tugas_04_par_1206262765

ADITA EVALINA FITRIA UTAMI 1206262765

Universitas Indonesia

TUGAS 41. Jelaskan prinsip kerja las resistansi listrik. Serta mengapa tembaga dipilih sebagai

elektrodanya. Jelaskan pula mengapa pelelehan terjadi pada bagian tengah kedua

pelat yang disambung.

Jawab:

Las resistansi listrik menggunakan prinsip penyambungan permukaan

logam dalam bentuk lembaran, sambungan tumpul dan dalam bentuk tumpang

yang ditekan satu dengan yang lainnya menggunakan elektroda. Kemudian

adanya resistansi listrik ini dihasilkan dari arus listrik yang dialirkan. Resistansi

listrik dari arus tersebut membuat permukaan menjadi panas dan meleleh. Pada

las resistansi listrik, elektroda berbahan tembaga karena sifat tembaga yang sangat

memenuhi kriteria elektroda yang diinginkan. Sifat tersebut diantaranya bahwa

tembaga memiliki konduktivitas thermal dan elektrik yang tinggi, memiliki

ketahanan deformasi yang baik, tidak mudah terkontaminasi benda kerja, dan

harganya yang murah.Dalam las resistansi listrik, terdapat 3 variabel penting,

yaitu:

Tahanan listrik

Tekanan elektroda

Arus dan waktu

Tahapan kerja dari las titik (spot welding) dapat dijelaskan pada gambar di

bawah ini:



Arahkan dan bawa elektroda pada permukaan logam serta aplikasikan sedikit

tekanan pada permukaan tersebut.

Tahap kedua terjadi dengan mengaplikasikan arus listrik pada elektroda

tersebut sehingga membuat permukaan menjadi panas dan meleleh.

Tahap ketiga adalah melepaskan arus listrik yang sebelumnya diberikan dan

elektroda dibiarkan di tempat sehingga material dapat mendingin.

Pelelehan terjadi di tengah kedua pelat yang disambung karena adanya

arus listrik yang mengalir dari permukaan sampai ke bagian tengah kedua pelat,

sehingga pelat meleleh saat pengelasan.

2. Jelaskan Prinsip Kerja Spot Welding dan Seam Welding berikut skematis gambar

serta berikan penjelasan Masukan Panas (heat input) yang dibutuhkan untuk

menyambung material dengan spot welding.

Jawab:

Tahapan kerja dari las titik (spot welding) ialah:

Dua lembaran tumpang tindih disambung menggunakan prinsip pencairan

setempat yang disebabkan oleh arus yang terkonsentrasi antara elektroda-

elektroda yang berbentuk silinder. Konsentrasi arus ditentukan oleh luas kontak

antara elektroda dan benda kerja.

Berikut merupakan mekanisme tahapan proses pada Spot Welding :

a. Dua elektroda yang berbentuk silinder diletakkan pada permukaan sambungan

benda kerja dan benda kerja yang akan disambung.

b. Panas yang dihasilkan dari tahanan dikombinasikan dengan pemberian

tekanan yang akan menghasilkan Spot Welding.

c. Panas tersebut akan berakibat terbentuknya nugget pada permukaan

sambungan dari dua benda kerja. Umumnya diameter dari nugget ini adalah 6-

10 mm.

d. Arus yang dihasilkan berkisar antara 3000 - 40.000 A

e. Waktu pengelasan biasanya sekitar 0.6 dan 0.8 detik.



