Pengelasan pada Struktur Baja: Proses, Teknik, Elektroda, dan Inovasi Terkini

Pengelasan struktur baja merupakan cara menyambungkan dua atau lebih komponen baja struktural menjadi bentuk sambungan yang utuh dan menyatu melalui proses las.

Dalam konstruksi baja, metode pengelasan menjadi salah satu langkah penting yang sangat berpengaruh terhadap kekuatan, ketahanan, dan keamanan struktur. Oleh karena itu dibutuhkan metode pengelasan yang tepat guna memastikan hasil akhir yang berkualitas.

Artikel ini menyajikan panduan penting dalam pengelasan struktur baja, serta memberikan tips penting dalam memilih metode pengelasan, jenis elektroda, dan aspek-aspek teknis lainnya.

Sebelum membahas lebih lanjut, mari kita kenali dulu jenis-jenis pengelasan yang umum digunakan di proyek konstruksi terutama dalam proses fabrikasi dan erection struktur baja.

Jenis Pengelasan untuk Struktur Baja

Dalam konteks konstruksi baja, pengelasan adalah proses menyambungkan bagian tertentu dari komponen baja dengan memanaskan dan melelehkan bagian tersebut sehingga membentuk struktur yang kuat dan kokoh.

Setiap jenis pengelasan memiliki keunggulan dan aplikasi yang berbeda tergantung pada kebutuhan spesifik pengelasan, seperti jenis material, ketebalan, posisi pengelasan, dan standar kekuatan yang harus dipenuhi.

Photo: Proses pengelasan struktur baja

Pengelasan Busur Listrik (Arc Welding)

Las busur listrik, atau las listrik (arc welding) adalah proses pengelasan yang menggunakan busur listrik untuk memanaskan dan melelehkan logam agar dapat disatukan. Prinsipnya adalah elektroda diposisikan dekat dengan logam yang akan disambung, dengan tegangan listrik digunakan untuk membentuk busur. Panas yang dihasilkan melelehkan logam di antara elektroda dan benda kerja sehingga terjadi penyatuan.

Jenis las ini merupakan salah satu metode pengelasan yang umum digunakan dalam berbagai aplikasi industri konstruksi. Terdapat beberapa teknik las busur listrik yang umum digunakan dalam konstruksi baja, masing-masing dengan karakteristik dan keunggulan tersendiri:

1. Stick Welding atau SMAW (Shielded Metal Arc Welding): Teknik las yang menggunakan elektroda bertutup fluks, di mana busur listrik terbentuk antara elektroda dan material yang dilas, menghasilkan pengelasan yang kuat dan cocok untuk berbagai jenis logam.
2. GMAW (Gas Metal Arc Welding): Juga dikenal sebagai las MIG (Metal Inert Gas) atau MAG (Metal Active Gas), jenis las ini menggunakan kawat pengisi yang terulur secara otomatis dan gas pelindung, menjadikan proses pengelasan lebih cepat dan efisien, cocok untuk pengelasan dalam volume besar.
3. FCAW (Flux-Cored Arc Welding): Mirip dengan GMAW, tetapi menggunakan kawat berisi fluks yang menghasilkan gas pelindung saat dilas, memberikan keunggulan dalam pengelasan di luar ruangan dan dalam kondisi angin.
4. SAW (Submerged Arc Welding): Teknik pengelasan di bawah tumpukan fluks, menghasilkan pengelasan yang dalam dan efisien untuk aplikasi berat, seperti dalam konstruksi kapal dan pipa besar.
5. GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) atau las TIG (Tungsten Inert Gas): Teknik las ini menggunakan elektroda tungsten non-konsumabel dan gas pelindung untuk menghasilkan pengelasan yang sangat bersih dan akurat, ideal untuk material tipis dan aplikasi presisi.

