PROSES LAS BUSUR LISTRIK

Pengelasan busur adalah pengelasan dengan memanfaatkanbusur listrik yang terjadi antara elektroda dengan benda kerja.Elektroda dipanaskan sampai cair dan diendapkan pada logam yang akan disambung sehingga terbentuk sambungan las. Mula-mula elektroda kontak/bersinggungan dengan logam yang dilas sehingga terjadi aliran arus listrik, kemudian elektroda diangkat sedikit sehingga timbullah busur. Panas pada busur bisa mencapai 5.5000C. Las busur bisa menggunakan arus searah maupun arus bolak- balik
Mesin arus searah dapat mencapai kemampuan arus 1000 amper pada tegangan terbuka antara 40 sampai 95 Volt. Pada waktu pengelasan tegangan menjadi 18 sampai 40 Volt. Ada 2 jenis polaritas yang digunakan yaitu polaritas langsung dan polaritas terbalik. Pada polaritas langsung elektroda berhubungan dengan terminal negatif sedangkan pada polaritas terbalik elektroda berhubungan dengan
terminal positif. Jenis bahan elektroda yang banyak digunakan adalah elektroda jenis logam walaupun ada juga jenis elektroda dari bahan karbon namun sudah jarang digunakan. Elektroda berfungsi sebagai logam pengisi pada logam yang dilas sehingga jenis bahan elektroda harus disesuaikan dengan jenis logam yang dilas. Untuk las biasa mutu lasan antara arus searah dengan arus bolak-balik tidak jauh berbeda, namun polaritas sangat berpengaruh terhadap mutu lasan. Kecepatan pengelasan dan keserbagunaan mesin las arus bolakbalik dan arus searah hampir sama, namun untuk pengelasan logam/pelat tebal, las arus bolak-balok lebih cepat.

Elektroda yang digunakan pada pengelasan jenis ini ada 3 macam yaitu : elektroda polos, elektroda fluks dan elektroda berlapis tebal.Elektroda polos adalah elektroda tanpa diberi lapisan dan penggunaan elektroda jenis ini terbatas antara lain untuk besi tempa dan baja lunak. Elektroda fluks adalah elektroda yang mempunyai lapisan tipis fluks, dimana fluks ini berguna melarutkan dan mencegah terbentuknya oksida-oksida pada saat pengelasan. Kawat las berlapis tebal paling banyak digunakan terutama pada proses pengelasan komersil.
Lapisan pada elektroda berlapis tebal mempunyai fungsi :
1. Membentuk lingkungan pelindung.
2. Membentuk terak dengan sifat-sifat tertentu untuk melindungi logam cair.
3. Memungkinkan pengelasan pada posisi diatas kepala dan tegak lurus.
4. Menstabilisasi busur.
5. Menambah unsur logam paduan pada logam induk.
6. Memurnikan logam secara metalurgi.
7. Mengurangi cipratan logam pengisi.
8. Meningkatkan efisiensi pengendapan.
9. Menghilangkan oksida dan ketidakmurnia.
10. Mempengaruhi kedalaman penetrasi busur.
11. Mempengaruhi bentuk manik.
12. Memperlambat kecepatan pendinginan sambungan las.
13. Menambah logam las yang berasal dari serbuk logam dalam lapisan pelindung.
Fungsi-fungsi yang disebutkan diatas berlaku umum yang artinya belum tentu sebuah elektroda akan mempunyai kesemua sifat tersebut. Komposisi lapisan elektroda yang digunakan bisa berasal dari bahan organik ataupun bahan anorganik ataupun campurannya.Unsur-unsur utama yang umum digunakan adalah :
1. Unsur pembentuk terak : SiO2 , MnO2 , FeO dan Al2O3 .
2. Unsur yang meningkatkan sifat busur : Na2O, CaO, MgO dan TiO2 .
3. Unsur deoksidasi : grafit, aluminium dan serbuk kayu.
4. Bahan pengikat : natrium silikat, kalium silikat dan asbes.
5. Unsur paduan yang meningkatkan kekuatan sambungan las : vanadium, sirkonium, sesium, kobal, molibden, aluminium, nikel, mangan dan tungsten.
I. Proses SMAW (Shieled Metal Arc Welding) atau pengelasan busur listrik elektroda terbungkus.
Proses SMAW juga dikenal dengan istilah proses MMAW (Manual Metal Arc Welding). Dalam pengelasan ini, logam induk mengalami pencairan akibat pemanasan dari busur listrik yang timbul antara ujung elektroda dan permukaan benda kerja. Busur listrik yang ada dibangkitkan dari suatu mesin las. Elektroda yang dipakai berupa kawat yang dibungkus oleh pelindung berupa fluks dan karena itu elektroda las kadang-kadang disebut kawat las. Elektroda selama pengelasan akan mengalami pencairan bersama-sama dengan logam induk yang menjadi bagian kampuh las. Dengan adanya pencairan ini maka kampuh las akan terisi oleh logam cair yang berasal dari elektroda dan logam induk.
Untuk dapat mengelas dengan proses SMAW diperlukan baberapa peralatan, seperti mesin las, kabel elektroda dan pemegang elektroda, kabel logam induk dan penjempit logam induk serta elektroda. Peralatan lain yang juga perlu disediakan adalah topeng las (welding mask), sarung tangan dan jas pelindung.
Gambar di bawah, adalah skema proses SMAW lengkap dengan bagian-bagiannya.

