Deskripsi Pengelasan SMAW

SMAW merupakan suatu teknik pengelasan dengan menggunakan arus listrik berbentuk busur arus dan elektroda berselaput. Tipe-tipe lain dari pengelasan dengan busur arus listrik adalah submerged arc welding SAW, gas metal arc welding GMAW-MIG, gas tungsten arc welding G  dan plasmaarc. Didalam pengelasan SMAW ini terjadi gas penyelimut ketika elektroda terselaput itu mencair, sehingga dalam proses ini tidak diperlukan tekanan/pressure gas inert untuk mengusir oksigen atau udara yang dapat menyebabkan korosi atau gelembung-gelembung didalam hasil las-lasan. Prose pengelasan terjadi karena arus listrik yang mengalir diantara elektroda dan bahan las membentuk panas sehingga dapat mencapai 3000 oC, sehingga membuat elektroda dan bahan yang akan dilas mencair. Berdasarkan jenis arus-nya, pengelasan ini dibagi atas arus AC dan DC, dimana arus DC dibedakan atas Straight polarity- polaritas langsung dan Reverse polarity - polaritas terbalik. Sedang mesin lasnya terbagi atas dua jenis yaitu constant current - arus tetap dan constant voltage - tegangan tetap, dimanapada setiap pengelasan busur arus listrik jika terjadi busur yang membesar akan menurunkan arus dan menaikkan tegangan serta pada busur yang memendek akan meningkatkan arus dan menurunkan tegangan. 

Untuk mendapatkan pengelasan yang baik harus :

• menggunakan elektroda yang tepat
• jenis arus yang tepat
• jenis polaritas yang tepat untuk arus DC
• hindari gerakan pengelasan kiri kanan selama mengelas
• bentuk busur arus yang pendek,  lakukan pengelasan secara mantap dan teratur
• laju pengelasan yang sesuai dengan kecepatan elektroda yang mencair.

Masalah-masalah yang sering timbul pada pengelasan busur arus adalah :

1. elektrode membeku / pengelasan terhenti
2. bentuk kampuh las yang jelek
3. busur arus las yang jelek karena mengembang
4. Sedang selaput elektrode / fluks umumnya terbuat dariserat
   kayu/sellulosa
5. titanium oksida
6. titanium +  senyawa basa
7. Mn + Fe + Si
8. Besi oksida
9. CaCO3, yang akan membentuk jebnis-jenis elektrode berupa type : E, R, ER, EC, EW, B, RB, RG dan F.

Pemilihan elektrode ini berdasarkan :

• sifat dari bahan yang akan dilas
• posisi pengelasan
• type sambungan
• jumlah pengelasan
• kerapatan sambungan pengelasan
• jenis arus yang tersedia.

Mesin las AC

Mesin listrik diklasifikasikan mesin las AC dan mesin las DC, mesin las AC biasanya berupa trafo las, sedangkam mesin las DC selain trafo yang dilengkapi dengan rectifier atau diode ( Perubah arus bolak balik menjadi arus searah ) biasanya menggunakan motor penggerak baik mesin disel atau motor bensin dan motor listrik. Mesin las AC yang menggunakan transformator atau trafo las. Saat ini banyak digunakan mesin las DC karena DC mempunyai beberapa kelebihan dari pada mesin las AC, seperti misalnya busur stabil, polaritas dapat diatur.

 

Las DCSP ( Direct Current Straight Polarity ) atau Las Polaritas Lurus.
Apabila material dasar atau material yang akan dilas disambungkan dengan kutup positip ( + ) dan elektrodenya disambungkan dengan kutup negatif ( - ) pada mesin las DC maka cara ini disebut pengelasan polaritas lurus atau DCSP.

Dengan cara ini busur listrik bergerak dari elektrode ke material dasar sehingga tumbukan elektron berada di material dasar yang berakibat 2/3 panas berada di material dasar dan 1/3 panas berada di elektroda. Cara ini akan menghasilkan pencairan material dasar lebih banyak dibanding elektrodenya sehingga hasil las mempunyai penetrasi yang dalam, sehingga baik digunakan pada pengelasan yang lambat serta manik las yang sempit dan untuk pelat yang tebal. Las DCRP ( Direct Current Reversed Polarity) atau Las Polaritas balik. Dengan proses pengelasan cara ini material dasar disambungkan dengan kutup negatip ( - ) dan elektrodenya disambungkan dengan kutup positif ( + ) dari mesin las DC, dan disebut DCRP sehingga busur listrik bergerak dari material dasar ke elektrode dan tumbukan elektron berada di elektrode yang berakibat 2/3 panas berada di elektroda dan 1/3 panas berada di material dasar.

