungan tabung-tabung gas, pipa besar, dan penyambungan benda-benda yang sama serta banyak. Pengelasan dilakukan secara otomatis dan fluksnya berupa butiran. Satu unit mesin las SAW terdiri dari sebuah travo, kontrol, elektroda gulungan, nosel, dan perlengkapan untuk menaburkan fluks. Pengelasan dimulai dengan mengalirkan arus listrik pada rangkaian listrik SAW. Elektroda berjalan dan menyentuh benda kerja. Loncatan busur listrik dari elektroda ke benda kerja mencairkan keduanya. Pada saat bersamaan butiran fluks ditaburkan agar deposit lasan yang terbentuk terlindung dari udara luar.

c.      TIG (tungsten inert gas)

Las listrik TIG merupakan pengelasn dengan memakai busur nyala dengan tungsten/elektroda yang terbuat dari wolfram. Busur listrik yang terjadi antara ujung elektroda wolfrm dan bahan dasar adalah merupakan sumber panas untuk pengelasa. Titik cair dari eletroda wolfram sedemikan tingginya samapai 3410^o sehingga tidak ikut mencair pada saat terjadi busur listrik. Tangkai las dilengkapi dengan nosel keramik untuk penyembur gas pelindung yang melindungi daerah las dari pengaruh luar pada saat pengelasan.Sebagai bahan tambah dipakaielektroda tanpa selaput yang digerakkan dan didekatkan ke buur listrik yang terjadi antara elektroda wolfram dengan bahan dasar.

C.     Perlengkapan Las Listrik

1.      Kabel las

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

a.     Kabel elektroda , yaitu kabel yang menghubungkan pesawat las dengan elektroda.

b.    Kabel masa, yaitu yang menghubungkan pesawat las dengan benda kerja.

c.     Kabel tenaga, yaitu kabel yang menghubungkan sumber tenaga atau jaringan lisrtik dengan pesawat las.

2.       Pemegang elektroda

Ujung yang berselaput dari elektroda dijepit dengan pemegang elektroda. Ini terdiri dari mulut penjepit dan pemegang yang dibungkus oleh bahan penyekat (biasanya dari embonit).

3.      Palu Las

Palu ini digunakan untuk melepaskan dan mngeluarkan terak las pada jalur las dengan jalan memukulkan atau menggoreskan pada daerah las. Gunakanlah kaca mata pada waktu poembersihan terak, sebeb dapat memercikan pada mata.

4.      Sikat kawat

Sikat kawat digunakan untuk :

a.     Membersihkan benda kerja yang akan dilas,

b.    Membersihkan terak las yang sudah dilepas dari jalur las oleh pukulan palu las

5.      Klem massa

Alat untuk menghubungkan kabel masa ke benda kerja. Terbuat dari bahan yang menghantar dengan baik (tembaga). Klem masa dilengkapi dengan pegas yang kuat, yang dapat menjepit benda kerja dengan baik. Tempat yang dijepit harus bersih dari kotoran (karet, cat, minyak dan sebagainya).

6.      Tang penjepit

Digunakan untuk memegang atau memindahkan benda kerja yang masih panas sehabis pengelasan.

D.    Pengelasan Oksi – Asitelin

Pengelasan oksi-asetilen merupakan proses pengelasan lebur dengan menggunakan nyala api temperatur tinggi yang diperoleh dari hasil pembakaran gas asetilen dengan oksigen.  Nyala api diarahkan oleh ujung pembakar (welding torch tip). Pengelasan dapat dilakukan dengan atau tanpa logam pengisi, dan tekanan kadang-kadang digunakan untuk menyatukan kedua permukaan benda kerja yang akan disambung.

Bila digunakan logam pengisi, maka komposisi logam pengisi harus sama dengan komposisi logam dasar. Logam pengisi sering dilapisi dengan fluks, untuk membantu membersihkan permukaan dan melindungi las-an agar tidak terjadi oksidasi. Nyala api dalam pengelasan oksi-asetilen dihasilkan oleh reaksi kimia asetilen (C₂H₂) dan oksigen (O₂) dalam dua tahapan.