Gambar. Skema Proses Pengelasan SMAW
Selain mencairkan kawat las yang nantinya akan membeku menjadi logam las, busur listrik juga ikut mencairkan fluks. Karena masa jenisnya yang kecil dari logam las maka fluks berada diatas logam las pada saat cair. Kemudian setelah membeku fluks cair ini menjadi terak yang membentuk logam las. Dengan demikian, fluks cair akan melindungi kumbangan las selama mencair dan terak melindungi logam las selama pembekuan. Terak ini nantinya harus dihilangkan dari permukaan logam las dengan menggunakan palu atau digerinda.
II. SAW (Submerged Arc Welding)

Gambar. Skema Proses Pengelasan SAW
Proses las busur listrik lainnya yaitu las busur rendam (SAW). Dalam proses ini, busur listrik dan proses suplai logam las dari kawat las berlangsung dalam keadaan tertutup oleh serbuk fluks. Selama proses pengelasan, busur listrik selain mencairkan ujung kawat las juga ikut mencair sebagian logam induk dan sebagian sebuk fluks. Oleh karena itu selama pembekuan logam las terlindungi oleh terak dan serbuk fluks yang tersisa.
Perbedaan dengan proses SMAW yaitu :
a. Pada proses ini kawat las disuplai terus menerus dari sebuah gulingan kawat las, sehingga proses pengelasannya dapat berlangsung secara kontinu tanpa ada penundaan waktu untuk mengganti kawat las.
b. Penggunaan arus las lebih tinggi sehingga meningkatkan laju deposisi logam las. Dengan kelebihannya ini, pengisian kampuh las dapat dilakukan dengan waktu yang lebih singkat.
c. Akibat penggunaan arus las tinggi maka mempertinggi kecepatan pengelasan.
d. Asap hampir tidak ada selama proses pengelasan.
e. Kumbangan logam las dan busur listrik tidak terlihat karena tertutupi oleh serbuk fluks.
f. Proses SAW ini umumnya tidak dilakukan dengan cara manual tetapi dengan meknisme semi otomatis.
Selain memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan proses las busur listrik, proses SAW memiliki kelemahan, seperti :
a. Karena tingginya arus pengelasan maka akan menghasilkan dilusi yang cukup besar (untuk pembahasan tentang dilusi, lihat pembahasan tentang Terminologi Hasil Pengelasan).
b. Efek lain dari tingginya arus pengelasan adalah tingginya distrorsi hasil pengelasan.
c. Hasil dapat dilakukan pada posisi pengelasan mendatar atau horizontal.

III. Proses GMAW (Gas Metal Arc welding)
Proses pengelasan ini disebut juga dengan MIG (Metal Inert Gas). Proses lain yang serupa dengan MIG adalah MAG (Metal Active Gas). Perbedaannya terletak pada gas pelindung yang digunakan. Pada MIG digunakan gas pelindung berupa gas Inert seperti Argon (Ar) dan Helium (He), sedangkan pada MAG digunakan gas-gas seperti Ar + CO2, Ar + O2 atau CO2. Prinsip dasar dari proses GMAW ini tidak jauh berbeda dengan SMAW, yaitu penyambungan yang diperoleh dari proses pencairan sambungan logam induk dan elektroda yang nantinya membeku membentuk logam las.
Perbedaan lain yang cukup terlihat antara GMAW dan SMAW adalah pada pemakian jenis pelindung logam gas. Pada SMAW pelindung logam las berupa fluks, sedangkan pada GMAW pelindung ini berupa gas. Gas yang dimaksud bisa Inert atau Active. Dengan demikian karena tidak menggunakan fluks, maka hasil pengelasannya tidak terdapat terak. Proses GMAW ini selain dipakai untuk mengelas baja karbon juga sangat baik dipakai untuk mengelas baja tahan karat atau Stinless Steel serta mengelas
logam-logam lain yang afinitas terhadap Oksigen sangat besar seperti Alumunium (Al) dan Titanium (Ti).

Gambar. Skema Proses Pengelasan GMAW/ MIG
Untuk dapat mengelas dengan proses GMAW diperlukan beberapa peralatan. Perlatan yang dipakai dalam pengelasan GMAW ini ditunjukan dalam gambar dibawah ini.