Las Gas Metal MIG/MAG

Published: Jumat, 04 Februari 2022

Pengelasan secara umum adalah suatu proses penyambungan logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan atau dapat juga didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antara atom. Definisi las berdasarkan DIN (Deutche Industrie Normen) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam panduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair, Menurut “Welding Handbook” pengelasan adalah proses penyambungan bahan yang menghasilkan peleburan bahan dengan memanasinya dengan suhu yang tepat dengan atau tanpa pemberian tekanan dan dengan atau tanpa pemakaian bahan pengisi.

Gas Metal Arc Welding (GMAW) adalah merupakan proses penyambungan dua material logam atau lebih menjadi satu melalui proses pencairan setempat, dengan menggunakan elektroda gulungan (filler metal) yang sama dengan logam dasarnya (base metal) dan menggunakan gas pelindung. GMAW biasanya dioperasikan secara semi otomatis, sehingga dengan pesatnya perkembangan dunia kerja konstruksi yang membutuhkan pengelasan yang cepat dan kualitas tinggi, maka proses GMAW sudah dijadikan alternatif proses pengelasan yang banyak digunakan, mulai dengan pekerjaan konstruksi ringan sampai berat.

Pengelasan GMAW menggunakan peralatan utama yang relatif lebih rumit jika dibandingkan dengan peralatan Las busur listrik (SMAW), di mana di samping pembangkit tenaga dan kabel-kabel las juga diperlukan perangkat pengontrol kawat elektroda, botol gas pelindung serta perangkat pengatur dan penyuplai gas pelindung. Sedang alat alat bantu serta keselamatan dan kesehatan kerja adalah relatif sama dengan alat-alat bantu pada proses pengelasan dengan SMAW.

A. Peralatan Utama

Peralatan utama adalah peralatan yang berhubungnan langsung dengan proses pengelasan, yakni minimum terdiri dari :

1. Trafo las

2. Unit pengontrol kawat elektroda ( wire feeder )

3. Tang las beserta nozzle

4. Kabel las dan kabel kontrol

5. Botol gas pelindung

6. Regulator gas pelindung

1. Trafo las

Trafo las GMAW pada prinsipnya sama dengan taro las SMAW yang dibagi dalam 2 tipe, yaitu : Trafo las arus bolak balik (Alternating Current / AC Welding Machine) dan Trafo las arus searah (Direct Current / DC Welding Machine), namun sesuai dengan tuntutan pekerjaan dan jenis bahan yang dilas yang kebanyakan adalah jenis baja, maka secara luas proses pengelasan dengan GMAW adalah menggunakan mesin las DC. Umumnya mesin las arus searah ( DC ) mendapatkan sumber tenaga listrik dari trafo las ( AC ) yang kemudian diubah menjadi arus searah dengan voltage yang konstan (constant-voltage ). Pemasangan kabel-kabel las ( pengkutuban ) pada mesin las arus searah dapat diatur /dibolak-balik sesuai dengan keperluan pengelasan, ialah dengan cara :

Pengkutuban langsung (Direct Current Straight Polarity / DCSP/DCEN). Dengan pengkutuban langsung berarti kutub positif (+) mesin las dihubungkan dengan benda kerja dan kutub negatif (-) dihubungkan dengan kabel elektroda. Dengan hubungan seperti ini panas pengelasan yang terjadi 1/3 bagian panas memanaskan elektroda sedangkan 2/3 bagian memanaskan benda kerja.

Pengkutuban terbalik (Direct Current Reverce Polarity / DCRP/DCEP).

Pada pengkutuban terbalik, kutub negatif (-) mesin las dihubungkan dengan benda kerja, dan kutub positif (+) dihubungkan dengan elektroda. Pada hubungan semacam ini panas pengelasan yang terjadi 1/3 bagian panas memanaskan benda kerja dan 2/3 bagian memanaskan elektroda.

2. Unit pengontrol kawat elektroda ( wire feeder )

Alat pengontrol kawat elektroda (wire feeder unit) adalah alat/ perlengkapan utama pada pengelasan dengan GMAW. Alat ini biasanya tidak menyatu dengan mesin las, tapi merupakan bagian yang terpisah dan ditempatkan berdekatan dengan pengelasan. Fungsinya adalah sbb :

Menempatkan rol kawat elektroda
Menempatkan kabel las ( termasuk tang las dan nozzle ) dan sistem saluran gas pelindung
Mengatur pemakaian kawat elektroda (sebagian trafo las, unit pengontrolnya terpisah dengan wire feeder unit)
Mempermudah proses/ penanganan pengelasan, di mana wire feeder tersebut dapat dipindah-pindah sesuai kebutuhan.

