Fabrikasi dan Sambungan Las (Perancangan Alat dan Proses)

sumber : shintaleon

I.                   Metode Fabrikasi

a.      Forging

Forging merupakan suatu proses dimana sebuah logam dipanaskan dan dibentuk dengan deformasi plastic dengan mengaplikasikan gaya tekan yang sesuai dengan sifat logam tersebut. Biasanya gaya tekan tersebut dilakukan dengan menggunakan palu yang bertenaga (penempaan) atau dengan sebuah alat penekan (pressing machine).

Proses forging ini menghaluskan struktur butiran dan mengembangkan sifat fisik dari logam yang diproses. Dengan desain yang tepat, aliran butiran (grain flow) dapat diorientasikan pada arah dari tekanan-tekanan utama yang ditemui di kegunaan nyata. Aliran butiran (grain flow) merupakan suatu arah dari susunan kristal yang didapatkan selama proses deformasi plastic. Sifat fisik (seperti kekuatan (strength), ductility, dan ketangguhan (toughness)) akan lebih baik setelah di-­forging­ dibandingkan dengan logam yang belum diproses atau logam dasar yang memiliki arah kristal yang masih berantakan. Logam dapat di-forging dengan suhuyang panas (di atas suhu rekristalisasi) ataupun dingin.

Forging menghasilkan suatu bagian logam menjadi memiliki kekuatan yang tinggi per rasio beratnya, sehingga sering digunakan untuk mendesain kerangka pesawat terbang. Logam yang di­-forging­ akan :

•  Bertambah panjang, cross­-section berkurang, yang disebut dengan mengulur logam (drawing-out the metal)
•  Panjang berkurang, ­cross-section bertambah, yang disebut dengan upsetting the metel.
• Berubah panjangnya, berubah cross-sectionnya, dengan cara “memeras”-nya pada closed impression dies

b.      Casting

Casting adalah proses manufaktur di mana solid dilebur, dipanaskan sampai suhu yang tepat (kadang-kadang dilakukan untuk memodifikasi komposisi kimianya), dan kemudian dituangkan ke dalam rongga atau cetakan, yang berisi dalam bentuk yang tepat selama pembekuan. Dengan demikian, dalam satu langkah, bentuk sederhana atau kompleks dapat dibuat dari logam yang dapat dilelehkan. Produk yang dihasilkan dapat memiliki hampir semua konfigurasi yang diinginkan.

Selain itu, ketahanan terhadap tegangan kerja dapat dioptimalkan, arah sifat dapat dikendalikan, dan penampilan yang memuaskan dapat diproduksi.

Bagian cor berbagai ukuran dari fraksi sebesar satu inci dan fraksi sebesar 1 ounce (seperti gigi individu pada ritsleting),  hingga lebih dari 30 kaki (seperti baling-baling besar dan frame buritan kapal laut). Casting telah menandai keuntungan dalam produksi bentuk kompleks, bagian yang memiliki bagian berongga atau rongga internal, bagian yang mengandung permukaan lengkung yang beraturan (kecuali yang terbuat dari lembaran logam tipis), bagian yang sangat besar dan bagian-bagian yang terbuat dari logam yang sulit dibuat dengan mesin. Karena keunggulan yang tersebut, pengecoran adalah salah satu yang paling penting dari proses manufaktur.

Saat ini, hampir tidak mungkin untuk mendesain apapun yang tidak dapat dicetak oleh satu atau lebih dari proses pengecoran yang tersedia. Namun, seperti dalam semua teknik manufaktur, hasil terbaik dan ekonomis dapat dicapai jika desainer memahami berbagai pilihan dan menyatukan  proses yang paling tepat dengan cara yang paling efisien. Berbagai proses dibedakan terutama dalam bahan cetakan (apakah pasir, logam, atau bahan lainnya) dan metode penuangan (gravitasi, vakum, tekanan rendah, atau tekanan tinggi). Semua proses memberikan persyaratan bahwa bahan mengeraskan bahan dengan cara yang sesuai yang dapat memakimalkan sifastnya, sekaligus mencegah cacat potensial, seperti rongga penyusutan, porositas gas, dan inklusi terperangkap.

c.     Machining

Proses machining adalah sebuah proses pembentukan benda kerja dengan cara me-remove sejumlah material dari benda kerja dengan cara dipotong secara mekanis menggunakan alat potong (cutting tools) sesuai dengan dimensi dan bentuk yang kita inginkan. Secara garis besar proses machining dibagi kedalam 2 kategori utama yang dibedakan dari bagian yang berputar.
Proses Turning

Turning atau dikenal juga dengan nama proses bubut adalah proses machining dimana yang berputar adalah benda kerjanya. Pada umumnya digunakan untuk membentuk benda kerja dengan bentuk cylindrical dengan cara me-remove material menggunakan umumnya cutting tool dengan 1 mata potong. Gambaran operasi-operasi yang dapat dilakukan oleh proses turning ini antara lain bisa dilihat pada Gambar 3 berikut.

