TEORI FABRIKASI 2

Gas Metal Arc Welding (GMAW)

M. DIDIK SURYADI (06503241001) ANANG ARIF HIDAYAT (06503241002) DWIE SULISTYO N. (06508134060) NU’MAN FAHMI (06508134066)

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2009

1  

Daftar Pustaka

1 Sejarah GMAW ……………………………………………………………… 1 2 Model Metal transfer ……………………………………………………………... 2 3 Komponen GMAW ……………………………………………………………… 4 4 Gas Pelindung ………………………………………………………………11 5 GMAW Torches ………………………………………………………………13 6 Proses Pengelasan

GMAW a. Carbon and

Low Alloy Steel b. Stainlees Steel c. Alumunium

Alloy

………………………………………………………………17

7 Peralatan Keselamatan Kerja

……………………………………………………………….21

 

   

2  

GAS METAL ARC WELDING  LAS MIG 

1. Sejarah GMAW

Sejarah GMAW (gas metal arc welding) mulai dikenalkan di dunia industry

pada tahun 1940-an. Di awal tahun 1950 yang diperkarsai oleh Lyubavshkii and

Novoshilov, melakukan pengembangan GMAW dengan menggunakan diameter

elektroda yang lebih besar dan gas pelindung yang digunakan adalah karbon

dioksida CO2. Pengembangan ini menghasilkan percikan elektroda yang tinggi, dan

panas pada benda kerja yang sedang.

Di akhir tahun1950 terjadi perkembangan dibidang teknologi power source,

dan perkembangan diameter elektroda yang digunakan semakin kecil 0.035" -

0.062" (0.9 - 1.6 mm). Perkembangannya dari tahun ke tahun mengalami

peningkatan, dengan kemajuan teknologi saat ini GMAW dapat diaplikasikan pada

Proses Pengelasan dengan Sistem Otomasi (robot).

2. Jenis perpindahan elektroda (model of metal transfer)

Perpindahan logam elektroda dipengaruhi oleh beberapa variable

diantaranya adalah tipe gas pelindung yang digunakan, tegangan las/voltage,

jenis arus yang digunakan, diameter elektroda dan kecepatan kawat

elektroda. Sehingga metal transfer dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:

a. Short Circuit Transfer

Gambar 01. Ilustrasi short circuit transfer

3  

Short circuit metal transfer merupakan jenis perpindahan logam las yang

membutuhkan heat input yang rendah.

Gambar 02. Siklus short circuit transfer.

Prinsip pengoperasian las gas metal terletak pada pengendalian tiga hal yaitu

pembakar las, unit pemakanan kawat, dan sumber tenaga. Pembakar las ini akan

memandu elektroda, arus las dan gas lindung bekerja bersama-sama dengan

komposisi kecepatan pemakanan kawat dan tekanan kerja gas lindung yang

sesuai untuk menghasilkan pengelasan yang baik. Unit pemakanan kawat berfungsi

untuk mengatur kecepatan kawat yang sesuai dengan arus dan ketebalan sambungan

las. Sumber tenaga berfungsi mensuplai arus yang sesuai untuk pengelasan.

Besarnya arus ini bervariasi tergantung tebal-tipisnya plat yang akan disambung

maupun posisi pengelasannya. Ada 3 mode pemindahan logam yang terjadi di dalam las

gas metal yaitu pemindahan pancar aksial (axial spray transfer), globular, dan hubung

pendek (short circuiting transfer). Pancar aksial dan globular amat berkaitan erat

dengan energi busur yang relatif tinggi. Dengan memberikan pengecualian mode

pemindahan pancar pada diameter elektroda yang amat kecil, pancar aksial dan

globular biasanya terbatas hanya pada posisi pengelasan datar dan horizontal

dengan ketebalan plat tidak lebih dari 3,2 mm. Pemindahan hubung pendek

membutuhkan energi rendah biasanya terbatas pada ketebalan plat tidak lebih dari 3,2

mm dan dapat digunakan untuk pengelasan pada semua posisi.