3. Tang Las ( Welding Gun / Torch )

4. Kabel Las

Pada mesin las terdapat kabel primer ( primary power cable ) dan kabel sekunder atau kabel las ( welding cable ). Kabel primer ialah kabel yang menghubungkan antara sumber tenaga dengan mesin las. Jumlah kawat inti pada kabel primer disesuaikan dengan jumlah phasa mesin las ditambah satu kawat sebagai hubungan pentanahan dari mesin las.

Kabel sekunder ialah kabel-kabel yang dipakai untuk keperluan mengelas, terdiri dari kabel yang dihubungkan dengan tang las dan benda kerja serta kabel-kabel kontrol. Inti Penggunaan kabel pada mesin las hendaknya disesuaikan dengan kapasitas arus maksimum dari pada mesin las. Makin kecil diameter kabel atau makin Panjang ukuran kabel, maka tahanan/hambatan kabel akan naik, sebaliknya makin besar diameter kabel dan makin pendek maka hambatan akan rendah. Pada ujung kabel las biasanya dipasang sepatu kabel untuk pengikatan kabel pada terminal mesin las dan pada penjepit elektroda maupun pada penjepit masa.

5. Regulator Gas Pelindung

Fungsi utama dari regulator adalah untuk mengatur pemakaian gas. Untuk pemakain gas pelindung dalam waktu yang relatif lama, terutama gas CO2 diperlukan pemanas ( heater-vaporizer ) yang dipasang antara silinder gas dan regulator. Hal ini diperlukan agar gas pelindung tersebut tidak membeku yang berakibat terganggunya aliran gas

B. Peralatan Bantu

1. Sikat Baja

Untuk membersihkan hasil las, yaitu pengaruh oksidasi udara luar sehingga rigi-rigi las benar – benar bebas dari terak, selain itu digunakan untuk membersihkan bidang benda kerja sebelum dilas.

2. Alat Penjepit ( Smit Tang )

Untuk memegang benda kerja yang panas dipergunakan alat ( tang )penjepit dengan macam-macam bentuk, seperti bentuk moncong rata, moncong bulat, moncong srigala dan moncong kombinasi.

3. Tang Pemotong Kawat

Pada kondisi tertentu, terutama setiap akan memulai pengelasan kawat elektroda perlu dipotong untuk memperoleh panjang yang ideal. Untuk itu diperlukan tang pemotong kawat.

C. Pemasangan dan Penyetelan Peralatan

1. Pemasangan Peralatan GMAW

Berikut ini adalah gambar pemasangan satu unit peralatan/perlengkapan GMAW yang biasa digunakan untuk pengerjaan konstruksi sedang sampai berat :

2. Penyetelan Peralatan GMAW

Sebelum dilakukan pengelasan, perlu dilakukan penyetelan-penyetelan pada peralatan las. Hal ini dilakukan agar peralatan/ mesin las disiapkan sesuai dengan jenis dan tuntutan pekerjaan. Penyetelan-penyetelan tersebut dilakukan, baik pada mesin las maupun pada alat-alat pendukung lainnya, seperti : wire feeder dan pada tang las serta nozzle.

a. Penyetelan Trafo Las :

Pada trafo las tidak banyak diperlukan penyetelan, kecuali hanya penyetelan penggunaan jenis arus pengelasan, yaitu DCRP atau DCSP atau disesuaikan dengan jenis/ tuntutan pekerjaan. Namun, khusus untuk penggunaan kawat elektroda solid (solid wire) selalu menggunakan pengkutuban DCRP ( tang las dihubungkankan dengan kutup positif )

b. Penyetelan Wire Feeder:

Penyetelan pada wire feeder merupakan hal yang penting dalam pengelasan dengan GMAW, di mana pada wire feeder terdapat roda (rol) yang berjumlah 2 atau 4 buah yang berfungsi untuk memutar atau mendorong kawat elektroda pada saat proses pengelasan terjadi. Penyetelan yang dilakukan adalah :

Menyesuaikan ukuran alur roda dengan ukuran kawat elektroda. Beberapa tipe roda hanya cukup dengan membalik posisi roda supaya sesuai dengan ukuran kawat elektroda, tapi pada pada tipe yang yang lain kadang kala harus mengganti ukuran roda yang sesuai.

Mengatur/ menyetel tekanan roda terhadap kawat elektroda agar kawat dapat terputar secara lancar

c. Penyetelan pada welding gun:

Ada dua hal utama yang perlu dilakukan pada welding gun ( welding/ eletrode gun), yaitu : menyesuaikan ukuran contact tip dengan diameter kawat elektroda dan menyesuaikan tipe nozzle dengan kebutuhan pekerjaan.