Proses Milling
Proses milling secara prinsip adalah sebuah proses machining yang dilakukan dimana yang berputar adalah cutting toolnya bergerak melakukan gerak potong (feeding) untuk me-remove sejumlah material dari benda kerja dalam hampir semua arah sesuai bentuk dan dimensi yang diinginkan. Proses milling ini menggerakan pergerakan relatif antara benda kerja terhadap alat potong (cutting tool) yang berputar. Untuk cutting tool pada proses milling ini bentuknya bervariasi dari mata potong tunggal hingga yang bermata potong banyak. Berikut contoh-contoh operAsi yang bisa dilakukan pada proses milling.

Cutting Parameter
Cutting parameter adalah perhitungan-perhitungan yang digunakan dalam proses machining ini. Perhitungan-perhitungan yang digunakan dalam proses machining ini antara lain :

• Cutting speed

Cutting speed adalah kecepatan potong pheriperal linear yang dihasilkan dari mata potong yang berputar atau pada bubut dari kecepatan benda kerja yang berputar terhadap mata potong yang sedang diam. Pada turning maupun milling rumus untuk menghitung cutting speed adalah sama.

• Feed Rate & Feeding

Feed rate adalah kecepatan makan benda kerja oleh cutting tool dalam suatu proses machining. Satuan dari feed rate ini adalah mm/mnt. Rumus dari feed rate sendiri adalah,

Feed rate = Spindle rpm x Feeding

Feeding dalam istilah machining adalah gerak makan dalamkecepatan tertentu. Satuan dari feeding ini adalah feed/rev dan dilambangka F_n. Untuk proses turning karena umumnya hanya memiliki 1 mata potong maka feeding sama dengan feed per tooth. Sedangkan untuk proses milling dimana cutting tool bisa memiliki lebih dari satu mata potong maka,

Feeding = feed per tooth x jumlah mata potong.

Dalam menentukan cutting parameter kita harus mempertimbangkan beberapa hal penting yaitu,

• Power mesin yang tersedia
• Kondisi mesin
• Ukuran, kekuatan dan rigiditas dari benda kerja dan sistem clampingnya
• Ukuran, kekuatan dan rigiditas dari cutting tool

Gambaran dari cutting paremeter ini sendiri dapat dilihat pada gambar berikut.

Cutting Tool Material
Material yang digunakan untuk cutting tool sangat banyak macamnya karena perkembangan teknologi yang terus berkembang dan kompetisi yang semakin ketat antara tool maker membuat mereka berlomba dalam menciptakan grade-grade material cutting tool baru. Setiap maker memiliki grade tersendiri, namun yang akan kita bahas adalah material cutting tool yang umum digunakan pada proses machining antara lain,

• Tungsten Carbide

Tungsten Carbide merupakan material dengan bahan dasar tungsten carbide dengan material pengikat dari cobalt dan sering dikombinasikan dengan campuran titanium dan tantalum carbide yang disesuaikan untuk aplikasi machining terhadap material yang akan dipotong. Memiliki aplikasi yang luas untuk material benda kerjanya. Untuk meng-improve umur pakai bisa dilakukan proses coating yang umumnya dibagi dalam 2 tipe yaitu CVD (Chemical Vapour Deposition) dan PVD (Physical Vapour Deposition) yang pemilihannya disesuaikan dengan kebutuhan masing-masing.

• PCD (Polycrystalline Carbide)

PCD (Polycrystalline Carbide) merupakan material yang dibuat dari sintered diamond sehingga memiliki kekerasan yang sangat luar biasa dan cenderung getas serta tingkat ketahanan terhadap keausan yang sangat tinggi bahkan pada cutting parameter (cuttingspeed) yang sangat tinggi sehingga sangat cocok untuk high speed machining. Memiliki umur yang jauh lebih lama dari material carbide (bisa sampai 10 kalinya). Material PCD ini juga memiliki batasan karena sifat getasnya sehingga material ini hanya cocok digunakan untuk material non ferrous, aluminium, high abrasive, low tensile strength serta non metallic composite.

    d.  Soldering

Soldering merupakan penyambungan dari logam (besi, baja,tembaga, kuningan, seng dan baja paduan) dengan pengikatan oleh bahan tambah yang dicairkan, dimana titik cair bahan tambah lebih rendah dari titik cair logam yang disambungkan. Untuk sambungan yang membutuhkan kekuatan, kerapatan dan ketahanan terhadap korosi maka permukaan logam yang akan disolder harus benar-benar dibersihkan. Pada permukaan logam juga ditambahkan bahan pengalir untuk membantu pengaliran bahan tambah ke seluruh permukaan bidang yang disolder.