Gambar 03 memberikan ilustrasi di dalam memahami mode

pemindahan hubung pendek.

4  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 03. Mode Pemindahan Hubung Pendek

b. Globular Transfer

Gambar 04. Globular transfer.

Globular transfer merupakan jenis yang memisahkan antara short

circuit transfer dengan Spray Arc Transfer. Bentuk lelehan elektroda yang

mengenai logam las besar-besar dan luas hal ini terjadi sampai elektroda

itu berhenti dan lelehan elektroda itu menerobos ke dalam pada benda

lasan.

Globular transfer dapat terjadi ketika parameter dari voltage,

ampere, dan kecepatan elektroda lebih besar dari standard short circuit

transfer.

5  

Kelemahan globular transfer :

1) Terjadinya spatter

2) Sulit untuk mengelas selain posisi flat dan fillet horizontal.

3) Sulit untuk mengelas logam di atas 3 mm.

c. Spray Arc Transfer

Gambar 05. Spray Arc Transfer.

Pengertian tentang cara pemindahan logam elektroda dengan spray

karena logam elektroda yang dipindahkan ke benda kerja sepertinya

disemburkan. Jadi cairan logam yang dipindahkan kecil-kecil, tidak seperti

pada globular. Jenis ini relative digunakan pada voltage yang tinggi, sedikit

panas yang terjadi pada benda kerja, dan digunakan untuk pengelasan

pada plat yang tipis.

3. Komponen GMAW Komponen standard / basic untuk mengelas GMAW di industri, antara lain ada 4

yaitu :

a. Sumber tenaga / listrik berupa mesin las

b. Perangkat penggerak elektroda dan perlengkapannya ( rol penggerak, perangkat

ke tabung, rel untuk gerak)

c. GMAW gun (torch) dan kabel, yang digunakan untuk mengirim gas pelindung

dan electrode ke benda kerja.

d. Gas Pelindung

6  

Gambar 06. Komponen standard mesin las GMAW.

Di dunia industri untuk perlengkapan GMAW sudah banyak perkembangannya,

mulai dari yang sederhana yang hanya mampu mensuplay arus 350 amper atau

pun yang cukup rumit hingga mencapai 655 amper. Komponen standard itu telah

disatukan dalam konstruksinya agar welder dapat mudah menggunakannya.

Gambar 07. Perangkat mesin las GMAW.

7  

Mesin GMAW dibagi menjadi 3 tipe cara penyetelan, yaitu :

1) Tipe penyetelan semiautomatic dengan menggunakan Constant Speed Feeder.

Gambar 08. Mesin Las GMAW dengan Constant Speed Feeder.

Nama komponen dari gambar di atas antara lain :

1. Constant Voltage (CV)

Welding Power Source

2. Contactor Control / Power Cord

3. Weld Cable to feeder

4. Ground Cable to Workpiece

5. Workpiece

6. Welding Gun

7. Constant Speed Wire Feeder

8. ElectrodeWire

9. Gas Hose

8  

2) Tipe penyetelan semiautomatic dengan menggunakan Voltage-Sensing

Feeder.

Yang membedakan tipe pengaturannya terdapat pada pengaturan wire feed

speed, pengaturan arus dan voltage.

Gambar 09. Mesin Las GMAW dengan Voltage-Sensing Feeder.

Nama komponen dari gambar di atas antara lain :

1. Constant Current (CC-DC)

Constant Voltage (CV)

Welding Power Source

2. Weld Cable to Feeder

3. Ground Cable to Workpiece

4. Workpiece

5. Voltage-Sensing Clamp

6. Welding Gun

7. Gun Trigger Receptacle

8. Voltage-Sensing Wire Feeder

9. Gas Hose

10. Shielding Gas Cylinder

9  

3) Tipe penyetelan dengan Process Control Setting.

