Sunday, July 1, 2012

Defenisi Sambungan Las (WELD)


Defenisi Sambungan Las

Pengelasan adalah suatu proses penyambungan dua jenis metal atau lebih dengan menggunakan panas atau tekanan atau kedua-duanya, dengan atau tanpa bahan penambah, untuk menghasilkan suatu sambungan melalui fusi atau rekristalisasi antar permukaan.
Idealnya mengelas suatu paduan dengan menggunakan bahan penambah yang tepat akan memberikan beberapa keuntungan, yakni :
  • Komposisi kimia yang uniform di seluruh sambungan las
  • Gabungan yang tepat dari sifat-sifat fisik seperti warna, kepadatan (density) dan konduktivitas listrik serta thermal.
  • Sifat mekanis yang merata di seluruh sambungan las dan baham induk setelah perlakuan paksa las.
Di dalam kehidupan praktis, plat baja dengan satu jenis komposisi seperti A242, A441, A588, API-5LX dapat dilas dengan elektroda dengan komposisi kimiawi yang berbeda seperti E-7018 atau ER70S-3. demikian juga bahan non ferrous termasuk paduan aluminium 3004, 5005, 6061, 6070 dan A 357.0 biasa dilas dengan bahan penambah ER4043 menggunakan proses las gas metal arc atau gas tungsten arc.
Apabila bahan pengisi dan sifat distribusi panas tidak sesuai, sambungan las akan mengandung komposit yang secara kimiawi bersifat heterogen dan terdiri dari paling banyak 6 daerah yang secara metalurgis berbeda mencolok, seperti :

1.      Zona komposit (Composite Zone)

Campuran dari bahan pengisi dengan bahan induk yang mencair berupa daerah fusi yang homogen di zona komposit, sebagai contoh misalnya apabila besi tuang abu-abu dilas dengan elektroda nikel, daerah komposit berasal dari kolam cair yang homogen dari bahan filler nikel yang terdilusi ke dalam cairan bahan induk besi tuang abu-abu. Demikian pula apabila bahan elektroda E10018 digunakan untuk mengelas baja HY-80, komposisi kimiawi dari zona komposit merupakan berat rata-rata dari elemennya, yakni karbon, nikel, atau mangan baik dari bahan filler maupun dari bahan induk. Bahkan bahan yang sama sekali berbeda seperti tembaga dan nikel dapat dilas dengan menggunakan GTAW tanpa menggunakan bahan penambah dan ternyata komposisi bahan di dalam zona kompositnya uniform. Proses pencampuran yang baik diperlancar oleh kontroversi paksa di dalam kolam las yang terpadu dengan reduksi tambahan yang berasal dari energi bebas sebagai hasil dari bertambah banyaknya entropi pencampuran.

2.      Zona tidak tercampur (unmix)

Daerah sempit yang mengelilingi zona komposit disebut zona tidak tercampur yang terdiri dari lampisan perbatasan (boundary layer) dari cairan bahan induk yang membeku sebelum mengalami pencampuran di dalam zona komposit cair. Lapisan ini berkomposisi sama dengan bahan induk dengan ketebalan sekitar 0,05 hingga 0,10”, tergantung pada jenis proses las dan laju pendinginan.
Walaupun zona tidak tercampur selalu berada pada semua jenis las fusi, hanya akan tampak pada jenis las yang menggunakan bahan induk sebagai bahan filler.
Sebagai contoh pengelasan besi tuang abu-abu kelas 30 yang dilas dengan filler metal yang kaya dengan nikel menggunakan proses SMAW, zona tidak tercampur tampak jelas, karena besi tuang abu-abu yang mencair membeku sebagai struktur besi putih (dengan F3C eutektik ditambah γ), sedangkan zona kompositnya mengandung sebgaian besar bahan filler nikel, yang membeku sebagai austenite.
Lain halnya dengan pengelasan nikel murni dengan bahan filler nikel menggunakan proses las GTAW, zona tidak tercampur tidak tampak karena komposisi cairan di zona komposit dan kondisi mendingin tidak berbeda dengan cairan di zona tidak tercampur.

