Setelah membaca artikel ini Anda akan belajar tentang:- 1. Pengantar Pengelasan Busur Terendam (SAW) 2. Peralatan dan Bahan untuk SAW 3. Rangkaian dan Pemasangan Listrik 4. Jenis Sambungan dan Persiapan Ujung 5. Persiapan 6. Aplikasi.
Pengantar Pengelasan Busur Terendam (SAW):
Dengan diterimanya pengelasan sebagai proses fabrikasi untuk struktur berukuran besar seperti kapal, jembatan, dan bejana tekan, kebutuhan untuk menjadikannya metode laju deposisi yang tinggi meningkat. Proses pengelasan utama yang digunakan pada saat itu adalah las busur logam terlindung dengan hampir semua jenis elektroda yang tersedia saat ini kecuali jenis serbuk besi. Upaya dilakukan untuk menggunakan elektroda yang panjang dan tebal dengan arus yang lebih berat namun hal itu membuat ukuran kolam las terlalu besar untuk manipulasi yang efektif.
Pengurangan diameter menyebabkan peningkatan pemanasan karena efek joule. Setelah gagal dengan elektroda yang panjang dan tebal, upaya dilakukan untuk memekanisasi proses menggunakan magasen elektroda tongkat berukuran normal untuk memberi makan mereka secara mekanis satu demi satu. Namun, sistem tidak disukai oleh perakit karena kurangnya manipulasi elektroda dan kesulitan inisiasi busur setiap kali elektroda baru dimasukkan ke dalam sambungan.
Upaya terakhir yang dilakukan dengan menggunakan kawat elektroda melingkar dengan fluks longgar dituangkan di depan kolam las untuk menutupi logam las menyebabkan keberhasilan pengembangan las busur terendam pada tahun 1930 hampir bersamaan baik di Uni Soviet dan Amerika Serikat. Sejak saat itu proses tersebut, baik dalam versi otomatis maupun semi-otomatis, telah digunakan secara luas di industri. Pengelasan busur terendam (SAW) juga kadang-kadang disebut sebagai pengelasan ‘sub-arc’.
Peralatan dan Bahan untuk SAW:
Peralatan untuk SAW tergantung pada apakah prosesnya dari tipe matic otomatis atau tipe semi-otomatis. Untuk SAW otomatis terdiri dari sumber tenaga las, pengumpan kawat dan sistem kontrol, kepala las otomatis, hopper fluks dengan mekanisme makan fluks, sistem pemulihan fluks dan mekanisme perjalanan yang biasanya terdiri dari kereta berjalan dan rel .
Sumber daya untuk proses SAW otomatis harus diberi peringkat untuk siklus tugas 100% karena lasan sering membutuhkan waktu lebih dari 10 menit untuk menyelesaikannya. Sumber daya AC dan DC digunakan dan mungkin jenis arus konstan (CC) atau tegangan konstan (CV). Untuk busur tunggal, sumber daya DC dengan CV hampir selalu digunakan sedangkan sumber daya AC paling sering digunakan untuk SAW multi-elektroda.
Umumnya penyearah pengelasan digunakan sebagai sumber daya untuk mendapatkan rentang arus 50A hingga 2000A, namun paling sering SAW dilakukan dengan rentang arus 200 hingga 1200 ampere.
Senapan las untuk SAW otomatis terpasang ke motor pengumpan kawat dan termasuk tip pick-up saat ini untuk memberikan kontak listrik ke elektroda kawat. Flux hopper terpasang pada kepala las dan dapat dioperasikan secara magnetis melalui katup sehingga dapat dibuka atau ditutup oleh sistem kontrol.
Untuk SAW semi-otomatis peralatannya berbeda dengan yang digunakan untuk SAW otomatis karena memiliki sumber daya dengan peringkat lebih rendah dan kepala las matic otomatis diganti dengan pistol las dan rakitan kabel dengan hopper fluks terpasang padanya dan tidak menggunakan gerbong atau rel.