Jenis-jenis Solder
Berdasarkan cara penyambungan, penyolderan dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu :
1. Penyolderan lunak : titik lebur bahan tambah 300°C
2. Penyolderan keras   : titik lebur bahan tambah 720°C

• Penyolderan Lunak (Patri)

Penyolderan lunak digunakan pada semua logam terutama untuk logam-logam tipis dengan beban ringan serta kedap udara dan air.
Contoh pemakaian:
–          Pelat-pelat pendingin pada kendaraan
–          Tangki air/minyak
–          Wadah/kotak peralatan
–          Instalasi pipa tekanan rendah
–          Sambungan kabel
–          Talang air dan tutup atap
–          Penyambungan logam yang dilapisi seng

• Penyolderan Keras

Penyolderan keras lebih sering digunakan untuk penyambungan pelat-pelat dari logam berat dan menerima beban yang besar.
Contoh pemakaian:
–          Flange pada pipa
–          Instalasi pipa tekanan besar
–          Penyangga dan rangka kendaraan
–          Tangki uap
–          Peralatan dari logam keras
–          Konstruksi dari alat-alat ringan

Bahan Pengalir (Fluks)
Untuk memperoleh hasil penyambungan yang sempurnah maka permukaan logam yang akan disambung harus benar-benar bersih. Karat atau debu-debu pada permukaan logam akan menghambat aliran bahan tambah. Untuk memudahkan pengaliran bahan keseluruh permukaan penyambungan, digunakan bahan pengalir yang berfungsi menghilangkan karat dan memudahkan pengaliran bahan tambah. Bahan ini diberikan pada seluruh permukaan yang akan disolder.
Teknik Penyolderan
Dalam dunia industri dikenal berbagai teknik penyolderan. Untuk menentukan teknik penyolderan yang dipakai, perlu memperhatikan hal-hal berikut.

• Fungsi benda kerja
• Bahan dari benda kerja
• Jumlah.

Tetapi pada prinsipnya semua teknik dapat digunakan untuk penyolderan lunak dan penyolderan keras. Jenis-jenis teknik penyolderan adalah sebagai berikut.

• Penyolderan Batang/Kawat

Penyolderan menggunakan bahan tambah (biasanya tembaga) berupa batang yang dipanaskan. Lebih sesuai untuk penyolderan lunak. Membutuhkan bahan pengalir, serta lebih sering untuk pekerjaan tunggal dengan bagian-bagian yang kecil.

• Penyolderan Busur Api

Bahan tambah dicairkan dengan busur api dari peralatan solder atau gas asetilen. Membutuhkan bahan pengalir. Pemakaian pada penyolderan lunak dan keras, serta sesuai untuk pekerjaan tunggal.

• Penyolderan Celup

Untuk penyolderan lunak atau keras. Bahan tambah dalam bentuk cair ditempatkan pada sebuah bak. Bisa juga bahan tambahnya berupa larutan garam yang dipanaskan. Logam yang akan disolder dicelupkan kedalam bak.

• Penyolderan dalam Oven

Bagian logam yang akan disolder dipersiapkan, demikian pula bak garamnya. Kemudian dilewatkan kedalam oven yang memberi panas terus-menerus dengan pengurangan gas disekelilingnya, tanpa penambahan bahan pengalir.

• Penyolderan Tahanan dan Induksi

Bagian bahan yang akan disolder bersama bahan tambah dan bahan pengalir dipanaskan dengan gulungan induksi listrik. Sangat sesuai dan menghemat waktu untuk pengerjaan masal dengan ban berjalan.

• Penyolderan Sinar

Panas dipanaskan dari sinar lampu Halogen (Daya sekitar 150-4000W) yang difokuskan lensa cekung. Daerah panas yang dihasilkan mencapai diameter 15 mm. Metode ini sangat cocok untuk penyolderan benda-benda teknik yang presisi dan peralatan listrik.
Keuntungan dan kerugian sambungan solder.
Keuntungan

1. Dapat menyambung dua buah logam yang berbeda.
2. Pada penyolderan lunak tidak merusak permukaan.
3. Tidak menghambat aliran listrik
4. Dibandingkan pengelingan, tidak ada pelubangan yang melemahkan konstruksi.
5. Umumnya kedap fluida
6. Pada pengerjaan masal, dapat dilakukan secara bersamaa.
7. Mampu menyambung pelat-pelat tipis.

Kerugian

1. Untuk penyolderan masal biaya lebih besar.(karena bahan tambah harus dicampur timah putih atau tembaga).
2. Bahan pengalir yang tersisa dapat menimbulkan korosi listrik.

e.      Brazing

Brazing adalah penyambungan dua buah logam atau lebih, baik itu logam sejenis maupun tidak sejenis dengan menggunakan bahan tambah yang titik cairnya jauh lebih rendah dibanding dengan titik cair logam yang akan disambung dengan menggunakan temperatur yang rendah. Brazing dapat pula disebut soldering. Welding adalah penyambungan dua buah logam atau lebih baik itu logam sejenis maupun yang tidak sejenis dengan menggunakan alat pemanas yang temperaturnya sangat tinggi sehingga dapat mencairkan kedua logam tersebut dan dapat menyatukan kedua logam tersebut.

