Variabel proses penting dalam pengelasan busur terendam (SAW) meliputi arus pengelasan, tegangan busur dan kecepatan pengelasan.
Namun, geometri manik las juga sangat dipengaruhi oleh sudut elektroda-ke-kerja, kemiringan benda kerja (menanjak atau menurun), persiapan tepi sambungan, penonjolan elektroda, jenis arus dan polaritas, diameter elektroda, dan jenis dan ukuran butir fluks. Efek dari variabel proses ini ditentukan melalui pengaruhnya terhadap geometri manik las.
Karena input panas yang tinggi di SAW, kolam las, yaitu, lapisan logam cair antara busur dan logam induk yang tidak dilelehkan cukup luas dan karena lapisan ini memiliki konduktivitas termal yang rendah, maka memiliki tanda mempengaruhi kedalaman penetrasi. Dengan demikian, peningkatan kedalaman lapisan logam cair ini disertai dengan peningkatan kedalaman penetrasi.
Dengan peningkatan arus pengelasan, tekanan yang diberikan oleh busur meningkat yang mendorong keluar logam cair dari bawah busur dan mengarah ke peningkatan kedalaman penetrasi. Lebar lasan tetap hampir tidak terpengaruh. Karena peningkatan arus las disertai dengan peningkatan laju umpan kawat, ini menghasilkan penguatan las yang lebih besar seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 8.5. Variasi kerapatan arus memiliki efek yang hampir sama pada geometri las sebagai variasi besarnya arus. Pengelasan dengan DCEP menghasilkan penetrasi yang lebih dalam dibandingkan DCEN.
Arus pengelasan, I w , diberikan oleh:
Saya w = p/k
dimana p adalah kedalaman penetrasi dan k adalah faktor proporsionalitas yang bergantung pada jenis arus, polaritas elektroda, diameter kawat dan jenis fluks yang digunakan. Nilainya bervariasi antara 1,25 dan 1,75 untuk sambungan fillet dan butt sedangkan untuk permukaan dengan SAW terletak antara 1,0 dan 1,15.
Untuk arus pengelasan tertentu, penurunan diameter kawat menghasilkan peningkatan kerapatan arus. Hal ini menghasilkan las dengan penetrasi yang lebih dalam tetapi dengan lebar yang agak berkurang. Proses las busur terendam biasanya menggunakan kawat berdiameter 2 sampai 5 mm, sehingga untuk penetrasi yang lebih dalam pada arus rendah, kawat berdiameter 2 sampai 3 mm paling cocok.
Tegangan busur bervariasi dalam proporsi langsung dengan panjang busur. Dengan bertambahnya panjang busur, tegangan busur meningkat dan dengan demikian lebih banyak panas tersedia untuk melelehkan logam dan fluks. Namun, peningkatan panjang busur berarti lebih banyak penyebaran kolom busur; hal ini menyebabkan peningkatan lebar las dan volume tulangan sementara kedalaman penetrasi menurun, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.6. Tegangan busur bervariasi dengan arus las dan diameter kawat, dan di SAW biasanya berkisar antara 30 sampai 50 volt.
Dengan meningkatnya kecepatan pengelasan, lebar las berkurang. Namun, jika peningkatan kecepatan kecil kedalaman penetrasi meningkat karena lapisan logam cair berkurang yang mengarah ke konduksi panas yang lebih tinggi menuju bagian bawah pelat.
Dengan peningkatan lebih lanjut dalam kecepatan pengelasan, di atas 40 m/jam, input panas per satuan panjang las berkurang secara signifikan dan kedalaman penetrasi berkurang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.7. Pada kecepatan di atas 80 m/jam, dapat terjadi kurangnya fusi. Telah ditetapkan secara eksperimental bahwa sebagai perkiraan pertama kecepatan pengelasan, S, untuk lasan berbentuk sumur harus didasarkan pada hubungan berikut.
S = 2500/1 w m/jam
dimana, Iw adalah arus pengelasan dalam ampere.
Elektroda dapat dipegang tegak lurus terhadap benda kerja, dimiringkan ke depan atau ke belakang sehubungan dengan kolam las. Karena aliran busur cenderung menyejajarkan dirinya di sepanjang sumbu elektroda, bentuk kolam las berbeda di setiap kasus, demikian pula bentuk manik las.
Pada pengelasan dengan elektroda miring ke belakang yaitu ke arah bead yang sudah diendapkan dikenal dengan pengelasan forehand, logam cair mengalir di bawah busur, kedalaman penetrasi dan busur penguat berkurang, sedangkan lebar las bertambah.
Dalam pengelasan dengan elektroda dimiringkan ke depan yaitu ke arah jahitan yang akan dilas-dikenal sebagai las backhand, tekanan busur menyendok logam cair dari dekat busur, kedalaman penetrasi dan tinggi tulangan meningkat sementara lebar tulangan las berkurang. Elektroda dalam posisi tegak lurus menghasilkan geometri manik di antara yang diperoleh dalam dua kasus di atas. Efek ini ditunjukkan pada Gambar. 8.8.
Gambar 8.8. Pengaruh Sudut Kerja Elektroda pada Geometri Bead Las
Pekerjaan dapat diposisikan sedemikian rupa sehingga menampilkan dirinya dalam posisi pengelasan menurun, rata, atau menanjak. Posisi pekerjaan ini memiliki efek yang sama dengan sudut elektroda-ke-kerja. Pada pengelasan downhill, logam cair mengalir di bawah busur, kedalaman penetrasi berkurang dan lebar las dikerutkan sedangkan kebalikannya terjadi pada posisi pengelasan uphill, seperti ditunjukkan pada Gambar 8.9. Kemiringan pekerjaan tidak boleh melebihi 6° sampai 8° jika tidak, bentuk las dapat terpengaruh dan kurangnya fusi dapat terjadi.
Jarak antara pick-up tip saat ini dan arc root, disebut electrode stick-out, memiliki efek yang cukup besar pada geometri weld bead. Biasanya , jarak antara ujung kontak dan benda kerja adalah 25 sampai 40 mm. Jika stick-out meningkat di luar kisaran ini menghasilkan pemanasan awal elektroda karena efek joule dan yang sangat meningkatkan tingkat deposisi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 8.10. Selain itu, peningkatan laju leleh elektroda sebagai akibat dari peningkatan pengisapan elektroda dalam kg/menit per ampere sebanding dengan produk kerapatan arus elektroda dan tonjolan.
Laju leleh total (MR) dalam kg/menit diberikan oleh hubungan:
Gambar 8.10 Pengaruh elektroda menempel pada tingkat pengendapan
di mana d dan L masing-masing adalah diameter elektroda dan stick-out, dalam mm. Dengan peningkatan stick-out, kedalaman penetrasi berkurang. Faktor ini perlu dipertimbangkan karena diperlukan penetrasi yang lebih dalam.
Jika kedalaman lapisan fluks terlalu tipis, mungkin ada terlalu banyak arc flash atau arcing melalui flux. Bagian dari merugikan mata operator ini
dapat menyebabkan porositas pada las. Jika lapisan fluks terlalu tebal, manik las mungkin menyempit dan berpunuk. Persentase fluks berbutir sangat halus yang berlebihan dapat menyebabkan lubang permukaan karena gas yang dihasilkan dalam logam las mungkin tidak dapat keluar. Lubang-lubang ini pada permukaan manik kadang-kadang disebut sebagai ‘tanda bopeng’.