Pelelehan terjadi pada bagian tengah kedua pelat yang disambung

disebabkan karena pada pengelasan spot welding diharapkan tahanan listrik

terbesar pada permukaan antar material (r3) sedangkan tahanan listrik antara

material yang akan dilas dengan elektroda harus sekecil mungkin (r1 dan r5)

sehingga panas yang dihasilkan melelehkan bagian tengah pada pelat yang

disambung. Sesuai dengan persamaan (1):

Rw = r1+r2+r3+r4+r5



Keterangan gambar:

r2 dan r4 = tahanan listrik material yang dilas

r1 dan r5 = tahanan listrik pada permukaan kontak antara elektroda

dengan benda kerja

r3 = tahanan listrik permukaan antar material

3. Jelaskan keuntungan dan keterbatasan dari proses pengelasan resistansi welding.

Jawab:

4. Untuk material logam Tembaga, Aluminium dan Baja, urutkan mana yang material

yang memiliki weldability yang baik dengan menggunakan pengelasan las titik (spot

welding).

Jawab: Keterangan:W = Mampu las baikL = Mampu las terbatasN = Mampu las buruk

Keuntungan KeterbatasanPenyambungannya cepat untuk logam

berukuran ringan.Peralatan yang mahal

Penyambungannya cepat untuk bendahasil forging dan casting yang

berukuran besar

Perlunya perawatan/maintenancekhusus

Sebagai tambahan fasteners yang sangatbaik pada suatu produk

High short duration current loads

Hasilnya lebih rapi karena hanyamenggunakan resistansi panas yangtingi untuk melelehkan logamnya



Urutan material yang memiliki weldability yang baik adalah steel

aluminium tembaga. Ini dikarenakan steel memiliki ketahanan listrik yang

cukup tinggi dan konduktivitas thermal yang rendah (52 W/m-K) dibandingkan

elektroda tembaga, inilah yang membuat proses welding menjadi lebih mudah.

Kemudian adalah aluminium, aluminium ini memiliki nilai ketahanan listrik dan

konduktivitas thermal (109 W/m-K) yang mendekati tembaga (385 W/m-K) tapi

melting point-nya lebih rendah dibandingkan dengan tembaga, proses weldingnya

masih mungkin dengan menggunakan arus yang lebih tinggi.

5. Pada pembuatan pipa ERW, mengapa digunakan arus frekwensi tinggi serta jelaskan

peranan frekwensi tersebut terhadap sambungan di pipa tersebut.

Jawab:

Pada pembuatan pipa baja ERW digunakan arus frekuensi tinggi karena

dengan mengkonsentrasikannya pada permukaan yang akan disambung melalui

dua probes yang membuat kontak ringan dengan bagian sambungan, arus yang

diperlukan lebih kecil dan kontak listriknya juga lebih kecil. Dengan

meningkatkan frekuensi arus yang diberikan hingga 450 Hz dan meningkatkan

voltage dari satuan menjadi puluhan, dikembangkan proses yang disebut high-

frequency resistance welding (HFRW).

Peranan frekuensi tersebut terhadap sambungan pipa ialah membuat

kontak ringan antara probes dengan bagian sambungan sehingga arus yang

diperlukan lebih kecil begitu pula dengan kontak listrik

6. Jelaskan prinsip kerja projection welding, beserta keunggulan dan keterbatasannya.

Jawab:



Prinsip kerja projection welding adalah merupakan satu modifikasi dari las

resistansi listrik. Mekanismenya adalah dengan memberikan konsentrasi arus dan

tekanan dari elektroda pada daerah workpiece. Namun, persiapan di awal perlu

diperhatikan supaya aliran arus terpusat pada titik kontak tertentu.

Keuntungan Ketebatsasan

Menghasilkan hasil las yang lebih rapihakibat aliran arus dan eletroda terfokus

Lap joint menyebabkan penambahan berat

Kecepatan pengelasan tinggi Kekuatan sambungan dan fatik rendah

Mudah beradaptasi untuk otomatisasidalam kecepatan produksi tinggi

Peralatan lebih mahal dibandingkan arcwelding

Kesalahan hasil pengelasan sulit diperbaiki

7. Jelaskan persyaratan kualitas hasil las dengan spot welding, jelaskan hal tersebut

dengan menganalisa ukuran nugget lasan-nya dan hasil uji tarik gesernya.