Perlengkapan untuk brasing maupun untuk welding pada dasarnya sama, hanya berbeda pada proses pengerjaannya saja, karena yang banyak dihadapi dalam pekerjaan mesin pendingin adalah pekerjaan brasing maka untuk kesempatan ini kita mencoba membahas bagaimana cara-cara melakukan proses brazing tersebut. Dimana cara penyambungan pipa dengan system brasing ini akan relatif lebih murah jika dibandingkan dengan sistem flaring, terlebih jika pipa yang akan dikerjakan/disambung berdiameter di atas ¾ “, dimana untuk ukuran ini sistem flaring sudah tidak praktis lagi untuk digunakan.
Pada umumnya sumber panas yang digunakan untuk brazing maupun welding adalah sama yang berasal dari hasil pembakaran bahan campuran Oksigen – Asetilin (Oxigen-Acetylene) yang dikemas dalam tabung yang berbeda.

f.      Fusion Welding

Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Normen) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, las adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Dalam proses penyambungan ini adakalanya disertai dengan tekanan dan material tambahan (filler material). Pengelasan dapat dilakukan dengan pemanasan tanpa tekanan, pemanasan dengan tekanan, dan tekanan tanpa memberikan panas dari luar (panas diperoleh dari dalam material itu sendiri). Disamping itu pengelasan dapat dilakukan tanpa logam pengisi dan dengan logam pengisi.
Pengelasan pada umumnya dilakukan dalam penyambungan logam, tetapi juga sering digunakan untuk menyambung plastik.  Pengelasan merupakan proses yang penting baik ditinjau secara komersial maupun teknologi, karena :

• Pengelasan merupakan penyambungan yang permanen;
• Sambungan las dapat lebih kuat daripada logam induknya, bila digunakan logam pengisi yang memiliki kekuatan lebih besar dari pada logam induknya;
• Pengelasan merupakan cara yang paling ekonomis dilihat dari segi penggunaan material dan biaya fabrikasi. Metode perakitan mekanik yang lain memerlukan pekerjaan tambahan (misalnya, penggurdian lubang) dan pengencang sambungan (misalnya, rivet dan baut);
• Pengelasan dapat dilakukan dalam pabrik atau dilapangan.

Walupun demikian pengelasan juga memiliki keterbatasan dan kekurangan, yaitu :

• Kebanyakan operasi pengelasan dilakukan secara manual dengan upah tenaga kerja yang mahal;
• Kebanyakan proses pengelasan berbahaya karena menggunakan energi yang besar;
• Pengelasan merupakan sambungan permanen sehingga rakitannya tidak dapat dilepas. Jadi metode pengelasan tidak cocok digunakan untuk produk yang memerlukan pelepasan rakitan (misalnya untuk perbaikan atau perawatan);
• Sambungan las dapat menimbulkan bahaya akibat adanya cacat yang sulit dideteksi. Cacat ini dapat mengurangi kekuatan sambungannya.

Klasifikasi pengelasan ditinjau dari sumber panasnya. Pengelasan dapat dibedakan tiga:

• Mekanik
• Listrik
• Kimia

Sedangkan menurut cara pengelasan, dibedakan menjadi dua bagian besar :

• Pengelasan tekanan (Pressure Welding)
• Pengelasan Cair
• Fusion Welding

Fusion welding adalah proses penyambungan logam dengan cara mencairkan logam yang tersambung. Jenis-jenis Fusion Welding :
–           Oxyacetylene Welding
–           Electric Arc Welding
–           Shield Gas Arc Welding- TIG- MIG- MAG- Submerged Welding
–           Resistance Welding- Spot Welding- Seam Welding- Upset Welding
–           Flash Welding- Electro Slag Welding-Electro Gas Welding
–           Electron Beam Welding
–           Laser Beam Welding
–           Plasma Welding
Proses pengelasan lebur (fusion welding) menggunakan panas untuk mencairkan logam induk, beberapa operasi menggunakan logam pengisi dan yang lain tanpa logam pengisi. Pengelasan lebur dapat dikelompokkan sebagai berikut.

Pengelasan Busur (Arc Welding, AW)
Dalam proses pengelasan ini penyambungan dilakukan dengan memanaskan logam pengisi dan bagian sambungan dari logam induk sampai mencair dengan memakai sumber panas busur listrik, seperti ditunjukkan dalam gambar 10. Beberapa operasi pengelasan ini juga menggunakan tekanan selama proses;