Tahapan pertama ditentukan oleh reaksi :

         C₂H₂ + O₂             2CO + H₂ + panas

     Hasil reaksi tersebut mudah terbakar, sehingga menyebabkan reaksi yang tahapan kedua :

                        2CO + H₂ + 1,5O₂             2CO₂ + H₂O + panas

Dua tahapan pembakaran dapat dilihat dalam emisi nyala api oksi-asetilen yang keluar dari ujung pembakar. Bila campuran oksigen dan asetilen 1 : 1, seperti yang dijelaskan pada formula reaksi kimia di atas, nyala api yang dihasilkan dikenal sebagai nyala netral.

Reaksi kimia tahap pertama terlihat sebagai kerucut dalam nyala api (berwarna putih bersinar), sedang reaksi tahap kedua terlihat sebagai kerucut luar yang membungkus kerucut dalam (hampir tanpa warna tetapi sedikit warna antara biru dan jingga). Suhu tertinggi dicapai pada nyala api ujung kerucut dalam, dan suhu tahap kedua suhunya di bawah ujung dalam tersebut. Selama pengelasan berlangsung, kerucut luar menyebar dan menutup permukaan benda kerja yang akan disambung, dan melindungi las-an dari pengaruh atmosfer sekelilingnya.

Cara kerja generator asetilen sistem lempar atau celup sederhana seperti berikut.:

     Karbit yang dicelupkan dalam air yang ditampung. Gas asetilen yang terjadi bergerak naik, gas yang terjadi berkumpul dalam ruang gas terus kekunci air, dari kunci airtersebut gas siap digunakan.

Cara kerja generator asetilen sistem tetes kebalikan dari generator asetilen sistem celup, seperti pada gambar. Generator asetilen jenis ini air diteteskan kepermukaan karbit yang terletak pada laci didalam rotor, gas asetilen yang terbentuk kemudian masuk keruang gas, dari ruang gas masuk kekunci air dan siap digunakan. Generator asetilen harus mendapatkan perawatan dan perhatian yang khusus karena sistem ini menghasilkan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau tetapi mudah terbakar dan mempunyai sifat racun bila dihirup dalam jumlah yang banyak sehingga harus disimpan dengan baik .

Pada nyala gas oksi-asetilen bisa diperoleh 3 jenis nyala yaitu

a.       Nyala netral

Perbandingan antara gas asetilen dan oksigen seimbang yaitu 1:1,2. Pada nyala terdapat 2 bagian yaitu : nyala inti dan nyala luar.

b.      Nyala karburasi

Nyala ini adalah nyala kelebihan asetilen. Bila kita perhatikan dalam penyalaan ada 3 bagian yaitu nyala inti, nyala ekor minimal 1¼ x nyala netral dan nyala luar. Ujung nyala inti berbentuk tumpul dan berwarna biru.

c.       Nyala oksidasi

Nyala oksidasi adalah nyala kelebihan oksigen, nyala ini terdiri dari 2 bagian, yaitu nyala inti dan nyala luar.

E.     Peralatan Las Oksi – Asitelin

1.      Tabung gas

Berfungsi menampung gas atau gas cair. Ukuran tabung ini dibuat berbeda karena disesuaikan dengan kapasitas daya tampung gas dan juga jenis gas yang ditampung. Untuk membedakan isi dari tabung gas dapat di lihat dari kode warna yang ada pada tabung.

2.      Katup tabung

Pengatur keluarnya gas dari dalam tabung. Pada tabgung gas oksigen, katup biasanya dibuat dari material kuningan. Sedangkan untuk tabung gas asitelin, katup terbuat dari material baja.

3.      Regulator

Regulator atau  lebih tepat  dikatakan Katup Penutun Tekan,  dipasang pada katub tabung dengan tujuan untuk mengurangi atau  menurunkan tekanan hingga mencapai tekanan kerja torch. Regulator ini juga berperan untuk mempertahankan besarnya tekanan kerja selama proses pengelasan atau pemotongan.

