Gas lindung yang dipakai untuk proses pengelasan las gas tungsten adalah

3. Kekurangankelemahan Las GTAWTIG Berikut ini adalah beberapa kekurangan dari proses pengelasan GTAWTIG Sriwidharto, 2006: a. Laju deposisi material lebih rendah dibandingkan pengelasan dengan elektroda terkonsumsi. b. Memerlukan keterampilan tangan dan koordinasi juru las lebih tinggi dibandingkan dengan las GMAW MIG atau SMAW. c. Untuk penyambungan bahan 38 in 10 mm, GTAW lebih mahal dari pada las dengan elektroda terkonsumsi. d. Jika kondisi lingkungan terdapat angin yang cukup kencang, fungsi gas pelindung akan berkurang karena terhembus angin. 4. Peralatan Las TIG Pada proses pengelasan las tungsten inert gas TIG atau GTAW ada beberapa peralatan umum yang digunakan antara lain sebagai berikut Sriwidharto, 2006: a Stang LasObor torch welding Stang las atau obor GTAW berfungsi sebagai pemegang elektroda tidak terkonsumsi tungsten yang menyalakan arus pengelasan ke busur listrik, serta menjadi sarana penyalur gas pelindung ke zona busur arc zone. Obor dipilih sesuai dengan kemampuan menampung arus las maksimum ke busur nyala tanpa mengalami over heating. Sebagian besar obor didesain untuk mengakomodasi segala ukuran elektoda serta berbagai tipe ukuran nozzle Sriwidharto, 2006. Pada umumnya obor untuk pengelasan manual memiliki sudut kepala heat angle, yakni antara sudut elektroda dan pegangan handle 120 o dan jenis-jenis obor lainnya seperti obor dengan sudut kepala yang dapat diatur, sudut kepala siku 90 o , dan kepala bentuk pensil. Obor GTAW manual memiliki switch dan katub tambahan yang dipasang pada peganganya yang digunakan untuk mengendalikan arus dan aliran gas pelindung, sedangkan obor untuk mesin GTAW otomatis hanya dapat diatur pada permukaan sambungan, sepanjang sambungan, dan jarak antara obor dan bahan yang akan dilas Sriwidharto, 2006. Gambar 4. Stang lasobor torch welding Sriwidharto, 2006. b Mesin las ACDC Mesin las ACDC merupakan mesin las pembangkit arus ACDC yang digunakan di dalam pengelasan las gas tungsten. Pemilihan arus AC atau DC biasanya tergantung pada jenis logam yang akan dilas Tim Fakultas Teknik UNY, 2004. Gambar 5. Mesin Las ACDC Tim Fakultas Teknik UNY, 2004. c Tabung Gas Lindung, Regulator Gas Lindung dan flowmeter Tabung gas lindung adalah tabung tempat penyimpanan gas lindung seperti argon dan helium yang digunakan di dalam mengelas gas tungsten. Regulator gas lindung adalah pengatur tekanan gas yang akan digunakan di dalam pengelasan gas tungsten. Pada regulator ini biasanya ditunjukkan tekanan kerja dan tekanan gas di dalam tabung. Sedangkan Flowmeter dipakai untuk menunjukkan besarnya aliran gas lindung yang dipakai di dalam pengelasan gas tungsten Tim Fakultas Teknik UNY, 2004. Gambar 6. Tabung Gas Lindung, Regulator Gas Lindung dan Flowmeter Tim Fakultas Teknik UNY, 2004. d Kabel Elektroda Selang Gas dan Perlengkapannya Kabel elektoda dan selang gas berfungsi menghantarkan arus dari mesin las menuju stang las, begitu juga aliran gas dari mesin las menuju stang las. Selang gas dan perlengkapannya berfungsi sebagai penghubung gas dari tabung menuju pembakar las. Sedangkan perangkat pengikat berfungsi mengikat selang dari tabung menuju mesin las dan dari mesin las menuju pembakar las Tim Fakultas Teknik UNY, 2004. e Collet Segala ukuran