Pengelasan Resistansi Listrik (Resistance Welding, RW)
Dalam proses pengelasan ini permukaan lembaran logam yang disambung ditekan satu sama lain dan arus yang cukup besar dialirkan melalui sambungan tersebut. Pada saat arus mengalir dalam logam, panas tertinggi timbul di daerah yang memiliki resistansi listrik terbesar, yaitu pada permukaan kontak kedua logam (faying surfaces);
Pengelasan Gas (Oxyfuel Gas Welding, OFW)
Dalam pengelasan ini sumber panas diperoleh dari hasil pembakaran gas dengan oksigen sehingga menimbulkan nyala api dengan suhu yang dapat mencairkan logam induk dan logam pengisi. Gas yang lazim digunakan adalah gas alam, asetilen, dan hidrogen. Dari ketiga gas ini yang paling sering dipakai adalah gas asetilen, sehingga las gas diartikan sebagai las oksi-asetilen.
Electron Beam Welding
Dalam Electron beam welding (EBW), yang dikembangkan pada tahun 1960, panas yang dihasilkan oleh elektron kecepatan tinggi berkas electron. Energi kinetik elektron diubah menjadi panas karena mereka bertemu dengan benda kerja. Proses ini membutuhkan peralatan khusus untuk fokus berkas pada benda kerja, biasanya dalam ruang hampa. Semakin tinggi vakum, semakin dalam penetrasi berkas, dan semakin besar rasio kedalaman dan lebar, sehingga metode disebut EBW-HV (untuk high vacuum) dan EBW-MV (untuk medium vacuum). Pengelasan beberapa bahan juga dapat dilakukan oleh EBW-NV (untuk no vacuum).
Hampir semua logam dapat dilas oleh EBW, dan ketebalan benda kerja dapat berkisar dari foil sampai plat. Energi besar juga mampu menghasilkan lubang pada benda kerja. Secara umum, tidak ada gas pelindung, fluks, atau pengisi logam diperlukan. Kapasitas pistol elektron jangkauan hingga 100 kW.
Proses ini memiliki kemampuan membuat pengelasan berkualitas tinggi, yang dalam dan sempit, dan memiliki zona panas yang kecil. Rasio tingkatan terhadap lebar berkisar antara 10 dan 30. Ukuran pengelasan yang dibuat oleh EBW jauh lebih kecil daripada lasan dibuat oleh proses konvensional. Menggunakan otomatisasi dan kontrol servo, parameter dapat dikontrol secara akurat pada kecepatan pengelasan setinggi 12 m/min.
Hampir semua logam dapat dibuat las butt joint atau lap joint dengan proses pada ketebalan hingga 150 mm. Distorsi dan penyusutan di daerah pengelasan adalah minim. Kualitas pengelasan yang baik dan kemurnian sangat tinggi. Aplikasi yang umum termasuk pengelasan pesawat, rudal, nuklir dan komponen elektronik, dan roda gigi, dan poros bagi industri otomotif. peralatan Electron beam welding pada umumnya x-ray, maka pemantauan  dan perawatan berkala sangat penting.
Laser Beam Welding
Laser Beam Welding (LBW) masih menggunakan sinar laser daya tinggi sebagai sumber panas, untuk menghasilkan fusi lasan. Karena berkas dapat difokuskan ke wilayah yang sangat kecil, memiliki kepadatan energi yang tinggi dan kemampuan penetrasi yang mendalam. Berkas dapat langsung, berbentuk, dan terfokus tepat pada benda kerja. Akibatnya, proses ini sangat cocok terutama untuk pengelasan sambungan dalam dan sempit (Gambar 11) dengan rasio kedalaman ke lebar biasanya berkisar antara 4 sampai 10.
Dalam industri otomotif, pengelasan komponen transmisi adalah lebih luas aplikasi nya. Di antara berbagai aplikasi lain adalah pengelasan bagian-bagian tipis untuk komponen elektronik. Sinar laser dapat berdenyut (dalam milidetik) untuk aplikasi (seperti pengelasan spot bahan tipis) dengan tingkat daya hingga 100 kW. Sistem kontinyu multi-kW laser digunakan untuk lasan yang mendalam pada bagian tebal.
Las berkas laser pengelasan menghasilkan las yang berkualitas baik dengan minimum penyusutan dan distorsi. Las berkas laser memiliki kekuatan yang baik dan umumnya ulet dan bebas dari porositas. Proses dapat otomatis untuk digunakan pada berbagai bahan dengan ketebalan sampai 25 mm, melainkan efektif terutama pada benda kerja tipis. Perajutan las logam lembaran kosong disambung terutama oleh las laser-beam menggunakan robot untuk kontrol ketelitian pada berkas selama pengelasan.

Tipe logam dan paduan yang dilas antara lain aluminium, titanium, logam besi, tembaga, superalloy, dan logam refraktori. kecepatan pengelasan berkisar dari 2,5 m/menit hingga 80 m/menit untuk logam tipis. Karena tabiat sifat prosesnya, pengelasan dapat dilakukan pada lokasi yang tidak dapat di jangkau. Seperti pada yang lainnya dapat dilakukan dengan sistem pengelasan otomatis, penggunaan kemampuan operator menjadi minim. Keselamatan khusus penting dalam pengelasan berkas laser karena bahaya ekstrim untuk mata serta kulit; solid-state laser juga berbahaya.
Keunggulan utama dari LBW atas EBW adalah sebagai berikut.