Cara ini akan menghasilkan pencairan elektrode lebih banyak sehingga hasil las mempunyai penetrasi dangkal, serta baik digunakan pada pengelasan pelat tipis dengan manik las yang lebar.

Pengelasan Las AC ( Alternating current ) atau Las Arus bolak balik Las listrik arus bolak balik tidak ada kutup positip dan negatip ( dua duanya sama ) oleh sebab itu maka penyambungannya dibolak balik hasilnya tetap sama. Masing masing kutup akan menerima panas 50 % dan akibatnya terjadi penetrasi normal .

Elektrode las

Sebagian besar elektrode las SMAW dilapisi oleh lapisan flux, yang berfungsi sebagai pembentuk gas yang melindungi cairan logam dari kontaminasi udara sekelilingnya. Selain itu fluk berguna juga untuk membentuk terak las yang juga berfungsi melindungi cairan las dari udara sekelilingnya. Lapisan elektrode ini merupakan campuran kimia yang komposisisnya sesuai dengan kebutuhan pengelasan. Menurut AWS (American Welding Society ) elektrode diklasifikasikan dengan huruf E dan diikuti empat atau lima digit sebagai berikut E xxxx (x) . Dua digit yang pertama atau tiga digit menunjukan kuat tarik hasil las tiga digit menunjukan
kuat tarik lebih dari 100.000 psi sedangkan dua digit menunjukan kuat tarik hasil lasan kurang dari 100.000 psi. Sebagai contoh elektrode E 6013 mempunyai kuat tarik 60.000 psi (42 Kg/mm2 ). Sedangkan angka digit ketiga atau keempat bagi yang kuat tariknya lebih besar 100.000 psi ( 70 Kg/mm2 ) digit selanjutnya menujukan posisi pengelasan, apabila angkanya 1 berarti untuk segala posisi.pengelasan, angka 2 berarti las datar atau horizonta l dan angka 3 menunjukan untuk pengelasan datar saja. Digit yang terakhir menunjukan jenis dari campuran kimia dari lapisan elektrode.

SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING)

Proses pengelasan (welding) merupakan salah satu proses penyambungan material (material joining). Adapun untuk definisi dari proses pengelasan yang mengacu pada AWS (American Welding Society), proses pengelasan adalah proses penyambungan antara metal atau non-metal yang menghasilkan satu bagian yang menyatu, dengan memanaskan material yang akan disambung sampai pada suhu pengelasan tertentu, dengan atau tanpa penekanan, dan dengan atau tanpa logam pengisi. Meskipun dalam metode proses pengelasan tidak hanya berupa proses penyambungan, tetapi juga bisa berupa proses pemotongan dan brazing. Proses pengelasan dibedakan menjadi beberapa jenis, dan SMAW merupakan salah satu proses pengelasan yang umum digunakan, utamanya pada pengelasan singkat dalam produksi, pemeliharaan dan perbaikan, dan untuk bidang konstruksi.

SMAW (Shielded Metal Arc Welding) adalah proses pengelasan dengan mencairkan material dasar yang menggunakan panas dari listrik antara penutup metal (elektroda).

 

 

SMAW merupakan pekerjaan manual dengan peralatan meliputi power source, kabel elektroda (electrode cable) , kabel kerja (work cable), electrode holder, work clamp, dan elektroda. Elektroda dan system kerja adalah bagian dari rangkaian listrik. Rangkaian dimulai dengan sumber daya listrik dan kabel termasuk pengelasan, pemegang elektroda, sambungan benda kerja, benda kerja (Weldment), dan elektroda las. Salah satu dari dua kabel dari sumber listrik terpasang ke bekerja, selebihnya melekat pada pemegang elektroda, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini:

 

Sebagaimana dalam AWS (American Welding Society), prinsip dari SMAW adalah menggunakan panas dari busur untuk mencairkan logam dasar dan ujung sebuah consumable elektroda tertutup dengan tegangan listrik yang dipakai 23-45 Volt, dan untuk pencairan digunakan arus listrik hingga 500 ampere yang umum digunakan berkisar antara 80–200 ampere. Dimana dalam proses SMAW dapat terjadi oksidasi, hal ini perlu dicegah karena oksidasi metal merupakan senyawa yang tidak mempunyai kekuatan mekanis. Adapun untuk mencegah hal tersebut maka bahan penambah las dilindungi dengan selapis zat pelindung yang disebut flux atau slag yang ikut mencair ketika pengelasan. Tetapi karena berat jenisnya lebih ringan dari bahan metal yang dicairkan, cairan flux akan mengapung diatas cairan metal, sekaligus mengisolasi metal tersebut sehingga tidak beroksidasi dengan udara luar. Sewaktu membeku, flux akan ikut membeku dan tetap melindungi metal dari reaksi oksidasi.