Terdapat beberapa variabel dalam proses pengelasan busur, misalnya jenis elektroda (consumable, atau non-consumable), arah aliran arus, pemilihan gas pelindung, dan teknik penyuplai bahan tambahan untuk mengisi celah di antara potongan logam yang akan disatukan. Pendekatan ini disesuaikan dengan kombinasi logam dan geometri sambungan untuk mencapai kekuatan dan keawetan yang diinginkan pada pengelasan tersebut.

Baca juga: Penjelasan lengkap jenis-jenis pengelasan beserta fungsi dan cara kerjanya

Faktor Utama dalam Pemilihan Teknik Pengelasan

Pemilihan teknik pengelasan (misalnya: las smaw, fcaw, gmaw, atau jenis las lainnya) sangat bergantung pada beberapa faktor penting yang mencakup jenis baja yang digunakan, ketebalan material, kecepatan produksi yang diinginkan, kualitas hasil akhir yang dibutuhkan, serta kondisi lingkungan kerja yang ada:

1. Jenis Baja:

Berbagai jenis baja memiliki karakteristik yang berbeda-beda, seperti kekuatan, kekerasan, dan reaktivitas terhadap panas. Pemilihan teknik pengelasan harus mempertimbangkan jenis baja yang digunakan untuk memastikan sambungan yang kuat dan tahan lama.

Baca juga: Baja struktural dalam konstruksi, jenis, fungsi, dan aplikasinya

2. Ketebalan Material:

Ketebalan material mempengaruhi cara panas diserap dan didistribusikan selama proses pengelasan. Teknik pengelasan yang tepat harus dipilih untuk menangani ketebalan yang sesuai agar sambungan menjadi kuat dan tidak mengalami distorsi yang signifikan. Las smaw bisa jadi pilihan terbaik untuk berbagai jenis bahan dan posisi pengelasan, sedangkan las saw akan cocok untuk pengelasan lurus dengan produksi masal.

3. Kecepatan dan Produktivitas:

Di lingkungan industri, efisiensi waktu produksi menjadi faktor kunci. Beberapa teknik pengelasan mungkin lebih cepat daripada yang lain dalam prosesnya. Las fcaw, atau las gmaw bisa jadi pilihan dibandingkan las smaw dan lainnya. Pemilihan teknik yang tepat dapat meningkatkan produktivitas dan mengurangi waktu siklus produksi.

4. Kualitas Hasil Akhir:

Kualitas sambungan pengelasan sangat penting dalam aplikasi teknik dan struktural. Beberapa teknik pengelasan mungkin menghasilkan sambungan yang lebih kuat, lebih halus, atau dengan deformasi yang lebih sedikit. Pemilihan teknik harus memastikan kualitas hasil akhir yang sesuai dengan persyaratan aplikasi. Las gtaw (tig) sangat cocok jika menginginkan visual yang bagus, namun dengan keahlian welder jenis las lainnya kadang bisa juga menghasilkan permukaan las yang menarik.

5. Lingkungan Kerja:

Lingkungan di mana proses pengelasan dilakukan juga mempengaruhi pemilihan teknik. Misalnya, dalam lingkungan yang tidak memungkinkan penggunaan gas, teknik pengelasan yang tidak memerlukan gas pelindung mungkin lebih cocok. Faktor-faktor keamanan dan kesehatan kerja juga perlu dipertimbangkan dalam pemilihan teknik pengelasan di lingkungan tertentu.

Referensi Teknik Pengelasan:

Berikut adalah beberapa sumber referensi yang dapat digunakan untuk mendalami pemilihan teknik pengelasan berdasarkan faktor-faktor tersebut:

1. American Welding Society (AWS): AWS Welding Handbook, Volume 1 - Welding Science and Technology, dan AWS A5.XX/A5.XXM Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding (nama standar akan berbeda berdasarkan jenis elektroda dan proses).

2. Buku referensi umum tentang teknik pengelasan: "Welding Metallurgy and Weldability" oleh John C. Lippold dan Damian J. Kotecki, dan "Modern Welding Technology" oleh Howard B. Cary, William A. Spry, dan John R. Walker.