diameter elektroda dapat dipegang oleh piranti pemegang elektroda electrode holder yang disebut Collet atau Chuck. Piranti ini terbuat dari paduan tembaga. Collet ini akan menggenggam erat elektroda saat penutup obor diikat erat. Hubungan baik antar elektroda dengan bagian dalam diameter collet penting untuk penyaluran arus las dan pendingin elektroda. Gambar 7. Pemegang elektroda electrode holdercollet Sriwidharto, 2006. f Moncong Nozzle Nozzle berfungsi untuk mengarahkan gas pelindung pada pengelasan. Nozzle antar cup ini dapat dipasang pada kepala obor, dan juga terpasang pada kepala obor piranti pengatur aliran gas diffuser atau piranti jet yang terpatent. Fungsi diffuser adalah untuk meluruskan arah aliran gas. Bahan nozzle adalah bahan tahan panas heat resisting material dalam berbagai ukuran dan bentuk. Pemasangannya pada kepala obor menggunakan ulir atau genggaman friksi tight fit. Nozzle terbuat dari keramik, metal, keramik berlapis metal, quartz yang dicor atau bahan lain. Bahan keramik adalah bahan yang paling umum digunakan karena murah namun sangat mudah pecah, oleh karenanya harus sering diganti Sriwidharto, 2006. Nozzle quartz bersifat beningtransparan, karenanya memungkinkan juru las melihat dengan jelas elektroda dan busur nyala listrik sewaktu mengelas. Namun karena kontaminasi dari uap metal, menyebabkan nozzle tersebut menjadi buram opaque dan mudah pecah. Nozzle yang terbuat dari metal yang didinginkan dengan air berumur lebih panjang dan biasanya digunakan untuk GTAW secara manual dan otomatis dimana arus pengelasan yang relatif besar. Suatu piranti yang berfungsi memastikan aliran gas lindung menjadi laminar disebut lensa gas. Lensa gas ini mengandung diffuser penghalang yang berpori porous barrier diffuser yang dipasang ketat melingkari elektroda atau collet. Lensa gas menghasilkan aliran gas yang lebih panjang dan tidak terganggu yang memungkinkan juru las menempatkan obor las 1 inchi atau lebih dari permukaan bahan yang dilas sehingga lebih mudah melihat posisi elektroda dan kondisi kolam las, serta memudahkan pengelasan di sudut-sudut dan celah yang relatif sempit Sriwidharto, 2006. Gambar 8. Moncong Nozzle Sriwidharto, 2006. g Elektroda Tungsten Elektroda tungsten adalah elektroda tidak terumpan non-consumable electode yang berfungsi sebagai pencipta busur nyala saja yang digunakan untuk mencairkan kawat las yang ditambahkan dari luar dan benda yang akan disambung menjadi satu kesatuan sambungan. Elektroda ini tidak berfungsi sebagai logam pengisi sambungan sebagaimana yang biasa dipakai pada elektroda batang las busur metal maupun elektroda gulungan pada las MIG Tim Fakultas Teknik UNY, 2004. Titik lebur metal tungsten adalah 6.170 o F 3.410 o C. Pada saat tungsten mendekati suhu tersebut, sifatnya menjadi thermonic sumber pemasok elektron. Suhu tersebut dihasilkan melalui tahanan listrik, jika saja bukan karena pengaruh pendinginan dari penguapan elektron yang keluar dari ujung elektroda, elektroda tersebut akan mencair oleh panas yang dihasilkan dari tahanan listrik tersebut. Pada kenyataannya suhu pada ujung elektroda jauh lebih dingin daripada bagian dari elektroda diantara ujungnya dan bagian collet yang paling dingin Sriwidharto, 2006. Ada beberapa tipe elektroda tungsten yang biasa dipakai di dalam pengelasan sebagaimana