3. PENGOPERASIAN GMAW

a. Pengaturan Besar Arus dan Tegangan Pengelasan

Besarnya arus dan tegangan pengelasan adalah tergantung pada tebal bahan dan diameter kawat elektroda serta posisi pengelasan atau berdasarkan WPS pekerjaan tersebut. Tabel berikut ini adalah ketentuan umum penyetelan/ pengaturan besaran arus dan tegangan pengelasan berdasarkan diameter kawat elektroda :

b. Duty Cycle

Semua tipe mesin las diklasifikasikan/ diukur berdasarkan besarnya arus yang dihasilkannya ( current output ) pada suatu besaran tegangan ( voltage ). Ukuran ini ditetapkan oleh fabrik pembuatnya sesuai dengan standar yang berlaku pada negara pembuat tersebut atau standar internasional, di mana standar tersebut menetapkan kemampuan maksimum mesin las untuk beroperasi secara aman dalam batas waktu tertentu. Salah satu ukuran dari mesin las adalah persentase dari “duty cycle”.

Duty cycle adalah persentase penggunaan mesin las dalam periode 10 menit, di mana suatu mesin las dapat beroperasi dalam besaran arus tertentu secara efisien dan aman tanpa mengalami beban lebih ( overload ). Sebagai contoh, jika suatu mesin las berkemampuan 300 Amper dengan duty cycle 60%, maka artinya mesin las tersebut dapat dioperasikan secara aman pada arus 300 Amper pengelasan selama 60% per 10 menit penggunaan ( 6/10 ). Jika penggunaan mesin las tersebut dibawah 60% ( duty cycle diturunkan ), maka arus maksimum yang diizinkan akan naik. Dengan demikian, jika misalnya ‘duty cycle’ nya hanya 35% dan besar arusnya tetap 300 Amper, maka mesin las akan dapat dioperasikan pada 375 Amper. Hal tersebut berdasarkan perhitungan :

Selisih : 60% – 35 % = 25 %
Peningkatan : 25/60 x 300 = 125, sehingga 60% x 125 = 75 Amper.
Arus maksimum yang diizinkan = 75 + 300 = 375 Amper

c. Kawat Elektroda

GMAW adalah salah satu jenis proses las cair (fusion welding) yang banyak digunakan pada pengerjaan konstruksi ringan sampai berat. Hasil maksimal akan dapat dicapai apabila jenis kawat elektroda yang digunakan sama dengan jenis logam yang di las. Jenis logam yang dapat di las menggunakan GMAW ada beberapa macam antara lain :

Baja tegangan tinggi dan menengah
Baja paduan rendah
Baja tahan karat
Aluminium
Tembaga
Tembaga paduan, dll

Bentuk kawat elektroda yang digunakan pada GMAW secara umum adalah solid wire: dan flux cored wire , di mana penggunaan kedua tipe tersebut sangat tergantung pada jenis pekerjaan. Solid wire digunakan secara luas untuk mengelas konstruksi ringan sampai sedang dan dioperasikan pada ruangan yang relatif tertutup, sehingga gas pelindungnya tidak tertiup oleh angin. Sedang flux cored wire lebih banyak dipakai untuk pengelasan konstruksi sedang sampai berat dan tempat pengelasannya memungkinkan lebih terbuka (ada sedikit tiupan angin). Untuk menjaga agar kawat elektroda tidak rusak atau berkarat, terutama dalam penyimpanan, maka perlu dikemas. Kemasan/ pengepakan yang banyak dijumpai dalam perdagangan adalah berupa gulungan ( rol ) di mana berat gulungan kawat yang banyak digunakan adalah 15 kg, 17 kg dan 30 kg.

Kodefikasi elektroda las GMAW

d. Gas Pelindung

Gas-gas pelindung untuk GMAW adalah pelindung untuk mempertahankan/ menjaga stabilitas busur dan perlindungan cairan logam las dari kontaminasi selama pengelasan, terutama dari atmosfir dan pengotoran dearah las. Fungsi utama gas pelindung adalah untuk membentuk sekeliling daerah pengelasan dengan media pelindung yang tidak bereaksi dengan daerah las tersebut.

Jenis-jenis Gas Pelindung.

