BAB 5. TEGANGAN SISA DAN PERUBAHANBENTUK DALAM PENGELASAN

1. Tegangan Sisa

A. Terjadinya Tegangan sisa

Pada lasan konstruksi bebas akan terjadi tegangan tarik arah memanjang pada sekitar las dan tegangan tekan pada jarak yang sedikit lebih jauh yang seimbang antara satu sama lain. Terjadinya tegangan sisa mi dapat dilihat dalam Gbr. 5.4, di mana daerah C mengembang path waktu pengelasan. Pengembangan path C ditahan oleh daerah A, sehingga pada daerah C terjadi tegangan tekan dan pada daerah A terjadi tegangan tank. Tetapi bila daerah A luasnya jauh lebth besar dan C, maka pada daenah C akan terjadi perubahan bentuk tetap, sedangkan pada A terjadi penubahan bentuk elastik. Pada waktu pengelasan selesai, terjaclilah pnoses pendinginan di mana bagian C menyusut cukup besar di samping kanena pendinginan juga kanena adanya tegangan tekan Penyusutan mi ditahan oleh daerah A, karena itu path daerah C akan terjadi tegangan tank yang diimbangi oleh tegangan tekan path therah A. Tegangan termal buatan dapat ditimbulkan dengan menggunakan alat seperti ditunjukkan dalam Gbr. 5.5. Kurva histeris tegangan dan baja lunak yang ditimbulkan oleh alat mi ditunjukkan dalam Gbr

B. Distribusi Tegangan Sisa

Distribusi tegangan sisa tergantung darijenis thn bentuk lasan. path arah melintang garis las terjadi keseimbangan antara tegangan tank dan tekan seperti yang ditunjukkan dalam Gbr. 5.7.

Dalam sambungan las bentuk Iigkaran, distribusi tegangannya seperti ditunjukkan oleh Gbr. 5.8. Distribusi dalam arah sudut selalu simetris terhadap satu garis yang melalui pusat lingkaran dan sifat tegangannya baik pada arah sudut maupun pada arah radial selalu tank. Distribusi tegangan sisa dan sambungan mi ditunjukkan dalam Gbr. 5.9.

Dalam sambungan las sudut, distribusi tegangan sisa lebih rumit. Dalam Gbr. 5.10 ditunjukkan distribusi tegangan sisa pada arah memanjang dan suatu sambungan sudut berbentuk huruf T.

C. Pengaruh Tegangan Sisa

1) Pengaruh Tegangan Sisa Terhadap Kekuatan dan Statik Tegangan sisa dapat dikatakan tidak mempengaruhi kekuatan statik logam, selama

logam induk dan logam las mempuyai keuletan yang cukup. Misalnya suatu batang uji (Gbr. 5.11) dengan tegangan sisa pada lasan sebesar 00’ seperti pada Gbr. 5.12. Bila dianggap bahwa diagram tegang-regang untuk setiap bagian seperti kurva pada Gbr. 5.13 dan kekuatan luluhnya sebesar dd’ pada kurva dalam Gbr. 5.12, maka bila sambungan ditarik semua bagian akan bertambah panjang secara merata sampai tercapainya batas Iuluh. Tetapi seperti diterangkan di atas kekuatan luluh secara keseluruhan menjadi lebih tinggi, maka tegangan sisa tidak mempengaruhi kekuatan luluh dan sambungan secara keseluruhan.

2) Pengaruh Tegangan Sisa Pada Patah Getas

Tegangan sisa berpengaruh jelek terhadap patah getas dan sambungan las. Hubungan antara suhu dan tegangan patah getas ditunjukkan dalam Gbr. 5. 14 sedangkan skema batang uji dapat dilihat dalam Gbr. 5.15.

3) Pengaruh Tegangan Sisa Pada Kekuatan Tekuk

Pada umumnya tegangan sisa mempengaruhi kekuatan tekuk dan konstruksi. Bila suatu konstrüksi panil mempunyai banyak garis las maka pada tengah panil akan terjadi tegangan sisa yang bersifat tekan. Dalam Gbr. 5.16 ditunjukkan suatu contoh pengaruh dan tegangan sisa terhadap kekuatan tekuk.

4) Pengaruk Tegangan Sisa Terhadap Sifat Lainnya Kekuatan fatik dan sambungan menjadi turun bila ada tegangan sisa tank yang searah beban tetapi menjadi naik bila terdapat tegangan sisa tekan seperti ditunjukkan dalam Gbr. 5.17. Bila sambungan yang mengandung tegangan sisa mengalami proses pemesinan, maka keseimbangan dan tegangan akan terganggu dan akibatnya adalah perubahan bentuk plastik.