Proses penyetelan ini disebut juga penyetelan secara manual, karena dalam

prosedurnya ada beberapa tahapan yang harus dilakukan, antara lain :

1. Welder harus terlebih dahulu mengukur ketebalan benda kerja yang akan

dilas, kemudian membandingkan ketebalan dengan parameter bahwa

0,001 inchi = 1 ampere, hal ini dilakukan jika menentukan besar Arus yang

akan digunakan.

2. Menentukan ukuran elektroda yang akan digunakan, dengan

menggunakan acuhan tabel berikut.

3. Menentukan kecepatan elektroda (wire feed speed)

4. Setting Voltage

Gambar 10. Urutan seting manual

10  

4. Gas Pelindung

Bagan di bawah ini akan menerangkan macam-macam gas pelindung yang

digunakan pada pengelasan GMAW.

Gas mulia seperti, Argon dan helium atau campuran keduanya.

Campuran ini dapat 50%-50% atau 75%-25%. Dengan menggunakan gas

pelindung ini, dapat dilakukan pengelasan pada jenis logam seperti,

aluminium dan aluminium paduan, stainless steel, nikel dan tembaga.

Gas pelindung campuran 25% CO2 dan 75% Argon, dapat digunakan

untuk melindungi pengelasan baja paduan dan baja kekuatan tinggi serta

stainless steel akan dipermudah.

11  

5. Logam Yang Dapat Dilas Dengan Las Gas Metal Berikut Dengan Jenis Kawat Lasnya

Logam-logam yang dapat dilas dengan las gas metal adalah aluminium

dan paduannya, magnesium paduan, tembaga dan paduannya, nikel dan

paduannya, titanium dan paduannya, baja tahan karat austenit, serta baja karbon

dengan kadar karbon rendah serta baja karbon paduan rendah maupun baja karbon

dengan kekuatan yang lebih tinggi. Tabel 1 di bawah memberikan data baik jenis

bahan dasar yang akan dilas dengan bahan tambah yang akan diberikan berikut

dengan klasifikasi AWS, ukuran elektroda, berikut dengan arus yang akan digunakan.

Klasifikasi Bahan dan Elektroda dalam Las Gas Metal 1:

12  

Klasifikasi Bahan dan Elektroda dalam Las Gas Metal 2:

Keterangan : 2 Mode pemindahan pancar, 3 Merk Nikel.

6. GMAW torches

Pemilihan Gun atau torch untuk mengelas GMAW harus memperhatikan :

1) Jenis Proses Pengelasan : semiautomatic, hard automation or robotic

automation.

2) Besarnya arus yang digunakan untuk mengelas dan kapasitas dari torch.

3) Gas pelindung yang digunakan.

4) Duty cycle dari sebuah torch

5) Pertimbangan untuk udara pendingin atau air pendingin.

13  

Gambar 12. Torch dari Mesin Las GMAW

Bentuk sambungan yang akan dilas akan mempengaruhi bentuk nozzle

yang kan dipakai di dalam pengelasan. Untuk pengelasan sambungan tumpul

biasa digunakan nozzle yang lurus tetapi untuk pengelasan dengan model sudut,

perlu digunakan model yang sesuai untuk itu. Gambar 12 di bawah menunjukkan

macam-macam bentuk nozzle yang sesuai untuk pengelasan bentuk khusus.

Gambar 13. Nozzle untuk Pengelasan Ikat dan Spot A dan B Nozzle standar untuk Las Spot dan Ikat, C Nozzle untuk Las Ikat Outside Corner dan Spot,

D Nozzle untuk Las Ikat Inside Corner dan Spot

14  

Pengesetan mesin las gas metal dilakukan dengan pertama kali

memasang erat perangkat pembakar las dan kabel masa pada posisinya. Perangkat

pembakar las dihubungkan dengan kutub positip dan kabel masa dihubungkan

dengan kutub negatip. Seluruh hubungan antara selang gas dan selang air

diperiksa ikatannya apakah cukup erat terpasang pada tempat yang telah

disediakan. Hubungkan seluruh bagian mesin, sistem kendali maupun motor

penggerak kawat, gas lindung pada tempat jaringan yang tersedia. Pemasangan

kawat gulungan pada motor penggerak dibuat sebagaimana yang ada pada gambar

di bawah ini.