Jawab:

Syarat kualitas hasil las dengan spot welding dianalisa dari ukuran nugget dan

hasil uji tarik gesernya ialah sebagai berikut:

Ukuran Nugget

Ukuran nugget dari logam yang mencair sangat berkaitan dengan luas kontak

antara benda kerja dan elektroda, dimana dalam hal ini konsentrasi arus juga

dipengaruhi oleh luas kontak. Ukuran diameter dari nugget sebagai syarat dari

kualitas hasil las spot welding adalah 6-10 mm.

Hasil Uji Tarik Geser

Kuat geser nugget umumnya harus cukup dapat menjamin bahwa bila sambungan

diberi tegangan hingga putus maka putus terjadi pada lembaran mengelilingi

nuggget. Hal penting yang perlu diperhatikan adalah kekuatan las titik yang dapat

diperoleh melalui uji mekanik berupa shear strength dan uji cross section.

Indikator yang sering digunakan untuk menetukan keuletan lasan khususnya pada

material yang memiliki mampu keras yang tinggi adalah besarnya rasio antara

cross section strength (ft) dan shear strength (fs). Bila rasio fs/ft mendekati satu,



lasan dapat dikatakan ulet sedangkan rasio fs/ft mendekati nol, lasan bersifat

getas.

8. Bila saudara di tugaskan untuk menyambung dengan metoda spot welding terhadap

dua belah pelat dengan tahanan listrik yang sama namun memiliki ketebalan yang

berbeda dimana t1 = 2 x t2. Buatlah skematis disain posisi elektroda yang akan

dipakai terhadap sampungan kedua pelat tersebut.

Jawab:

Andaikan:

D1 = 10 mm ; D2 = 8 mm

Sehingga,

t = 5(s) . 0.5

D1 = 5(10) .0.5 = 25 mm

D2 = 5(8) . 0.5 = 20 mm

9. Jelaskan prinsip kerja las dingin (cold welding). Sebutkan beberapa syarat utama agar

material dapat disambung dengan metoda ini.

Jawab:

Las dingin atau biasa disebut dengan cold welding adalah salh satu proses

solid state welding dimana prinsip kerjanya berupasambungan dihasilkan dari

tekanan dua buah material padatemperatur ruang.Proses ini tidak memerlukan panas

sama sekali baik itu dari luar ataupun ditimbulkan oleh proses pengelasannya.

Prinsip kerja las dingin pada dasarnya adalah dua buah benda kerja yang

saling berhadapan kedua ujungnya (butt), dijepit oleh alat penjepit, selanjutnya

tekanan diberikan dikedua ujung tersebut sehingga terjadi proses penyambungan.

Proses ini memerlukan gaya yang cukup besar agar terjadi kontak antar muka yang

baik.



Syarat utama agar material dapat disambung dengan metoda ini ialah:

a. Minimal satu logam yang akan memiliki sifat ulet / sangat liat.

b. Tidak mengalami pengerasan regang yang drastis.

10. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Threshold Deformation serta kegunaan nilai

tersebut pada suatu material. Jelaskan faktor apa saja yang mempengaruhi nilai

threshod deformation. Serta jelaskan hubungan threshold deformation dengan

pressure dan preparasi permukaan untuk proses cold welding.

Jawab:

Threshold deformation merupakan parameter yang sangat penting yang berfungsi

untuk menentukan kekuatan maksimum yang dapat dicapai dari proses cold

welding. Kegunaan threshold deformation adalah untuk mengetahui batasan

minimum agar material memiliki ikatan pada saat mengalami deformasi dingin.

Faktor yang mempengaruhi nilai threshold deformation ialah:

a. Jenis material

b. Struktur kristal material

c. Persiapan permukaan

d. Tekanan (pressure) yang diberikan ke material

Hubungan antara threshold deformation dengan pressuredan preparasi permukaan

untuk proses cold welding:

Pressure pada materialmaka, threshold deformation dan kekuatan sambungan.