• Udara vakum  tidak diperlukan, dan berkas dapat merambat melalui udara.
• Berkas laser dapat dibentuk, dimanipulasi, dan terfokus optis (menggunakan serat optik), sehingga proses tersebut dapat diotomatisasi dengan mudah.
• Berkas tidak menghasilkan foto sinar-x.
• Kualitas pengelasan lebih baik daripada di EBW dengan kecenderungan campuran yang tidak menyeluruh, berhamburan, porositas, dan distorsi lebih sedikit.

      g. Sheet Metal Forming

Berbeda sekali dengan proses pengecoran – dimana harus ada proses pencairan logam, penuangan pembekuan di dalam rongga cetakan – maka pada proses pembentukan logam (metal forming) logam dibentuk dengan cara ditekan (pressure) sampai terjadi bentuk yang dikehendaki. Selain untuk pembentukan logam, proses ini juga bisa dipergunakan untuk memperbaiki sifat-sifat fisik dari logam atau kedua-duanya. Proses pembentukkan dalam hal ini bisa dilaksanakan secara panas (hot working) atau secara dingin (cold working).
Didalam pengerjaan panas, material (logam) terlebih dahulu dipanaskan sampai diatas tempeteratur rekristalisasi, sehingga sifat-sifat material akan berubah, disini sifat material secara umum akan lebih ulet, lebih mudah dibentuk (tekanan lebih ringan), dan bentuk-bentuk yang lebih sulit akan lebih mudah dikerjakan. Sedangkan untuk pengerjaan dingin, hal ini dilaksanakan dibawah temperatur rekristalisasi. Pengerjaan dingin dilaksanakan untuk memperoleh bentuk yang lebih teliti (toleransi kecil), penampang permukaan (surface finished) yang lebih halus dan sifat-sifat fisik tertentu lainnya. Beberapa proses yang diklarifikasikan sebagai proses pembentukkan logam (metal forming) yang dalam hal ini bisa dilaksanakan secara panas atau dingin dapat ditunjukkan seperti proses pengerolan, proses perlengkapan, proses penarikan, dan lain-lain.
Proses penarikan kawat (wire drawing) merupakan operasi atau proses penarikan sebuah kawat (wire) dengan penarikan ini, maka diameter penampang kawat atau batang logam akan berkuran sesuai dengan yang diinginkan.
Proses penempaaan (foreging) merupakan proses pembentukkan logam dengan jalan memberikan beban/tekanan (pressure) secara berulang-ulang dan terputus-putus (intermitten). Hal ini berlawanan dengan proses pengerolan dimana beban yang diberikan cenderung berlangsung secara terus menerus (continuous).
Proses ekstrusi (extruding), proses ektrusi dilaksanakan dengan jalan mengkompresikan logam –yang dipanaskan sampai diatas batas elastisitas– dan menekannya melalui sebuah ide yang sesuai dengan bentuk yang kehendaki.
Proses pembengkokkan/pelengkungan (bending), dalam proses ini benda kerja dikenal beban/tekanan secara permanent sehingga terjadi distorsi sesuai bentuk yang diinginkan.


Proses “squeezing” merupakan proses pembentukkan logam sesuai dengan bentuk-bentuk yang dikehendaki dengan jalan menekan dan mendorong paksa agar logam mengalir melalui sebuah cetakan.
Proses “drawing dan stretching”, proses ini akan menghasilkan benda-benda kerja yang “seamless” seperti bentuk cawan, mangkok, dan lain sebagainya. Proses dilaksanakan dengan jalan menekan dan mendorong secara paksa lembaran-lembaran (sheet) logam melalui cetakan sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Seperti halnya dengan proses penarikan kawat (wire drawing) maka disini juga akan terjadi “stretch” pada lembaran logam yang dibentuk.

II.                  Tipe Sambungan Las

a.        Sambungan Las

Sambungan las adalah pertemuan dua tepi atau permukaan benda yang disambung dengan proses pengelasan.

b.        Jenis sambungan

Terdapat lima jenis sambungan yang biasa digunakan untuk menyatukan dua bagian benda logam, seperti dapat dilihat dalam Gambar 15.

• Sambungan tumpu (butt joint)

Kedua bagian benda yang akan disambung diletakkan pada bidang datar yang sama dan disambung pada kedua ujungnya. Sambungan sebidang dipakai terutama untuk menyambung ujung-ujung plat datar dengan ketebalan yang sama atau hampir sarna. Keuntungan utama jenis sambungan ini ialah menghilangkan eksentrisitas yang timbul pada sambungan lewatan tunggal seperti dalam Gambar 15(a). Bila digunakan bersama dengan las tumpul penetrasi sempurna (full penetration groove weld), sambungan sebidang menghasilkan ukuran sambungan minimum dan biasanya lebih estetis dari pada sambungan bersusun. Kerugian utamanya ialah ujung yang akan disambung biasanya harus disiapkan secara khusus (diratakan atau dimiringkan) dan dipertemukan secara hati-hati sebelum dilas. Hanya sedikit penyesuaian dapat dilakukan, dan potongan yang akan disambung harus diperinci dan dibuat secara teliti. Akibatnya, kebanyakan sambungan sebidang dibuat di bengkel yang dapat mengontrol proses pengelasan dengan akurat.