3. Panduan teknis dari produsen elektroda dan peralatan pengelasan: Lincoln Electric Welding Consumables Handbook, ESAB Welding Handbook, dan lainnya.

4. Buku panduan teknis tentang aplikasi pengelasan dan penggunaan teknik: "Fabrication and Welding Engineering" oleh Roger Timings, dan "Handbook of Structural Welding" oleh J. Hicks.

Referensi ini dapat memberikan informasi yang mendalam tentang pemilihan teknik pengelasan yang sesuai dengan berbagai faktor seperti jenis baja, ketebalan material, kecepatan produksi, kualitas hasil akhir, dan lingkungan kerja. Baca juga: Daftar lengkap kode dan standar internasional terkait pengelasan

Pertimbangan Penting dalam Memilih Elektroda

Pemilihan jenis elektroda dalam pengelasan struktur baja adalah keputusan penting yang mempengaruhi kekuatan dan ketahanan sambungan. Faktor-faktor yang wajib dipertimbangkan antara lain jenis baja yang akan dilas, posisi pengelasan, persyaratan khusus terkait kekuatan, dan kondisi lingkungan di lokasi kerja:

1. Jenis Baja yang Dilas:

Berbagai jenis baja memiliki karakteristik yang berbeda, seperti kekuatan dan kekerasan. Pemilihan jenis elektroda harus sesuai dengan jenis baja yang akan dilas untuk memastikan sambungan yang kuat dan tahan lama. Penggunaan las smaw, misalnya, untuk mengelas baja struktural WF beam, lebih tepat menggunakan kawat las E7018 dibandingkan E6013.

2. Posisi Pengelasan:

Proses pengelasan bisa dilakukan dalam berbagai posisi seperti datar, horizontal, vertikal, dan overhead. Pemilihan elektroda harus mempertimbangkan posisi pengelasan ini untuk memastikan kualitas sambungan yang optimal.

3. Persyaratan Khusus:

Terkadang ada persyaratan khusus untuk hasil pengelasan, seperti ketahanan terhadap korosi, kekuatan tertentu, atau toleransi terhadap suhu tinggi atau rendah. Pemilihan jenis elektroda juga harus mempertimbangkan persyaratan khusus ini untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang spesifik.

4. Faktor Lingkungan:

Lingkungan di mana proses pengelasan dilakukan juga mempengaruhi pemilihan jenis elektroda. Misalnya, kebutuhan untuk ventilasi yang baik untuk menghindari masalah dengan gas hasil pembakaran atau batasan terhadap jenis elektroda yang dapat digunakan untuk mengurangi resiko pencemaran atau untuk keamanan kerja.

Referensi Jenis Elektroda:

Beberapa sumber ini bisa menjadi referensi untuk pemilihan jenis elektroda yang cocok untuk digunakan dalam pengelasan struktur baja:

1. Panduan teknis dari produsen elektroda: Lincoln Electric, ESAB, atau Hobart Welding Products.

2. Standar dan spesifikasi dari American Welding Society (AWS): AWS A5.1/A5.1M untuk elektroda las baja karbon, AWS A5.4/A5.4M untuk elektroda las stainless steel.

3. Buku panduan teknis: "Welding Metallurgy and Weldability" oleh John C. Lippold, "Modern Welding Technology" oleh Howard B. Cary.

Teknologi Pengelasan Terkini

Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi las telah mengalami perkembangan yang signifikan untuk meningkatkan efisiensi dan kualitas pengelasan. Salah satu teknologi terbaru adalah pengelasan laser (laser welding), di mana laser digunakan untuk menyatukan material logam dengan tingkat presisi yang tinggi dan waktu proses yang lebih cepat dibandingkan metode tradisional.