Gambar 14. Cara Pemasangan Kawat Las pada Motor Penggerak Kawat

15  

Gambar 15. System Las GMAW Semiautomatic

Torch Hard auotmamation digunakan pada proses produksi yang tinggi.

16  

7. Proses Pengelasan GMAW

a. Carbon and Low Alloy Steels Menurut AWS A5.18 Elektroda yang digunakan pada pengelasan carbon and low

alloy steels adalah elektroda yang solid dengan kode “S”, yang diklasifikasikan

sebagai berikut :

1) Elektroda E 70S-2

Elektroda ini termasuk elektroda solid yang mempunyai sifat deoksidator

yang besar, oleh karena itu elektoda ini dapat digunakan untuk pengelasan

baja yang permukaannya kotor. Gas pelindung yang digunakan yaitu

campuran Argon-oksigen-karbondioksida (CO2). Sistem pemindahan logam

yang umum digunakan adalah short circuit.

2) Elektroda E 70S-3

Elekroda ini mengandung bahan deoksidator mangaan dan silicon. Gas

pelindung yang digunakan dapat karbon dioksida ( atau campuran

Argon-oksigen. Elektroda ini digunakan pada perusahaan konstrksi dengan

las dengan pengelasan satu jalur, walaupun pasa prakteknya dengan cara

17  

beberapa jalur yang berlapis-lapis, bila digunakan pada pengelasan baja

killed dan baja semikilled.

3) Elektroda E 70S-4

Elektroda ini kawatnya banyak mengandung silicon dan bila digunakan dalam

pengelasan akan menghasilkan deposit logam las yang mempunyai kekuatan

tarik sangat tinggi, daripada ketiga jenis elektroda las yang telah disebutkan

diatas. Gas pelindung yang digunakan adalah karbon dioksida ( dan gas

yang lain tetapi busur nyalanya panjang.

4) Elektroda E 70S-6

Elektroda tipe ini mengandung sejumlah unsure silicon dan ada tambahan

maangan. Hasil pengelasan akan memiliki gaya tumbuk yang besar bila

digunakan gas pelindung karbon dioksida. Elektroda E 70S-6 dapat

digunakan pada pengelasa baja rim dan bahan plat dengan arus yang tinggi,

jalur yang dihasilkan cukup bagus dan halus. Elektroda ini dapat digunakan

dengan berbagai macam posisi dengan system pemindahan logam short

circuit.

5) Elektroda E 70-G (general)

Klasifikasi elektroda ini termasuk klasifikasi elektroda solid, tetapi tidak

termasuk elektroda dengan bahan mild steel. Elektroda ini termasuk

elektroda dengan bahan paduan.

6) Elektroda E 70S-1B

Elektroda ini mempunyai komposisi kimia yang cukup sebagai deoksidator,

untuk mengurangi keropos bila menggunakan gas pelindung ( . Elektroda

ini mempunyai kualitas yang bagus bila dilakukan pengetesan dengan sinar

X. Elektroda ini dapat digunkan untuk pengelasan dengan semua posisi,

dengan satu jalur atau beberapa jalur las yang berlapis-lapis seperti elektroda

E 70S-6, elektroda ini dapat digunakan pada pengelasan logam yang

permukaannya kotor.

18  

b. Stainless Steels Pengelasan stainless steel dapat dilakukan dengan las MIG dengan micro

wire / elektroda micro 0,035 in. Cara ini akan mempercepat hasil pengelasan dan

menghasilkan deposit logan yang berkualitas cukup baik.