dijelaskan pada tabel 2 berikut: Tabel 2. Elektroda Tungsten Sumber: Cary, 1993 Tabel di atas disusun berdasarkan klasifikasi AWS dimana kode- kodenya dapat dijelaskan sebagai berikut: E : elektroda W : wolfram atau tungsten P : tungsten murni pure tungsten G : umum general dimana komposisi tambahan biasa tidak disebut. Sedangkan untuk kode Ce-2, La-1, Th-1, Th-2, dan Zr-1 masing- masing adalah komposisi tambahan sebagaimana yang dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 3. Penggunaan Elektroda Tungsten Untuk Mengelas Baja Karbon Sumber: Heri Sunaryo, 2008 Elektroda tungsten murni biasa digunakan untuk pengelasan AC pada pengelasan aluminium maupun magnesium. Elektroda tungsten thorium digunakan untuk pengelasan DC. Elektroda tungsten Zirconium digunakan untuk AC- HF Argon dan AC Balanced Wave Argon. Elektroda tungsten disediakan dalam berbagai ukuran diameter dan panjang. Untuk diameter dari mulai ukuran 0,254 mm sampai dengan 6,35 mm. Untuk panjang disediakan mulai dari 76,2 mm sampai dengan 609,6 mm. Pengasahan elektroda tungsten dilakukan membujur dengan arah putaran gerinda. Pengasahan dengan arah ini akan mempermudah aliran arus yang akan digunakan di dalam pengelasan, sebaliknya jika penggerindaan dilakukan melintang dengan arah putaran batu gerinda akan mengakibatkan terhambatnya jalannya arus yang digunakan untuk mengelas. Adapun ukuran penggerindaan elektroda tungsten dapat dilihat pada Gambar 9 Tim Fakultas Teknik UNY, 2004. Gambar 9. Penggerindaan Elektroda Tungsten Tim Fakultas Teknik UNY, 2004. 5. Variabel Proses Pengelasan TIG Variabel utama pada pengelasan TIG adalah tegangan busur tegangan busur arc length, arus pengelasan, kecepatan gerak pengelasan travel speed, dan gas lindung. Jumlah energi yang dihasilkan oleh busur sebanding dengan arus dan tegangan, sedangkan jumlah bahan las yang dideposisikan per satuan panjang berbanding terbalik dengan kecepatan gerak pengelasan. Busur yang dihasilkan dengan gas pelindung helium lebih dalam dari pada dengan gas argon Sriwidharto, 2006. Permasalahan yang timbul adalah bahwa variabel-variabel tersebut diatas saling berkaitan sehingga sulit untuk memperlakukan satu demi satu secara terpisah terutama sewaktu menyusun prosedur las untuk maksud fabrikasi tertentu Sriwidharto, 2006. a Arus Busur Secara umum dapat dikatakan bahwa arus pengelasan menentukan penetrasi las karena berbanding langsung, atau paling tidak secara exponensial. Arus busur juga mempengaruhi tegangan. Jika voltasenya tetap maka arus bertambah. Karenanya untuk mempertahankan panjang busur pada kepanjangan tertentu, perlu untuk mengubah penyetelan tegangan manakala arus disetel. GTAWTIG dapat menggunakan arus searah maupun arus bolak- balik. Pemilihan arus tergantung pada jenis bahan yang akan dilas. Arus searah dengan elektroda pada bagian negatif dapat menghasilkan penetrasi yang cukup dalam dan kecepatan las yang lebih tinggi, terutama apabila gas lindungnya adalah helium. Namun dalam aplikasinya, pada pengelasan TIG gas pelindung yang banyak digunakan adalah gas argon. Gas argon merupakan pilihan yang terbaik untuk pengelasan TIG secara manual baik dengan menggunakan arus searah maupun arus bolak-balik. Ada kemungkinan pemilihan arus yang lain, yakni arus searah dengan elektroda pada bagian positifnya. Proses