Semakin baik persiapan permukaan maka, threshold deformation.

11. Jelaskan prinsip kerja explosive welding dengan skematis gambar. Berilah contoh

aplikasi dilapangan.

Jawab:

Explosion Welding adalah proses solid state welding dimana sambungan

dihasilkan oleh tumbukan (impak) berkecepatantinggi benda kerja akibat ledakan

(detonasi).

Prinsip kerjanya menggunakan tiga komponen, yaitu base metal, prime

metal, explosive. Secara rinci, prinsip kerjanya adalah:

a. Ketiga komponen disusun dimana prime component diletakanpada

lapisan tengah dan detonator di bagian atasnya.

b. Dengan meledakan detonator maka prime component akanmenumbuk

base metal sehingga deformasi plastis terjadidan kedua pelat

tersambung.



Gambar Prinsip kerja explosive welding

Contoh aplikasi di lapangan seperti pada saat cladding material.

Selain itu, biasanya explosive welding dapat dilakukan pada material baja

karbon dengan baja tahan karat, titanium pada low carbon steel, dan iron-nickel base

alloy pada low carbon steel.

12. Jelaskan prinsip kerja ultrasonic welding dengan skematis gambar serta mekanisme

penyambungan (bonding) dari metoda ini. Jelaskan hubungan enerji panas yang

dipakai dengan properties material yang disambung. Serta berilah contoh aplikasi

dilapangan.

Jawab:

Ultrasonic Welding adalah proses solid state welding dimana sambungan

dihasilkan oleh energi vibrasi ber-frekuensi tinggi dan tekanan pada benda kerja.

Ikatan sambungan (bonding) terjadi tanpa adanya peleburan dari logam induk.

Prinsip Kerja:



Vibrasi ultrasonic yang dihasilkan oleh transduser di transmisikan ke ujung

sonotrode sehingga dua lembaran logam yang disambung akan timbul panas dan

pecahnya lapisan oksida selanjutnya dengan tekanan dari clamping akan

mengakibatkan material tersambung.

Pada metode ultrasonic welding ini terdapat hubungan antara energi yang

dibutuhkan dan weldability, yang dapat dilihat dari rumus di bawah ini:

Dimana:

E = Electrical Energy, W.s (J)

K = Konstanta dari sistem pengelasan

H = Vicker Hardness Number

T = Ketebalan benda kerja yang kontak dengan sonotrode (mm)

Dari rumus tersebut dapat hubungan bahwa semakin keras suatu material

maka energi yang dibutuhkan pun akan semakin besar. Hal tersebut juga dibuktikan

oleh gambar di bawah ini.



Contoh penggunaan aplikasi ultrasonic welding di lapangan ditunjukan seperti

gambar di bawah ini:

13. Jelaskan prinsip kerja friction welding dengan skematis gambar. Serta keuntungan

dan keterbatasan dari friction welding. Berilah contoh aplikasi dilapangan.

Jawab:

Friction welding adalah proses solid state welding dimana sambungan

diperoleh akibat gaya tekan antara permukaan benda kerja yang saling kontak dan



berputar relatif teerhadap lainnya untuk menghasilkan panas dan deformasi plastis

permukaan kedua ujungnya.

Prinsip kerjanya:

a. Dua buah benda kerja ditekan dan diputar sehingga akibat friksi keduanya akan

timbul panas.

b. Selanjutnya dipakai untuk proses penyambungan.

Keuntungan Keterbatasan

Tanpa ada pencairan logam. Untuk logam yang sama jenis dan

bentuk geometrinya.

Pemanasan friksi hanya lokal,

sehingga pelunakan tidak menyebar.

Biasanya untuk benda yang berbentuk

batangan bulat.

Dapat menyambung dua material yang

berbeda.

Biaya tinggi.

Prosesnya cepat. Preparas benda kerja sangat

menetukan hasil las.