4.      Selang gas

Untuk mengalirkan gas yang keluar dari tabung menuju torch. Untuk memenuhi persyaratan keamanan, selang harus mampu menahan tekan kerja dan tidak mudah bocor.Berikut ini diperlihatkan table yang berisi informasi tentang perbedaan warna untuk membedakan jenis gas yang mengalir dalam selang.

Jenis gas	Kode warna	Contoh
Oksigen	Biru	Oksigen
Gas bahan bakar	Merah	Asitelin
Gas cair	Jingga	Propane (LPG)
Gas tak mudah terbakar	Hitam	Udara bertekanan

5.      Torch (pembakar)

Torch memiliki dua fungsi yaitu :

a.       Sebagai pencampur gas oksigen dan gas bahan bakar

b.      Sebagai pembentuk nyala api di ujung nosel

6.      Pematik las

Berfungsi meyalakan api las

7.      Tip cleaner

Alat ini berfungsi untuk membersihkan lubang mulut pembakar.

F.     Cacat Las

1.      Undercut

Undercut atau tarik las terjadi pada bahan dasar, atau penembusan pengelasan tidak terisi oleh cairan las, akan mengakibatkan retak.

Cara pencegahan :

a.       kurangi tekanan gas

b.       kecepatan pengelasan diperlambat, maka cairan las dapat mengisi dengan lengkap pada daerah luar bahan dasar

c.        periksa sudut brander maupun bahan tambah saat pengelasan.

2.      Incomplete Fusion

Incomplete Fusion terjadi ketika cairan las tidak bersenyawa dengan bahan dasar atau lapisan penegelasan sebelumnya dengan lapisan yang baru dilas.

Cara pencegahan :

a.        naikkan tekanan gas

b.       kecepatan pengelasan diperlambat,

c.        periksa sudut brander maupun bahan tambah saat pengelasan.

d.       Lebarkan celah atau rootgap

3.      Overlaping

Overlaping adalah tonjolan cairan las yang keluar melebihi bibir kampuh.

Cara pencegahan :

a.        kecepatan pengelasan dipercepat

b.       pergunakan sudut brander maupun bahan tambah yang benar saat pengelasan.

c.        Naikkan tekanan gas

4.      Crater

Crater atau kawat pengelasan adalah bagian yang dangkal pada permukaan las ketika pengelasan berhenti disebabkan oleh cairan las yang membeku setelah pengelasan berhenti, dapat menyebabkan retak bahkan sampai ke bahan dasar.

Pencegahannya dapat dilakukan dengan memberikan waktu pengelasan yang agak lama pada daerah tersebut sebelum mengakhiri pengelasan.

G.    Cara Menguji Hasil Las

1.      Vacum testing

Bertujuan untuk mengidentifikasi retak (crack) dan kebocoran pada sambungan las.

Alat – alat yang digunakan :

  Cairan dan peralatan test

  Air sabun

  Mesin Compressor

  Kotak Vacuum Test

  Urutan kerja

Cara menguji :

a.       Menggunakan air sabun pada permukaan yang akan di uji

b.      Menggunakan kotak Vacuum test dan buka katup yang menghubungkan kotak   vacuum test dengan mesin compressor. Tekanan yang digunakan . tuntuk proses ini paling sedikit 2 (dua) PSI

c.       Jika terdapat crack atau kebocoran, maka pada sisi berlawanan dari permukaan sambungan yang diuji akan terjadi gelembung udara

d.      Jika hal tersebut tidak terjadi, ini menandai sambungan las dalam kondisi yang baik

2.      Water filling test

a.      Tahap pertama

Tanki diisi dengan air sebanyak 25% dari kapasitas penuhnya. Cek kebocorannya secara visual didaerah pengelasan dan nozzle-nozzlenya. Bilamana tidak terjadi kebocoran, maka selanjutnya dicek leveling (toleransi kemiringan max. H/200, dimana H=Ketinggian tanki)

b.      Tahap kedua

Tanki diisi 50% dari kapasitas penuhnya dan dicek sesuai tahap pertama. Cek kebocoran pada dinding-dinding pada level 50%, bila ada kebocoran maka pengisian air sementara distop dulu untuk dilakukan perbaikan.