ini hanya digunakan dalam kondisi khusus saja, karena polaritas seperti ini akan menyebabkan over heating pada elektroda. Jika tegangan busur digunakan untuk mengendalikan panjang busur, harus diperhatikan variabel lainnya, karena seperti elektroda dan gas lindung dapat terkontaminasi kawat las yang terganggu pasokannya feeding, perubahan suhu pada elektroda, dan elektroda yang tererosi. Jika variabel ini mampu mempengaruhi tegangan arus, maka tegangan tersebut perlu disetel ulang. b Tegangan Busur Tegangan yang diukur antara elektroda tungsten dengan bahan induk biasanya disebut tegangan busur. Tegangan busur ini sangat tergantung pada hal-hal sebagai berikut Sriwidharto, 2006: 1. Arus busur 2. Bentuk ujung elektroda tungsten 3. Jarak antara elektroda tungsten dengan bahan induk 4. Jenis gas lindung Tegangan arus dipengaruhi oleh variabel lainnya, dan digunakan untuk menjelaskan prosedur las karena mudah diukur. Karena variabel lainnya seperti gas lindung, elektroda dan jenis arus telah ditentukan sebelumnya, maka tinggal tegangan busur saja yang digunakan untuk mengendalikan panjang busur meskipun tegangan busur merupakan variabel yang sulit dipantau. Panjang busur pada proses pengelasan sangat menentukan lebar dari kolam las. Untuk semua pengelasan GTAW kecuali pengelasan pada pelat tipis sheet, busur listrik harus dipertahankan sependek mungkin, oleh karenanya juru las harus selalu waspada agar ujung elektroda pengumpanan tercelup kedalam kolam las. Namun dengan sistem mekanisasi las yang menggunakan helium sebagai gas lindung dan arus listrik DCEN direct current electrode negative serta kuat arus yang relatif cukup penetrasi yang cukup dalam, lajur las yang sempit dan kecepatan las yang tinggi. Teknik ini disebut dengan las busur terendam burrried arc Sriwidharto, 2006. c Kecepatan pengelasan Travel speed Kecepatan pengelasan mempengaruhi lebar lajur las dan kedalaman penetrasi TIG dan juga berpengaruh terhadap biaya. Pada beberapa aplikasi, kecepatan pengelasan dipandang sebagai obyektif bersama dengan variabel lainnya dipilih untuk mendapatkan konfigurasi las yang dikehendaki pada kecepatan tertentu Sriwidharto, 2006. Gambar 10. Pengaruh Kecepata Pengelasan Terhadap Penetrasi dan Lebar Lajur Las Sonawan, 2006 Pada kasus lain, kecepatan pengelasan mungkin merupakan variabel yang tidak bebas yang dipilih dengan variabel lain untuk mendapatkan mutu dan keseragaman las yang diperlukan. Pada jenis mekanisasi las, kecepatan pengelasan biasanya tetap untuk segala jenis obyek pengelasan, sedang variabel lainnya seperti arus dan tegangan dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Sriwidharto, 2006. d Pengumpan kawat las wire feed Cara pengumpanan kawat las ke dalam kolam las menentukan jumlah lajur yang terproduksi dan tampak luarnya. Pada mesin las GTAWTIG yang otomatis, kecepatan pengumpanan kawat las menentukan bahan tambahan las yang terdeposisi persatuan panjang sanbungan las. Mengurangi kecepatan pengumpanan akan memperdalam penetrasi dan meratakan bentuk permukaan contour lajur las. Pengumpanan kawat las yang terlalu lambat cenderung akan menghasilkan undercut luruhnya sisi kampuh, retak sumbu lajur dan kekurangan pengisian lack of jouint fill. Pengumpanan yang cepat akan mendangkalkan penetrasi dan menyebabkan bentuk lajur cembung