3.      Antar muka las

Daerah ketiga dalam sambungan las adalah antar muka las (weld interface). Permukaan ini dengan jelas menandai antara bahan induk yang tidak tercairkan di satu sisi dan bahan las yang membeku di sisi lain. Pada metal murni atau metal paduan yang sangat terpadu, jika dilas dengan menggunakan bahan filler yang sangat tepat, batas transisi dari bahan induk ke bahan las sulit untuk ditengarai secara metalurgis, namun dapat ditandai setelah melalui proses etsa (etching). Pada umumnya ketika kandungan bahan paduan dan cakupan solidifikasi antara liquidus dan solidus suatu pengelasan bertambah, struktur solidifikasi akan tampak jelas setelah di etsa.

4.      Zona yang mencair sebagian

Bagian bahan induk yang berhimpitan dengan antar muka las, dimana terjadi beberapa pencairan lokal, tampak zona pencairan sebagian (partially melted zone). Di banyak bahan paduan yang mengandung kotoran yang bertitik cair rendah atau segregasi bahan paduan di batas butir, akan terjadi proses liquasi (pemisahan cair) dari zat mikroskopis yang bertitik lebur rendah di beberapa lokasi pada antar muka las ke dalam zona pencairan sebagian. Kedalaman penetrasi proses liquasi ke dalam bahan induk tergantung pada suhu solidus dari cairan, contohnya adalah pengelasan baja HY-80, dimana liquasi bahan kotoran mangan sulfide dapat mengakibatkan retak panas atau fissure mikro yang berkembang dari zona tidak tercampur menyeberang antar muka las ke daerah pencairan sebagian.

5.      Daerah terimbas panas (HAZ), dan

Zona terimbas panas yang sebenarnya adalah sebagian dari sambungan las yang mengalami suhu tertinggi yang mampu menghasilkan perubahan struktur mikro dalam keadaan padat namun terlalu rendah untuk suatu pencairan, misalnya HAZ ini pada paduan lunak (wrought) fase tunggal, tampak sebagai bagian di luar HAZ yang mengandung kristal yang terus-menerus membesar dan menjadi maksimum pada daerah antar muka las.

6.      Bahan induk yang tidak terimbas.

Akhirnya bagian dari sambungan las yang tidak mengalami perubahan metalurgis disebut bahan induk yang tidak terimbas. Walaupun secara metalurgis tidak berubah, bahan induk yang tidak terimbas dan bagian sambungan las lainnya sangat mungkin berada dalam pengaruh regangan sisa tranversal dan pengkerutan (shrinkage) longitudinal, tergantung pada kekangan (retrain) yang mengenai sambungan las tersebut.

Pembekuan (Solidifikasi) Las

Pertumbuhan epitaxial

Mekanisme pembekuan yang mendasar yang direkayasa untuk metal tuangan telah diterapkan dengan berhasil untuk solidifikasi pengelasan. Perbedaan yang masih ada antara solidifikasi bahan tuangan dengan solidifikasi pengelasan adalah adanya fenomena pertumbuhan epitaxial pada jalur las. Pada metal tuangan pembentukan kristal padat dari cairan memerlukan nukleasi heterogen dari partikel padat yang berada pada dinding cetakan (mold) yang kemudian diikuti dengan pertumbuhan kristal. Sebaliknya proses nukleasi pada jalur las terhapus pada awal terjadinya proses solidifikasi disebabkan oleh mekanisme pertumbuhan epitaxial dimana atom dalam kolam las secara cepat terdeposisi pada lokasi lattice yang paling awal terbentuk dekat bahan induk padat. Akibatnya struktur dan orientasi crystallografis kristal HAZ dalam antar muka las, berlanjut ke dalam daerah fusi las seperti yang terjadi pada pengelasan nikel asli. Pada kenyataannya lokasi antar muka las yang tepat sangat sulit untuk ditentukan pada deposit las metal murni yang menggunakan bahan filler yang sangat sesuai. Bahkan bentuk struktur mikro seperti annealing twins yang berada dalam HAZ akan selalu tumbuh secara epitaxial ke dalam bahan las sewaktu pembekuan. Demikian juga dengan bahan filler yang tidak sesuai juga akan membeku secara epitaxial, khususnya apabila bahan filler dan bahan induk memiliki struktur kristal yang sama sewaktu pembekuan, misalnya pengelasan monel (fcc) dengan nickel (fcc) sebagai bahan filler.

No comments:

AksenClix BBcode:

Click Get Money