c.      Tahap ketiga

Tanki diisi 75% dari kapasitas penuhnya dan dicek sesaui  tahap pertama. Cek kebocoran pada dinding-dinding pada level 75%, bila ada kebocoran maka pengisian air sementara distop dulu untuk dilakukan perbaikan.

d.      Tahap keempat

Tanki diisi 100% dari kapasitas penuhnya dan dicek sesuai tahap pertama. Bila tanki sudah penuh dan sudah sesuai dengan level max. 100%, maka air didiamkan dalam tanki selama 3 x 24 jam, dan bila sudah mencapai 72 jam selanjutnya air dikeluarkan (Dewatering) dengan perlahan-lahan dengan posisi manhole atas tetap selalu dibuka.

Bilamana terjadi kebocoran maka harus diperbaiki terlebih dahulu lalu dilanjutkanmTahap pengisian dapat dilaksanakan 2(dua) atau 1(satu) tahap saja, tergantung dari kapasitas tanki atau sesuai persetujuan pihak Inspector (Owner), pengecekan dilaksanakan tahap demi tahap sesuai kebutuhan atau kapasitas tanki dan disusun laporannya.

e.      Tahap kelima

Bila air didalam tanki sudah habis keluar semua, maka dilanjutkan dengan permerbsihan dinding-dinding dan bottom tanki dengan air tawar agar dinding dan plat bottom tidak berkarat dan tidak kotor. Setelah dinding & bottom sudah bersih maka dapat dilakukan inspeksi dengan Inspector (Owner)

f.   Tahap akhir

Pemasangan manhole pada bagian dinding bawah dengan menggunakan gasket permanen

3.      Dye Penetran Test

Dye Penetran Test dilakukan pada sambungan las – lasan dari nozzle neck ke flange dan nozzle neck ke reinforcement.Dye Penetran Test dimaksudkan untuk mengindentifikasi retak (crack) dan kebocoran pada sambungan las tersebut.

Cairan kimia digunakan adalah sebagai berikut :

a.       Cleaner (Remover)

b.      Penetran (Berwarna merah)

c.       Developer (Berwarna putih)

Langkah kerja :

1.      Persiapan:

a.       Membersihkan permukaan dengan menggunakan cleaner

b.      Mengeringkan dengan lap bersih atau biarkan sampai kering

2.      Pengujian

a.       menggunakan cairan penetran pada permukaan yang akan diuji dan biarkan 2 (dua) sampai 30 (tiga puluh) menit sebelum dibersihkan

b.      Jika terjadi crack ataupun kebocoran pada sambungan las tersebut, maka cairan penetran akan masuk mengisinya

c.       Setelah bersih dan kering, gunakan cairan developer pada permukaan yang di uji tersebut dan akan memberi tanda-tanda berikut :

         Jika cairan penetran (merah) terlihat menembus cairan developer (putih), itu menandakan terjadi crack atau kebocoran pada sambungan las tersebut, perbaikan harus dilakukan dan sambungan tersebut harus diperiksa dan diuji kembali kemudian.

         Jika tidak terjadi tembusan pada cairan developer (putih), itu menandakan sambungan las dalam kondisi yang baik.

H.       Pengelasan Bawah Air

Teknologi pengelasan basah bawah air (Underwater Welding) adalah pengelasan yang dilakukan di bawah air, umumnya laut.  sering sekali digunakan untuk memperbaiki kerusakan yang terjadi pada badan kapal dan perbaikan struktur kapal, konstruksi pipa air, konstruksi pipa minyak dan gas, konstruksi jembatan di atas air maupun konstruksi rig atau pengeboran lepas pantai, bangunan lepas pantai serta konstruksi lainnya yang terendam air.