Tahap-tahapnya dapat dijelaskan dari gambar

di samping:

a) Benda diputar

b) Benda yang diam ditekan ke benda

yang berputar

c) Terjadi gesekan

d) Terjadi penyambungan



Contoh penggunaan aplikasi friction welding di lapangan adalah:

14. Jelaskan prinsip kerja friction stir-welding (FSW) dengan skematis gambar. Berilah

contoh jenis material logam yang umumnya diaplikasikan untuk jenis pengelasan ini.

Serta Sebutkan beberapa keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan metoda

FSW!.

Jawab:

Prinsip kerja friction stir welding :

1) Pin yang berputar dengan kecepatan 3000-4000 rpm diletakkan pada material

2) Material dipanaskan karena adanya friksi

3) Material yang telah dipanaskan tersebut akan mencapai temperatur plastisasi

(800F untuk aluminum)

4) Material yang telah terplastisasi tersampir kembali ke pin

5) Material tersebut mengalami pendinginan dengan terbentuknya butir butir

yang lebih halus dibandigkan dengan material induknya.



Material logam yang umumnya diaplikasikan pada metode ini:

Aluminum dan aluminum paduan,

Magnesium,

Copper,

Zinc,

Lead, dll

Keuntungan FSW:

Lebih kuat dan lebih bersih bila dibandingkan dengan fusion welds

Keuletan tinggi pada las

Energi efisiensi

Simpel dan bersih (no fume,arcs,spatter)

Perlakuan sesudah dan straightening tidak diperlukan

Low distrosi dan shrinkage

Tidak ada porosity, lack of fusion, perubahan komposisi pada material

15. Berilah penjelasan mengenai material pengaduk (friction stirrer) yang dipakai untuk

proses FSW. Jelaskan jenis material yang dipakai dan perlakuan apa saja yang

diberikan di bagian permukaan material tsb.

Jawab:

Material yang cocok antara lain AISI H13, AISI H22 dll



Material tersebut harus memiliki melting point yang lebih tinggi dari benda

kerja. Sebaiknyamaterial pengaduk harus memiliki melting point setidaknya 100

fahrenheit lebih tinggi dari bendakerja atau 200 F untuk aluminium. Lebih lanjut

material pengaduk tersebut juga harus memilikikekuatan yang lebih baik

dibandingkan benda kerja. Selain itu material pun harus memiliki ketahanan aus

yang baik, dan machinability yang baik. Jenis perlakuan permukaan yang

dapatdilakukan antara heat treatment berupa hardening, tempering (menurunkan

kekerasan menjadi 45-47HRC), annealing (untuk remachining).

16. Bandingkan beberapa kemampuan spot resistance welding dan ultrasonic welding

untuk penyambungan material.

Jawab:

Spot resistance welding Ultrasonic welding

Mempunyai daerah lebur Tidak terdapat daerah

lebur

Pada logam dengan konduktifitas tinggi membutuhkan

energi yang tinggi

Dapat untuk menyambung

logam berbeda

(dissimilar) bahkan logam

berlapis (plating/coating)

Panas tidak sampai ke tengah Untuk logam yang

mempunyai konduktivitas

tinggi (Cu, Al) hanya

memerlukan energi yang

lebih rendah

Terdapat bunga api yang dapat menyebabkan kebakaran

atau ledakan

Tekanan yang dibutuhkan

kecil dan panas sampai ke

tengah

Electrical shock rentan terjadi Umumnya digunakan

untuk logam yang

berukuran relatif kecil



Terdapat asap pada proses pengelasan Kualitas sambungan

seragam karena transfer

energi dan sisa panas

yang dilepaskan konstan

dan terbatas pada daerah

sambungan.

Apabila menggunakan densitas arus yang terlalu tinggi

maka dapat menyebabkan logam cair terlempar dan

berdampak atas terbentuknya rongga, retak dan menurunkan

sifat mekanik hasil lasan

tugas_04_par_1206262765

Documents