Dasar-dasar teknik pengelasan
Pengelasan adalah penyambungan logam dengan komposisi yang sama atau sejenis di bawah pengaruh panas, dengan atau tanpa penambahan logam yang sama atau sejenis. Melalui pengelasan, bagian-bagian disatukan secara tidak terpisahkan sehingga terbentuk satu kesatuan. Pengelasan yang baik mengandaikan ikatan yang intim, yang hanya tercapai bila pada tempat pengelasan juga bahan dasarnya meleleh (zona las).
Pengelasan busur listrik
Untuk konstruksi baja, yang terutama dipertimbangkan adalah pengelasan busur listrik, di mana panas yang diperlukan diperoleh dari busur api listrik. Busur api terbentuk antara benda dasar dan yang disebut elektroda, yang pada saat itu meleleh dan memberikan bahan tambahan. Pemilihan bahan tambahan (elektroda) yang tepat sangat memengaruhi sifat sambungan las. Elektroda dipilih menurut kekuatan karakteristik bahan dasar yang akan dilas. Pemilihan elektroda dan penetapan kondisi pengelasan memerlukan pengetahuan profesional, sehingga dibentuklah institusi “insinyur spesialis teknik pengelasan” yang berpendidikan khusus, yang tugasnya antara lain mengawasi pekerjaan pengelasan dan secara berkala mengulangi sertifikasi para juru las.
Pengelasan dan pemotongan gas
Pada pengelasan gas, panas yang diperlukan dihasilkan oleh pembakaran gas, sehingga bahan dasar dan bahan tambahan meleleh. Yang lebih penting adalah pemotongan. Pembakar pemotong selain memiliki pipa panas, yang bekerja seperti pada pengelasan, juga mempunyai satu pipa pemotong untuk oksigen. Baja yang dipanaskan dengan nyala panas dibakar tembus dan ditiup dengan aliran oksigen. Pemotongan menghasilkan permukaan yang halus dan presisi yang cukup untuk banyak tujuan konstruksi baja tanpa pengerjaan lanjutan.
Keterlasan
Untuk menilai sambungan las perlu diperhatikan bahwa selama proses pengelasan komposisi logam tambahan, maupun bahan dasar, dapat berubah secara signifikan. Perubahan struktur juga sangat penting – antara kampuh yang meleleh dan bahan dasar yang tidak berubah terdapat, tergantung pada tingkat pengaruh panas, zona dengan struktur yang berbeda dan karena itu dengan sifat yang berbeda. Di sepanjang kampuh terdapat daerah tempat bahan dasar meleleh (zona peleburan) dan tempat berlangsungnya penyambungan antara zona pengelasan dan bahan dasar. Zona material di sekitarnya juga masih sangat dipanaskan, walaupun titik lebur di sana sudah tidak tercapai lagi. Pada zona pemanasan berlebih ini terjadi perubahan struktur yang besar, sehingga sering kali menentukan sifat seluruh sambungan las.
Retak pada las berarti munculnya retakan pada las yang terjadi segera setelah pengelasan, masih pada temperatur tinggi atau mungkin baru saat pendinginan di daerah pijar biru (sekitar 300oC). Retak merupakan sifat elektroda pada tingkat tinggi; hal ini hampir hanya terjadi pada elektroda berselubung, yang justru penting untuk konstruksi baja. Untuk munculnya retakan diperlukan dua syarat, yaitu tegangan tinggi akibat proses pengelasan atau sebab luar lainnya, serta peningkatan kekakuan material.
Selain perubahan metalurgi pada komposisi dan struktur material, proses fisik juga penting, yang berkaitan dengan jumlah panas besar yang diberikan kepada material saat pengelasan dan suhu tinggi yang dicapai karenanya. Pemanasan tidak berlangsung merata, melainkan hanya pada area yang sangat terbatas. Dilatasi termal yang terkait dengan pemanasan dicegah oleh tegangan internal zona yang dipanaskan dari material yang tidak dipanaskan. Selain itu timbul juga tegangan luar, karena bagian-bagian saat pengelasan harus dijepit kuat, sehingga pada saat pemanasan muncul pemadatan plastis. Saat pendinginan, sambungan las dan sekelilingnya menyusut paling kuat (penyusutan). Saat pendinginan, karena pemanjangan yang terhalang, harus timbul tegangan paksa (tegangan penyusutan). Dengan pemanasan awal bagian yang akan dilas pada 200 oC hingga 300 oC, pendinginan dapat diperlambat secara signifikan. Karena berkurangnya efek pengerasan, struktur terbentuk lebih baik, pengerasan menjadi lebih kecil.