convex Sriwidharto, 2006. Berdasarkan beberapa variabel pengelasan yang telah disebutkan dan dijelaskan diatas, maka dapat dilihat pada tabel 4 untuk penggunaan arus, kecepatan pengelasan dan lain-lain yang sesuai untuk pengelasan baja karbon. Tabel 4. Variabel Proses Pegelasan TIG Untuk Baja Karbon Sumber: AusAID Batam Institutional Development Project, 2001 6. Gas Argon Gas lindung inert gas adalah gas yang tidak bereaksi dengan logam maupun gas yang lain. Gas ini dipakai sebagai pelindung busur dan logam panas ketika dilakukan proses pengelasan. Gas lindung yang biasa dipakai di dalam las gas tungsten dapat berupa gas argon, helium, dan campuran argon-hidrogen. Argon lebih sering dipakai di dalam las gas tungsten berdasar atas beberapa pertimbangan yang antara lain: a. Busur lebih tenang dan halus. b. Membutuhkan tegangan busur yang lebih rendah bila dibandingkan dengan gas lindung yang lain untuk panjang busur dan arus yang digunakan. c. Busur mudah sekali dinyalakan. d. Harga lebih murah e. Dengan arus AC, pengelasan aluminium dan magnesium mudah sekali dilakukan karena aksi pembersihan permukaan logam yang lebih besar. f. Karena berat atom yang besar , konsumsi gas lindung dibutuhkan lebih sedikit bila dibandingkan dengan gas lindung yang lain. Argon yang dipakai sebagai gas lindung di dalam pengelasan gas tungsten harus mempunyai kemurnian 99,99. Gas ini biasa disimpan di dalam silinder baja berukuran 330 cu.ft. 9,34 m3 yang biasanya mirip dengan silinder baja untuk gas oksigen. 7. Pemilihan Arus Dalam Pengelasan ACDC Arus AC maupun DC yang digunakan di dalam pengelasan didasarkan atas beberapa pertimbangan antara lain jenis logam yang akan dilas maupun kedalaman penetrasi yang akan dicapai dalam pengelasan. Untuk jenis logam yang permukaannya terbentuk oksid seperti aluminium dan magnesium serta logam-logam non ferro yang lain, arus AC alternating current dan DCEP direct current electrode positive digunakan. Arus AC dan DCEP ini digunakan untuk mengelupas lapisan oksid yang akan terjadi akibat adanya aliran elektron dari benda kerja menuju elektroda pada arus DCEP maupun pada setengah siklus AC. Selain dengan kedua arus di atas hampir tidak mungkin logam yang bersangkutan dapat dilas dengan baik mengingat titik cair oksid logam tadi jauh lebih tinggi bila dibandingkan dengan titik cair logam yang bersangkutan. Penggunaan jenis arus juga mempengaruhi kedalaman penetrasi yang akan dibentuk. Pada arus AC distribusi panasnya terjadi 12 untuk benda kerja dan 12 untuk elektroda. Pada arus DCEP 23 panas terjadi pada elektroda dan 13 sisanya terjadi pada benda kerja, sedangkan pada arus DCEN terjadi sebaliknya yaitu 13 panas untuk elektroda dan 23 panas sisanya terjadi pada benda kerja. Konsekuensi distribusi panas yang berbeda ini akan berpengaruh pada kedalaman penetrasi yang berbeda. Pada AC kedalaman penetrasi sedang dengan lebar kawah sedang. Pada DCEP, lebar kawah lebih besar dengan kedalaman penetrasi lebih dangkal bila dibanding AC. Pada DCEN, Lebar kawah lebih sempit dan kedalaman penetrasi lebih dalam bila dibandingkan AC. Berikut ini adalah jenis logam dan jenis arus yang mungkin digunakan di dalam pengelasan gas tungsten. Tabel 5. Logam dan jenis arus yang sesuai untuk las gas tungsten Sumber: Althouse dkk, 1984

E. Klasifikasi Sambungan Las