Pada pengelasan dengan metode SMAW, pengelasan dimulai saat sebuah busur listrik dipukul dengan membuat kontak antara ujung elektroda dan system kerja. Panas intens busur mencairkan ujung elektroda dan permukaan kerja dekat dengan busur. Gelembung-gelembung kecil logam cair dengan cepat terbentuk di ujung elektroda, kemudian ditransfer melalui sungai busur ke dalam kolam las cair. Dengan cara ini, logam pengisi disimpan sebagai elektroda yang dikonsumsi. Busur digerakan sesuai dengan panjang system kerja dan kecepatan perjalanan, titik lebur dan sekering sebagian logam dasar dan terus menambahkan logam pengisi. Saat busur menjadi sumber panas dengan suhu di atas 9000 ° F (5000 ° C), pencairan logam dasar terjadi hampir seketika. Jika pengelasan dilakukan baik dalam posisi datar atau horizontal, transfer logam disebabkan oleh gaya gravitasi, ekspansi gas, listrik dan kekuatan elektromagnetik, dan tegangan permukaan. Sedangkan pada posisi las yang lain, gravitasi bekerja terhadap kekuatan lain.

Proses pengelasan dengan metode SMAW dibedakan berdasarkan jenis arusnya meliputi arus AC dan DC, dimana arus DC dibedakan atas DCEN (straight polarity- polaritas langsung) dan DCEP (reverse polarity - polaritas terbalik). Perbedaan antara SMAW dengan arus AC dan DC adalah sebagai berikut:

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.

Selanjutnya untuk DCEN (Straight Polarity), material dasar atau material yang akan dilas disambungkan dengan kutup positip (+) dan elektrodenya disambungkan dengan kutup negatif (-) pada mesin las DC. Dengan cara ini busur listrik bergerak dari elektrode ke material dasar sehingga tumbukan elektron berada di material dasar yang berakibat 2/3 panas berada di material dasar dan 1/3 panas berada di elektroda. Cara ini akan menghasilkan pencairan material dasar lebih banyak dibanding elektrodenya sehingga hasil las mempunyai penetrasi yang dalam, sehingga baik digunakan pada pengelasan yang lambat, wilayah yang sempit dan untuk pelat yang tebal.

Pada DCEP (Reversed Polarity), material dasar disambungkan dengan kutup negatip (-) dan elektrodenya disambungkan dengan kutup positif (+) dari mesin las DC, sehingga busur listrik bergerak dari material dasar ke elektrode dan tumbukan elektron berada di elektrode yang berakibat 2/3 panas berada di elektroda dan 1/3 panas berada di material dasar. Cara ini akan menghasilkan pencairan elektrode lebih banyak sehingga hasil las mempunyai penetrasi dangkal, serta baik digunakan pada pengelasan pelat tipis dengan manik las yang lebar.

Hal – hal yang mempengaruhi hasil pengelasan adalah, sudut elektroda, panjang busur, kecepatan memindahkan busur, tinggi rendah arus yang digunakan. Hal ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini dimana perbedaan hasil pada pengelasan normal (A), pada arus yang terlalu rendah (B), terlalu tinggi (C), kecepatan memindahkan busur yang terlalu cepat (D), terlalu lambat (E), dan dengan arc yang terlalu panjang (F):

 

Perlu diketahui juga klasifikasi AWS dari elektroda SMAW dilambangkan dengan susunan kode sebagai berikut: 

 

Dengan keterangan bahwa:
E : menyatakan elektroda
XX : diisi kode yang menunjukkan daya rentang bahan (strength)
X : diisi kode yang menunjukkan posisi dari pengelasan
X : diisi kode yang menunjukkan selulosa - tipe dari arus dan lapisan

Adapun untuk posisi pengelasan ada 6 macam, meliputi:
1. 1G – Down hand
2. 2G – Horizontal
3. 3G – Vertical
4. 4G – Over head
5. 5G – Las pipa pada pipa yang berputar
6. 6G – Las pipa dimana pengelas yang berputar

Keuntungan dari SMAW :
1. Biaya awal invesmen rendah
2. Secara operasional handal dan sederhana
3. Biaya material pengisi rendah
4. Material pengisi dapat bermacam-macam
5. Pada semua material dapat memakai peralatan yang sama
6. Dapat dikerjakan pada ketebalan berapapun
7. Dapat dikerjakan dengan semua posisi pengelasan

Kekurangan dari SMAW:
1. Lambat, dalam penggantian elektroda
2. Terdapat slag yang harus dihilangkan
3. Pada low hydrogen electrode perlu penyimpanan khusus
4. Efisiensi endapan rendah.