Pengujian material dan pekerjaan pengelasan
Umum: Karena kualitas pekerjaan pengelasan bergantung pada sejumlah keadaan, dan terakhir juga pada keterampilan serta keandalan pekerja ahli, diperlukan pengawasan dan pengujian yang tepat atas semua pekerjaan pengelasan. Dari pengujian yang disebutkan adalah pengujian untuk menentukan kemampuan pengelasan bahan dan elektroda, perbandingan kondisi pengelasan dan prosedur pengelasan untuk suatu kasus tertentu, pengujian sampel, dll.
Gbr. 1 - Uji pembengkokan sambungan las
Uji lentur pada sambungan las: Ini adalah uji lentur pada sebuah balok sederhana berpenampang persegi panjang (gbr. 1), yang pada serat tariknya memiliki alur memanjang setengah lingkaran yang dilas kembali satu lapis pada suhu kamar. Sambungan las menyebabkan penurunan kemampuan deformasi yang sangat besar, sehingga benda uji sering patah secara sangat getas dan mendadak. Sudut lentur pada pelat tipis lebih besar, dan menurun seiring dengan ketebalan pelat.
Ketangguhan takik: Pada uji pembengkokan las, retakan umumnya muncul lebih dahulu pada las, sehingga terjadi patah getas. Bahan dasar harus mampu menerima beban yang muncul tiba-tiba saat las pecah secara getas. Harus dituntut agar retakan di zona las tidak cepat menjalar melalui bahan dasar, melainkan retakan hanya boleh berkembang perlahan. Bahan dasar harus cukup tangguh untuk menerima beban mendadak ini dan kemampuan itu juga harus tetap cukup besar pada temperatur rendah. Ketangguhan takik, seperti juga sifat mekanik lainnya, sangat bergantung pada temperatur saat pengujian dilakukan. Pada temperatur rendah, misalnya di bawah 0 oC, nilainya dapat turun menjadi sebagian dari nilai pada 20 oC. Posisi penurunan mendadak ini penting untuk penilaian suatu material. Untuk konstruksi baja las saat ini disyaratkan material dengan ketahanan penuaan yang baik, yaitu kekuatan takik impak yang tinggi pada benda uji yang ditarik dingin.
Gbr. 2 - Deformasi pada keadaan tegangan takik
Kekerasan: Fenomena kekerasan di zona pengelasan sangat penting. Penting untuk mengetahui peningkatan kekerasan, karena regangan saat patah cepat menurun seiring meningkatnya kekerasan (gbr. 3), sedangkan kekuatan tarik σB naik hampir sebanding dengan kekerasan Brinell HB. Untuk baja struktur kira-kira σB = 0,36*HB. Salah satu contoh kekerasan las sudut utama balok I ditunjukkan pada gbr. 4. Di zona transisi terdapat perbedaan kekerasan yang besar pada jarak yang sangat kecil. Perjalanan kekerasan bergantung pada struktur yang terbentuk. Garis σ-ε-l berubah terhadap kekerasan dengan cara yang serupa seperti keadaan tegangan pada takik (gbr. 2).
Gbr. 3 - Kekerasan Brinell dan perpanjangan
Gbr. 4 - Kekerasan di zona las pada leher suatu balok-I las
Pengujian tanpa merusak sambungan las yang sudah jadi
Pemeriksaan radiografi – Pada pemeriksaan radiografi pada ketebalan kecil, citra sinar-X dapat dibuat terlihat pada satu layar. Sebagai pengganti sinar-X dapat digunakan sinar gamma dari bahan radioaktif. Citra radiografi memungkinkan penilaian mutu las. Inklusi terak atau pori-pori, serta cacat ikatan dan retakan, dapat demikian ditetapkan dan, bila perlu, dihilangkan.
Aliran magnetik – Medan magnet dibangkitkan pada bagian baja yang diuji dan kemudian serbuk yang ditaburkan tersusun mengikuti medan tersebut. Dari ketidaknormalan pada medan magnet, retakan dapat dideteksi. Prosedur ini sangat efektif terutama untuk menemukan retakan permukaan, tetapi relatif kurang peka terhadap inklusi terak dan pori-pori, serta terhadap retakan yang berada di bagian dalam pelat yang lebih tebal.
Pengujian dengan ultrasonik – Gelombang suara sangat pendek dipantulkan tidak hanya pada permukaan batas, tetapi juga pada bidang pemisah di bagian dalam seperti, misalnya, pada retakan atau delaminasi.