• Sambungan tumpang (lap joint)

Merupakan sambungan las yang dibentuk bila dua anggota sambungan diposisikan saling menumpuk satu sama lain. Sambungan ini lebih kuat dibandingkan dengan sambungan tumpul, tetapi mengakibatkan terjadinya penambahan berat. Umumnya digunakan selama proses perbaikan dan untuk menambah panjang material standar ke panjang yang diperlukan.
Sambungan tumpang pada Gambar 18, 19, dan 20 merupakan jenis yang paling umum. Sambungan ini mempunyai dua keuntungan utama:
−     Mudah disesuaikan. Potongan yang akan disambung tidak memerlukan ketepatan dalam pembuatannya bila dibanding dengan jenis sambungan lain. Potongan tersebut dapat digeser untuk mengakomodasi kesalahan kecil dalam pembuatan atau untuk penyesuaian panjang.
−     Mudah disambung. Tepi potongan yang akan disambung tidak memerlukan persiapan khusus dan biasanya dipotong dengan nyala (api) atau geseran. Sambungan lewatan menggunakan las sudut sehingga sesuai baik untuk pengelasan di bengkel maupun di lapangan. Potongan yang akan disambung dalam banyak hal hanya dijepit (diklem) tanpa menggunakan alat pemegang khusus. Kadang-kadang potongan-potongan diletakkan ke posisinya dengan beberapa baut pemasangan yang dapat ditinggalkan atau dibuka kembali setelah dilas.
Keuntungan lain sambungan lewatan adalah mudah digunakan untuk menyambung plat yang tebalnya berlainan.

• Sambungan T (tee joint)

Jenis sambungan ini dipakai untuk membuat penampang bentukan (built-up) seperti profil T, profil 1, gelagar plat (plat girder), pengaku tumpuan atau penguat samping (bearing stiffener), penggantung, konsol (bracket). Umumnya potongan yang disambung membentuk sudut tegak lurus seperti pada Gambar 6.16(c). Jenis sambungan ini terutama bermanfaat dalam pembuatan penampang yang dibentuk dari plat datar yang disambung dengan las sudut maupun las tumpul.
Jenis sambungan ini juga merupakan sambungan las yang dibentuk bila dua anggota sambungan diposisikan kurang lebih 90^o satu sama lain dalam bentuk T. jika dimungkinkan, dilas pada kedua sisinya untuk mendapatkan kekuatan maksimum. Umumnya digunakan dalam fabrikasi struktur penopang dimana beban ditransfer ke bidang yang berbeda pada kurang lebih 90^o.

• Sambungan sudut (corner joint)

Sambungan sudut dipakai terutama untuk membuat penampang berbentuk boks segi empat seperti yang digunakan untuk kolom dan balok yang memikul momen puntir yang besar. Merupakan sambungan las yang dibentuk bila dua anggota sambungan diposisikan membentuk sudut > 90^o dengan sambungan las pada bagian luar anggota sambungan. Umumnya digunakan pada konstruksi bejana tekan tangki. Logam pengisi dapat dibutuhkan dan dapat pula tidak tergantung pada desain dan fungsi sambungan.

• Sambungan tekuk (edge joint)

Sisi-sisi yang ditekuk dari ke dua bagian yang akan disambung sejajar, dan sambungan dibuat pada kedua ujung bagian tekukan yang sejajar tersebut. Sambungan tekuk umumnya tidak struktural tetapi paling sering dipakai untuk menjaga agar dua atau lebih plat tetap pada bidang tertentu atau untuk mempertahankan kesejajaran (alignment) awal. Merupakan sambungan las yang dibentuk bila sisi dua anggota sambungan akan disambung. Sisi yang dilas selalu dalam bentuk sejajar satu sama lain. Jenis pengelasan ini sering dipakai dalam menyambung struktur penopang dan struktur baja yang pendek.

Seperti yang dapat disimpulkan dari pembahasan di muka, variasi dan kombinasi kelima jenis sambungan las dasar sebenarriya sangat banyak. Karena biasanya terdapat lebih dari satu cara untuk menyambung sebuah batang struktural dengan lainnya, perencana harus dapat memilih sambungan (atau kombinasi sambungan) terbaik dalam setiap persoalan.