Sumber daya untuk pengelasan semi-otomatis adalah tipe dc dan mungkin memiliki siklus kerja lebih rendah dari 100%. Hopper-gun dilengkapi dengan sakelar untuk memulai atau menghentikan pengelasan.
Unit pemulihan fluks tipe hisap digunakan untuk mengumpulkan fluks yang tidak dilelehkan dalam wadah dari mana fluks dapat dialirkan ke hopper; sebagai alternatif, fluks yang diperoleh kembali dapat langsung diumpankan ke hopper terutama pada sistem SAW tugas berat.
Sistem las busur terendam terkadang dibuat cukup kompleks dengan memasukkan fitur tambahan seperti pengikut jahitan, penenun, penggerak kerja, dll. Bahan habis pakai utama yang diperlukan untuk las busur terendam adalah kabel dan fluks.
Sirkuit Listrik dan Pengaturan Untuk SAW:
Gambar 8.1 menunjukkan rangkaian listrik untuk SAW sedangkan Gambar 8.2 menunjukkan diagram blok. Pengaturan sebenarnya untuk pengelasan busur terendam otomatis ditunjukkan pada Gambar. 8.3.
Gambar 8.1 Diagram sirkuit listrik untuk pengelasan busur terendam
Jenis Persiapan Sendi dan Tepi untuk SAW:
Terutama dua jenis sambungan las yaitu butt dan fillet dibuat dengan submergered arc welding. Namun, sambungan melingkar dari tipe butt, fillet, corner atau lap juga dapat berhasil dilas dengan proses ini. Berbagai jenis persiapan tepi dengan rincian sudut alur, permukaan akar, celah akar (jika ada), dan toleransi yang biasanya diperbolehkan diberikan pada Gambar 8.11.
Gambar 8.11 Jenis persiapan sambungan untuk pengelasan busur terendam
Persiapan tepi sambungan bervariasi sesuai dengan ketebalan material yang akan dilas dan dapat mencakup tipe flensa, persegi, bevel tunggal, dan bevel ganda. Menurut prosedur yang diikuti, las dapat dibuat dari satu sisi atau kedua sisi.
Persiapan untuk SAW:
Pengelasan busur terendam membutuhkan persiapan tepi yang lebih menyeluruh dan pemasangan yang lebih baik daripada pengelasan busur logam berpelindung. Hal ini karena di SAW terbentuk kolam logam cair yang besar sehingga jika pemasangannya buruk, logam cair dan terak dapat keluar melalui celah, sehingga mempengaruhi kualitas las.
Pada SMAW jika celah tidak seragam operator dapat menanganinya dengan mengubah kecepatan dan manipulasi gerakan elektroda; namun, dalam SAW prosesnya otomatis dan tepi sambungan ditutupi dengan fluks sehingga tidak ada kontrol yang dapat terpengaruh, sehingga kualitas las sangat dipengaruhi oleh penyesuaian tepi sambungan.
Permukaan fusi dan area benda kerja yang berdekatan harus dibersihkan dari karat, minyak, cat, kelembapan, dan bahan asing lainnya. Permukaan sambungan yang tidak dibersihkan dengan baik dapat menyebabkan porositas. Permukaan alur dan logam yang berdekatan dengan lebar hingga 50 mm harus dibersihkan secara menyeluruh. Lebih baik membersihkan dan menyelaraskan bagian yang akan dilas sebelum pengelasan karena karat bijak lainnya dapat menutupinya lagi dalam waktu singkat. Namun, lapisan tipis mill scale tidak akan mempengaruhi kualitas las.
Membersihkan permukaan fusi setelah merakit bagian mungkin tidak menghasilkan hasil yang diinginkan karena bintik karat dapat menempel di celah antara tepi yang berbatasan dan tumpang tindih, menyebabkan porositas pada las.
Perhatian khusus harus diambil tentang jarak antara bagian yang akan dilas. Kesenjangan harus seragam dan dalam batas yang ditentukan. Ketika pelat cadangan, alas fluks, atau perangkat lain digunakan untuk menahan logam las yang sangat cair dan terak cair, celah pada sambungan tumpul tidak boleh melebihi 2 mm untuk ketebalan logam hingga 16 mm, dan 3 mm untuk pelat ketebalan lebih dari 16 mm. Celah pada sambungan las fillet dan pangkuan, dengan elektroda miring, tidak boleh melebihi 1-5 hingga 2 mm.