Jenis gas pelindung yang digunakan untuk mengelas baja karbon dan baja paduan adalah sebagai berikut :

Campuran Argon + oksigen
Campuran Argon + carbon dioksida
Campuran Argon + karbon dioksida + oksigen
Karbon dioksida

Adapun penggunaan gas pelindung secara umum khususnya pada solid wire diatur antara 14 – 18 l/menit (disesuaikan dengan WPS).

Perbandingan Penggunaan Gas Pelindung

e. Keselamatan dan Kesehatan Kerja MIG ( Metal Inert Gas )

Pekerjaan MIG ( Metal Inert Gas ) adalah salah satu jenis pekerjaan yang cukup berpotensi menyebabkan gangguan terhadap kesehatan atau malah dapat menyebabkan kecelakaan kerja. Gangguan kesehatan atau kecelakaan dapat diakibatkan oleh beberapa faktor, yakni dari operator atau teknisi las itu sendiri, mesin dan alat-alat las, atau lingkungan kerja. Namun secara umum ada beberapa resiko kalau bekerja dengan proses MIG ( Metal Inert Gas ) yaitu kejutan listrik ( electric shock ), sinar las, debu dan asap las dan luka bakar serta kebakaran.

1. Kejutan listrik ( electric shock )

Kecelakaan akibat kejutan listrik dapat terjadi setiap saat, baik itu pada saat pemasangan peralatan, penyetelan atau pada saat pengelasan. Resiko yang akan terjadi dapat berupa luka bakar, terjatuh, pingsan serta dapat meninggal dunia. Jika terjadi kecelakaan akibat kejutan listrik, maka dapat dilakukan langkah-langkah berikut :

Tarik penderita dengan benda kering (karet, plastik, kayu, dan sejenisnya) pada bagian-bagian pakaian yang kering.
Penolong berdiri pada bahan yang tidak bersifat konduktor ( papan, sepatu karet)
Doronglah penderita dengan alat yang sudah disediakan.
Bawalah kerumah sakit dengan segera.

Berikut upaya bagaimana mencegah kecelakaan pada mesin MIG/GMAW:

Kabel primer harus terjamin dengan baik,mempunyai isolasi yang baik.
Kabel primer usahakan sependek mungkin
Hindarkan kabel-kabel las dari gooresan, loncatan bunga api dan benda panas
Periksalah sambungan – sambunggan kabel, apakah sudah ketat, sebab persambungan yang longgar dapat menimbulkan panas yang tinggi serta dapat menggangu kestabilan arus las
Jangan meletakkan las pada meja las atau pada benda kerja
Perbaikilah segera kabel-kabel yang rusak
Pemeliharaan dan perbaiikan mesin as sebaiknya ditangani oleh orang yang ahli dibidangnya
Jangan menggangu komponen-komponen dari mesin las.

2. Sinar las

Dalam proses pengelasan timbul sinar yang membahayakan operator las dan pekerja lain didaerah pengelasan. Sinar yang membahayakan tersebut adalah

a. Cahaya tampak

Benda kerja dan kawat elektroda yang mencair pada MIG ( metal inert gas ) mengeluarkan cahaya tampak Semua cahaya tampak yang masuk ke mata akan diterusksn oleh lensa dan kornea mata ke retina mata. Bila cahaya ini terlalu kuat, maka mata akan segera menjadi lelah dan kalau terlalu lama mungkin menjadi sakit, walaupun rasa lelah dan sakit pada mata tersebut sifatnya hanya sementara.

b. Sinar infra merah

Sinar infra merah berasal dari busur listrik. Adanya sinar infra merah tidak segera terasa oleh mata, karena itu sinar ini lebih berbahaya, sebab tidak diketahui, tidak terlihat. Akibat dari sinar infra merah terhadap mata sama dengan pengaruh panas, yaitu akan terjadi pembengkakan pada kelopak mata, terjadinya penyakit kornea dan kerabunan. Jadi jelas akibat sinar infra merah jauh lebih berbahaya dari pada cahaya tampak. Sinar infra merah selain berbahaya pada mata juga dapat menyebabkan terbakar pada kulit berulang-ulang (mula-mula merah kemudian memar dan selanjutnya terkelupas yang sangat ringan).

c. Sinar ultraviolet

Sinar ultra violet sebenarnya adalah pancaran yang mudah terserap, tetapi sinar ini mempunyai pengaruh yang besar terhadap reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh. Bila sinar ultra violet yang terserap oleh lensa melebihi jumlah tertentu , maka pada mata terasa seakan-akan ada benda asing didalamnya dalam waktu antara 6 sampai 12 jam, kemudian mata akan menjadi sakit selama 6 sampai 24 jam. Pada umumnya rasa sakit ini akan hilang setelah 48 jam.