Selain itu, teknologi pengelasan gesek (friction welding) juga semakin populer, di mana gesekan antara dua bahan logam dihasilkan untuk menciptakan sambungan yang kuat tanpa memerlukan bahan pengisi tambahan.

Kedua teknologi las tersebut sangat potensial buat industri konstruksi untuk menghasilkan komponen dengan kualitas tinggi dalam waktu yang lebih efisien.

Delapan Poin Teknis Utama dalam Pengelasan

Dalam pengelasan struktur baja, terdapat beberapa aspek teknis yang penting agar hasil pengelasan berkualitas. Berikut adalah 8 poin teknis utama dalam pengelasan struktur baja:

Poin 1: Pemilihan Bahan dan Spesifikasi Baja

Pilih jenis baja yang tepat berdasarkan kekuatan, kekerasan, keuletan, dan sifat mekanis lainnya yang diperlukan untuk aplikasi tertentu

Poin 2: Pemilihan Elektroda atau Bahan Pengisi

Pilih elektroda atau bahan pengisi yang sesuai dengan jenis baja yang akan dilas dan memenuhi persyaratan kekuatan, ketahanan terhadap korosi, atau persyaratan mekanis lainnya.

Poin 3: Pemilihan Teknik Pengelasan

Gunakan teknik pengelasan yang sesuai, seperti SMAW (Shielded Metal Arc Welding), Las argon atau GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), atau GMAW (Gas Metal Arc Welding), berdasarkan kebutuhan aplikasi, posisi pengelasan, dan persyaratan khusus.

Poin 4: Pra-persiapan dan Persiapan Permukaan

Persiapkan permukaan yang baik dari material yang akan dilas untuk menghilangkan kotoran, karat, dan bahan kontaminan lainnya yang dapat mempengaruhi kualitas pengelasan.

Poin 5: Fit up Sambungan dan Posisi Pengelasan

Menyusun yang baik dari setiap sambungan untuk memastikan aksesibilitas bagi proses pengelasan dan untuk mengurangi tegangan atau distorsi yang mungkin terjadi pada material.

Poin 6: Parameter Pengelasan

Tentukan parameter pengelasan yang tepat seperti arus, tegangan, kecepatan pengelasan, dan pola pengelasan untuk mencapai penetrasi yang cukup, deposit logam yang sesuai, dan menghindari cacat pengelasan.

Poin 7: Pengendalian Proses dan Kualitas

Pengawasan secara ketat terhadap proses pengelasan untuk memastikan kualitas sambungan yang tinggi, termasuk pengendalian suhu, penggunaan gas pelindung yang sesuai, dan pencegahan terhadap cacat seperti retak atau porositas.

Poin 8: Pasca pengelasan dan Pengujian

Lakukan pemeriksaan pasca-pengelasan seperti pengujian non-destruktif (NDT) untuk memastikan integritas struktural sambungan yang dilas dan pemeriksaan visual untuk mengevaluasi kualitas hasil akhir.

Kesimpulan

Pengelasan struktur baja melibatkan pemilihan teknik dan bahan yang tepat untuk memastikan hasil yang optimal. Jenis-jenis proses pengelasan, seperti SMAW, GTAW, dan GMAW, memberikan berbagai pilihan tergantung pada kebutuhan aplikasi. Pemilihan jenis elektroda juga memainkan peran penting dalam menyesuaikan karakteristik material yang dilas.

Aspek teknis utama, seperti pemilihan bahan, persiapan permukaan, dan pengendalian parameter pengelasan, menjadi kunci dalam mencapai sambungan yang kuat dan berkualitas. Selain itu, perkembangan teknologi pengelasan terkini terus memperluas kemungkinan untuk meningkatkan efisiensi dan kualitas dalam proses pengelasan struktur baja.

Dengan memahami dan mengimplementasikan dengan baik semua aspek ini, dapat memastikan bahwa pengelasan struktur baja dilakukan dengan efektif dan sesuai dengan standar yang diharapkan.