Kepala las otomatis mulai bergerak di sepanjang sambungan segera setelah busur dibuat. Oleh karena itu, kurangnya fusi mungkin terjadi pada awal lasan, dimana logam belum cukup panas. Di ujung aliran las, pori-pori atau pipa susut dapat terbentuk di kawah yang terisi.
Itulah mengapa disarankan untuk menggunakan tab atau pelat run-in dan run-out, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.12. Pelat run-in dan run-out dan pekerjaan rakitan biasanya dipegang pada posisinya dengan paku payung yang dilas secara manual. Elektroda berlapis tebal harus digunakan untuk pengelasan tack karena elektroda telanjang atau berlapis ringan dapat menghasilkan las tack yang memiliki pori-pori dan rongga.
Aplikasi SAW:
Pengelasan busur terendam terutama digunakan untuk mengelas baja karbon rendah dan paduan rendah, meskipun dengan pengembangan fluks yang sesuai dapat digunakan dengan sukses untuk mengelas baja tahan karat, tembaga, aluminium, dan paduan dasar titanium. SAW juga mampu mengelas baja karbon sedang, baja tahan panas, baja tahan korosi dan banyak baja berkekuatan tinggi. Proses ini juga dapat diadaptasi untuk pengelasan nikel dan monel (33/66 Cu-Ni), dll.
Proses ini digunakan terutama pada posisi pengelasan downhand untuk ketebalan pelat antara 5 sampai 50 mm, terutama bila lasnya lurus dan panjang. Mesin yang digunakan untuk las semacam itu adalah tipe traktor self-propelled. Untuk las yang lebih kecil dan melingkar, benda kerja dapat diputar di samping kepala las stasioner. SAW banyak digunakan untuk las butt dan fillet di industri berat seperti pembuatan kapal, fabrikasi bejana tekan, mobil tangki rel-jalan, rekayasa struktural, pengelasan pipa, dan untuk tangki penyimpanan. Untuk tangki penyimpanan pengelasan di lokasi, mesin self-propelled khusus dengan perangkat untuk mengumpulkan fluks tumpahan digunakan untuk membuat las lapisan melingkar.
Lasan yang dibuat oleh SAW memiliki kekuatan dan keuletan yang tinggi dengan kandungan hidrogen dan nitrogen yang rendah.
Aplikasi Spesifik Kombinasi Kawat dan Fluks SAW:
Tidak seperti penerimaan luas dari spesifikasi standar untuk elektroda berlapis, tampaknya tidak ada kesepakatan pasti di antara produsen fluks SAW untuk menyetujui standar yang ditetapkan. Dengan demikian, standar yang diikuti bervariasi dari satu manufaktur ke manufaktur lainnya. Rincian diberikan dalam bagian ini dan berdasarkan pada yang diperoleh dari salah satu pemasok utama kawat dan fluks SAW yang memproduksi bahan ini di bawah bimbingan perusahaan multinasional besar di bidang bahan habis pakai dan peralatan las.
Tiga tingkat kabel dan sembilan tingkat fluks, dalam kombinasi tertentu , digunakan untuk pengelasan busur terendam baja struktural, baja tarik sedang, baja paduan mikro atau baja HSLA, dan baja tahan karat untuk mencakup bidang aplikasi yang luas.
Kabel SAW :
Kawat untuk las busur terendam baja karbon rendah dan sedang serta baja HSLA dikategorikan sebagai grade A, grade C dan grade C-Mo dengan komposisi kimia seperti yang diberikan pada Tabel 8.2.
Fluks SAW:
Baik fluks yang diaglomerasi dan yang menyatu tersedia untuk digunakan dengan tingkat kabel yang berbeda.