Cara-cara pengelasan stainless steel ini sama dengan pengelasan logam

yang lain, dalam kondisi yang sama.

Gas pelindung yang digunakan dalam pengelasan stainless steel adalah

argon dengan campuran 1-5% oksigen. Gas ini terutama digunakan pada posisi

di bawah tangan.

Untuk pengelasan pada semua posisi maka dapat digunakan gas

pelindung campuran 75% argon dan 25% CO2. Penggunaan gas pelindung CO2

ini digunakan bila ketahanan korosi tidak sangat diperlukan karena pengelasan

dengan gas ini hasil las-lasannya tidak begitu tahan terhadap korosi. Utuk

menghasilkan pengelasan yang bersih pada pengelasan semua posisi terutama

pada sambungan tumpang dan fillet, digunakan canpuran 90% helium, 7,5%

argon dan 2,5% CO2.

c. Aluminum Alloys

Bila dalam pengelasan GMAW telah mendapatkan ketrampilan yang

cukup dalam pengelasan baja dan baja paduan rendah, maka selanjutnya

pengelasan dengan logam non ferro, mislnya aluminium, magnesium, dan

stainless yang telah distandarkan untuk pengelasan GMAW tidak akan

mengaklami kesulitan. Pengelasan secara manual pada aluminium dilakukan

pada ketebalan 1/8 inchi atau lebih. Aluminium dengan ketebalan kurang dari 1/8

inchi atau 3/2 inchi akan sulit dilas, karena penetrasi dan distorsinya sulit

dikontrol.

Pengelasan otomatis biasanya dilakukan bila posisinya memungkinkan,

seperti peda pengelasan dibawah tangan dan horizontal. Bila dibandingakan

dengan las GTAW, maka las ini akan lebih mudah digunakan pada pengelasan

aluminium dari pada dengan las GMAW.

19  

Bahan tambah yang digunakan untuk pengelasan aluminium dapat dilihat

dalam table. Kesalahan dalam memilih elektroda yang digunakan akan

memungkinkan hasil pengelasan akan kuat atau sebaliknya akan retak.

Elektroda yang digunakan dalampengelasan ini harus bersih, komposisi

kimiadan sifat-sifat mekanis harus sesuai dengan bahan yang akan dilas. Seperti

pada pengelasan logam yang lain maka sebelum melakukan pengelasan, bagian

yang akan dilas dan sekitarnya harus dibersihkan dahulu. Dengan demikian

maka hasil pengelasan bias lebih homogeny dan kemungkina keropos dapat

dikurangai. Bahan kimia yang dapat digunakan untuk membersihkan aluminium

ialah larutan 5% sodium hydroksida, yang dipanaskan sampai temperature

150ºF. Setelah bagian yang akan dilas itu dicelupkan kurang lebih satu menit,

maka selanjutnya bahan itu dibersihkan dengan air dingin.

Posisi pengelasan aluminum pada sambunga tumpang untuk plat yang

berbeda hamper sama dengan proses pengelasan pada umumnya. Akan tetapi

untuk teknik pengelasan sambungan “T” (fillet) ada 2 macam, yaitu Straigh

Progression Weld dan A Back Step Technique weld.

20  

8. Peralatan Keselamatan Kerja yang digunakan dalam mengelas GMAW 1. Kaca mat alas (topeng las)

2. Apron (pakaian pelindung)

3. Sepatu Safety

4. Sarung tangan las

5. Masker

6. Helm

 

 

 

 

 

 

 

21  

Daftar Pustaka

Hand Book of Guidelines For Gas Metal Arc Welding (GMAW). International Headquarters−USA. 2007

GMAW Welding Guide. LINCOLN INTERNATIONAL HEADQUARTERS. ASIA PACIFIC

SingaporePhone: 65 6773 6689 Sugiyono, Dr. 2002. Las TIG dan MIG (Tungsten Inert Gas & Metal Inert Gas). Alfabeta

: Bandung