C.        Jenis las-an

Setiap jenis sambungan yang disebutkan di atas dapat dibuat dengan pengelasan. Proses penyambungan yang lain dapat juga digunakan, tetapi pengelasan merupakan metode penyambungan yang paling universal. Berdasarkan geometrinya, las-an dapat dikelompokkan sebagai berikut :
Las-an jalur (fillet weld); digunakan untuk mengisi tepi pelat pada sambungan sudut, sambungan tumpang, dan sambungan T dalam gambar 16. Logam pengisi digunakan untuk menyambung sisi melintang bagian yang membentuk segitiga siku-siku;

• Las-an alur (groove welds); ujung bagian yang akan disambung dibuat alur dalam bentuk persegi, serong (bevel), V, U, dan J pada sisi tunggal atau ganda, seperti dapat dilihat dalam gambar 17. Logam pengisi digunakan untuk mengisi sambungan, yang biasanya dilakukan dengan pengelasan busur dan pengelasan gas;

• Las-an sumbat dan las-an slot (plug and slot welds); digunakan untuk menyambung pelat datar seperti dapat dilihat dalam gambar 18, dengan membuat satu lubang atau lebih atau slot pada bagian pelat yang diletakkan paling atas, dan kemudian mengisi lubang tersebut dengan logam pengisi sehingga kedua bagian pelat melumer menjadi satu;

• Las-an titik dan las-an kampuh (spot and seam welds); digunakan untuk sambungan tumpang seperti dapat dilihat dalam gambar 19. Las-an titik adalah manik las yang kecil antara permukaan lembaran atau pelat. Las-an titik diperoleh dari hasil pengelasan resistansi listrik. Las-an kampuh hampir sama dengan las-an titik, tetapi las-an kampuh lebih kontinu dibandingkan dengan las-an titik.

• Las-an lekuk dan las-an rata (flange and surfacing welds); ditunjukkan dalam gambar 20. Las-an lekuk dibuat pada ujung dua atau lebih bagian yang akan disambung, biasanya merupakan lembaran logam atau pelat tipis, paling sedikit satu bagian ditekuk (gambar 20a). Las-an datar tidak digunakan untuk menyambung bagian benda, tetapi merupakan lapisan penyakang (ganjal) logam pada permukaan bagian dasar.

d.       Ciri-ciri Penyambungan Pengelasan Lebur

Pada umumnya sambungan las diawali dengan meleburnya di daerah sekitar pengelasan. Seperti ditunjukkan dalam gambar 21, sambungan las yang di dalamnya telah ditambahkan logam pengisi terdiri dari beberapa daerah (zone) :

• Daerah lebur (fusion zone),
• Daerah antarmuka las (weld interface zone),
• Daerah pengaruh panas (heat effective zone, HAZ),
• Daerah logam dasar tanpa pengaruh panas (uneffective base metal zone).

Penjelasan dari daerah-daerah yang ditambahkan logam pengisi di dalamnya, dijelaskan seperti yang ada di bawah ini:

• Daerah lebur

Terdiri dari campuran antara logam pengisi dengan logam dasar yang telah melebur secara keseluruhan. Daerah ini memiliki derajat homogenitas yang paling tinggi diantara daerah-daerah lainnya.  Struktur yang dihasilkan pada daerah ini berbentuk butir kolumnar yang kasar seperti ditunjukkan dalam gambar 33.

• Daerah antarmuka las

Merupakan daerah sempit berbentuk pita (band) yang memisahkan antara daerah lebur dengan Haz. Daerah ini terdiri dari logam dasar yang melebur secara keseluruhan atau sebagian, yang segera menjadi padat kembali sebelum terjadi proses pencampuran.

• Haz

Logam pada daerah ini mendapat pengaruh panas dengan suhu di bawah titik lebur, tetapi cukup tinggi untuk merubah mikrostruktur logam padat. Komposisi kimia pada haz sama dengan logam dasar, tetapi akibat panas yang dialami telah merubah mikrostrukturnya, sehingga sifat mekaniknya mengalami perubahan pula dan pada umumnya merupakan pengaruh yang negatif karena pada daerah ini sering terjadi kerusakan.

• Daerah logam dasar tanpa pengaruh panas

Daerah ini tidak menagalami perubahan metalurgi, tetapi karena dikelilingi oleh Haz maka daerah ini memiliki tegangan sisa yang besar akibat adanya penyusutan dalam daerah lebur, sehingga mengurangi kekuatannya. Untuk menghilangkan tegangan sisa tersebut biasa dilakukan perlakuan panas (heat treatment) yaitu memanaskan kembali daerah las-an tersebut hingga temperatur tertentu, kemudian temperatur dipertahankan dalam beberapa waktu tertentu, selanjutnya didinginkan secara perlahan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim., 2009. Custom Part Net
Ariestadi, D., 2008. Buku Teknik Struktur Bangunan untuk SMK Jilid.
Choudry, H. Mannufacturing Technology.
Cook, R. Sheet Metal Working.
Muhadhi., 2009. Pengertian Pengelasan.
Safri, K., 2010. Makalah Teknik Mesin UNJ, “Fusion Welding Processes”.
http://www.efunda.com/processes/metal_processing/Forging.cfm (Diakses 25-9-2012)