Fluks diaglomerasi menghasilkan endapan las dengan keuletan dan kekuatan impak yang lebih baik dibandingkan dengan fluks leburan. Efisiensi transfer paduan juga lebih baik dalam kasus fluks diaglomerasi dan, oleh karena itu, mereka lebih disukai bila diperlukan persentase transfer paduan dari fluks yang tinggi. Fluks diaglomerasi memiliki kerapatan curah yang lebih rendah dan karenanya di bawah parameter pengelasan yang identik lebih sedikit fluks yang dilelehkan untuk sejumlah deposit las dibandingkan dengan fluks leburan.
Namun, fluks diaglomerasi bereaksi terhadap kelembapan dengan cara yang sama seperti elektroda hidrogen rendah, yaitu cenderung memberikan porositas logam las bahkan pada tingkat kelembapan rendah. Oleh karena itu, mereka membutuhkan pengeringan yang lebih menyeluruh sebelum digunakan dibandingkan dengan fluks yang menyatu.
Fux fluks juga dapat mengambil kelembaban ketika disimpan di bawah lembab di atmosfer, tetapi mereka dapat mentolerir sebagian besar kelembaban dalam hal porositas logam las. Juga, mereka membutuhkan pemanasan yang tidak terlalu drastis untuk menghilangkan kelembapan yang terangkat. Fluks leburan lebih toleran terhadap skala pabrik, minyak, gemuk, dan kotoran pada permukaan kerja dibandingkan dengan fluks diaglomerasi.
Fluks, apakah menggumpal atau menyatu, harus benar-benar dikeringkan sebelum digunakan. Pada baja ringan yang sangat terkendali dan sambungan baja tarik tinggi sedang, fluks lembab menghasilkan hidrogen di busur yang dapat menyebabkan retakan dingin pada logam las atau HAZ.
Fluks yang berbeda dari kedua jenis ini dengan beberapa karakteristiknya, yang ditawarkan oleh pabrikan tersebut, diberikan dalam tabel 8.3.
Penggunaan khusus dari kombinasi tertentu kawat SAW yang diberikan pada tabel 8.2 dan kelas fluks SAW yang diberikan pada tabel 8.3 dirinci pada tabel 8.4.
Fluks Stainless Steel—I:
Fluks ini digunakan dengan jenis kawat baja tahan karat yang sesuai. Fluks dirancang untuk mengkompensasi hilangnya kromium dan nikel di busur serta untuk menghindari pick-up karbon dan silikon.
Aplikasi:
(i) Untuk baja 18/8 Cr-Ni, fluks harus digunakan dengan kawat 18/8 (304 atau 304L).
(ii) Untuk baja 18/8 Mo, fluks digunakan dengan kawat 18/8 Mo (316 atau 316L).
(iii) Untuk baja seperti 25/20 Cr-Ni (310) atau 25/12 Cr-Ni (309), fluks harus digunakan dengan kawat baja tahan karat yang sedikit over-alloy, yaitu dengan kadar kromium dan nikel.
(iv) Untuk baja tahan karat tingkat titanium-stabil, fluks harus digunakan dengan kawat baja tahan karat stabil niobium.
(v) Dapat digunakan untuk strip cladding dari baja tahan karat, menggunakan kawat baja tahan karat dengan grade yang sesuai.
Fluks Stainless Steel—II:
Ini berbeda dari fluks baja tahan karat SS Flux-I karena dapat mentransfer niobium ke dalam deposit las. Ini akan digunakan dalam kombinasi dengan jenis yang sesuai dari kawat baja tahan karat yang tidak distabilkan untuk mendapatkan endapan las yang distabilkan niobium. Fluks juga dirancang untuk mengkompensasi kehilangan kromium dan nikel di busur dan untuk menghindari pengambilan karbon dan silikon.
Aplikasi:
(i) Untuk baja yang distabilkan 18/8 Ti, fluks harus digunakan dengan kawat 18/8 yang tidak distabilkan.
(ii) Untuk baja Mo yang distabilkan titanium 18/8, fluks harus digunakan dengan kawat baja tahan karat 18/8 Mo yang tidak distabilkan.