 Pada pelaksanaannya, pengelasan di permukaan air masih merupakan prioritas utama sedangkan pengelasan ( LAS ) bawah air adalah alternatif lain yang dipilih bilamana tidak memungkinkan untuk dikerjakan di permukaan air. Ada beberapa keuntungan yang didapat dari teknik las dalam air ini, diantaranya adalah biaya yang relatif lebih murah dan persiapan yang dibutuhkan jauh lebih singkat dibanding dengan teknik yang lain.

1.      Kendala pada Underwater Welding

a.       Class, baik DNV atau LR belum menerima teknik ini untuk perbaikan yang sifatnya permanen. Terdapat weld defects yang hampir selalu menyertai (porosity, lack of fusion, cracking) yang memberatkan teknik pengelasan ini untuk tujuan-tujuan perbaikan permanen.

b.      Yang bisa diperoleh dari teknik ini adalah baru Class B. Hasil seperti ini hanya bisa diterima kalau tujuan pengelasan hanya untuk aplikasi yang kurang penting/kritis dimana ductility yang lebih rendah, porosity yang lebih banyak, discontinuities yang relatif lebih banyak masih bisa diterima.

c.       Tingginya resiko hydrogen cracking di area HAZ terutama untuk material yang mempunyai kadar karbon equivalent lebih tinggi dari 0.4%. Terutama di Laut Utara, struktur lepas pantainya biasa menggunakan material ini.

d.      Berdasarkan pengalaman yang ada di industri, teknik pengelasan ini hanya dilakukan sampai kedalam yang tidak lebih dari 30 meter.

e.       Kinerja proses shieldedmetal arc (SMA) dari elektroda ferritic memburuk dengan bertambahnya kedalam. Produsen elektroda komersial juga membatasai penggunaannya sampai kedalaman 100 meter saja.

f.       Sifat hasil pengelasan juga memburuk dengan bertambahnya kedalaman, teruatama ductility dan toughness (charpy impact).

g.      Karena kontak langsung dengan air, maka air di sekitar area pengelasan menjadi mendidih dan terionisasi menjadi gas oksigen dan hidrogen. Sebagian gas ini melebur ke area HAZ tapi sebagian besar lainnya akan mengalir ke udara. Bila aliran ini tertahan, maka akan terjadi resiko ledakan yang biasanya membahayakan penyelam.

2.      Pemecahan kendala

a.       Hydrogen cracking dan hardness di area HAZ bisa diminimalisasi atau dihindari dengan penerapan teknik multiple temper bead (MTB). Konsep dari teknik ini adalah dengan mengontrol rasio panas (heat input) diantara lapisan-lapisan bead pengelasan. Untuk mengontrol panas ini, ukuran bead pada lapisan pengelasan pertama harus 'disesuaikan' sehingga penetrasi minimum ke material bisa didapat. Begitu juga untuk lapisan yang kedua dan seterusnya. ada tiga parameter yang mempengaruhi kualitas pengelasan dalam penerapan MTB ini, yaitu : jarak antara temper bead, rentang waktu pengelasan dan heat input.

b.      Teknik buttering juga bisa digunakan terutama untuk material dengan CE lebih dari 0.4%. Elektroda butter yang digunakanbisa elektroda yang punya oxidizing agent atau elektroda thermit.

c.       Pemakain elektroda dengan oxidizing agent, agent ini akan menyerap kembali gas hidrogen atau oksigen yang terserap di haz

d.      Pemakaian thermit elektroda juga bisa digunakan.Elektroda jenis ini akan memproduksi panas yang tinggidan pemberian material las (weld metal) yang sedikit sehingga mengurangi kecepatan pendinginan dari hasil pengelasan oleh suhu di sekitarnya sehingga terjadi semacam proses post welding heat treatment.

e.       Elektroda berbasis nickel bisa menahan hidrogen untuk tidak berdifusi ke area HAZ. hanya sayangnya hardness di area HAZ masih tinggi dan kualitas pengelasan hanya baik untuk kedalaman sampai 10 meter.