D. Pengukuran Besarnya Tegangan Sisa Tegangan sisa dapat dihitung melalui besarnya regangan sisa yang terjadi dengan menggunakan hukum Hooke. Sedangkan besarnya regangan sisa dapat diukur dan perubahan ukuran antara batang sebelum dipotong, yaitu ukuran yang digambarkan pada bagian yang akan ditentukan tegangan sisanya dan ukuran sebenarnya yang didapat setelah bagian yang

akan diuji dipotong. Cara pemotongan batang uji ditunjukkan dalam Gbr. 5.18 dan pengukuran

2. Pengurangan Dan Pembebasan Tegangan Sisa

A. Pengurangan Tegangan Sisa Dalam pengelasan tegangan sisa terjadi karena adanya penyusutan pada waktu pendinginan setelah pengelasan. Di las sudut, clapat dilakukan dengan memperkecil panjang kaki las dan penguat. Karena penghalang luar juga menyebabkan terjadinya tegangan sisa, maka perlu dihindari terjadinya dengan menentukan urutan pengelasan yang baik. Dalam Gbr. 5.19 ditunjukkan suau contoh urutan pengelasan yang baik. Contoh-contoh mengenai hubungan antara urutan pengelasan dan tegangan sisa dapat dilihat dalam Gbr. 5.20.

B. Pembebasan Tegangan Sisa Terdapat dua cara untuk membebaskan tegangan sisa, yaitu cara mekanik dan cara termal. Kedua cara ini diterangkan dengan jelas dalam Tabel 5.1. Dan kedua cara ini yang paling banyak dilaksanakan adalah cara termal dengan proses anil. Dalam Tabel 5.2 ditunjukkan beberapa kondisi dalam pembebasan tegangan dengan proses anil dan pengaruh dan proses mi ditunjukkan dalam Gbr. 5.21.

3.

Perubahan Bentuk Dalam Pengelasan

A. Klasifikasi Perubahan Bentuk Dan Faktor Yang Mempengaruhi Seperti telah dijelaskan sebelumnya, karena adanya pencairan, pembekuan, pengemb angan termal, perpendekan dan penyusutan maka pada konstruksi las selalu terjadi perubahan bentuk yang sangat rumit. Untuk las tumpul dan las sudut pengelompokan dan perubahan bentuk yang terjadi dapat dilihat dalam Gbr. 5.22.

Faktor yang mempengaruhi terbentuknya deformasi las dapat dibagi dalam dua kelompok, yaitu kelompok pertama yang erat hubungannya dengan masukan panas pengelasan dan kelompok kedua yang disebabkan oleh adanya penahan atau penghalang pada sambungan las.

B. Sambungan Las Dan Perubahan Bentuk

1) Penyusutan Dan Perubahan Sudut (a) Penyusutan. Besarnya penyusutan dipengaruhi oleh tebal pelat (h), kecepatan pengelasan (v) dan besarnya arus (I). (b) Perubahan sudut: Perubahan sudut disebabkan karena adanya perbedaan temperatur antara permukaan yang dilas dan permukaan sebaliknya. Perubahan sudut menjadi lebih besar bila pelat yang dilas makin tebal, tetapi sampai pada suatu batas ketebalan tertentu perubahan sudutnya menurun dengan makin tebalnya pelat.

2) Perubahan Sudut Pada Sam bungan Las Sudut Bentuk T Harga perubahan sudut pada sambungan las sudut bentuk T kira-kira dua kali harga perubahan sudut pada sambungan pelat Dalam hal sambungan las berlapis banyak, besarnya perubahan berbanding lurus dengan jumlah lapisan . Bila berat logam las untuk satu satuan

panjang sudah ditentukan, misalnya W gram/cm maka besarnya perubahan untuk las lapis banyak

3) Perubahan Bentuk Dalam Las Tumpul (a) Penyusu tan tin tang: Penyusutan pada las akar akan berkurang dengan bertambah tebalnya pelat dan akhirnya mencapai suatu harga tertentu, tetapi penyusutan tersebut menjadi Iebih besar dengan bertambah besarnya masukan panas. Dalam hal lapis banyak dengan sendininya las akar akan memberikan perubahan bentuk yang terbesar bila dibandingkan dengan penyusutan yang disebabkan oleh lapisan las. Dalam Tabel 5.3 dapat dilihat pengaruh dan kondisi pengelasan terhadap penyusutan lintang (b) Perubahan sudut: Dalam las tumpul perbedaan berat bahan lasan pada permukaan las dengan permukaan sebaliknya sangat mempengaruhi besarnya perubahan sudut.

C. Perubahan Bentuk Karena Pemotongan Dengan Gas Pemotongan dengan gas adalah suatu cara memotong logam dengan mengoksidas ikan logam yang dipotong dengan menggunakan sumber panas yang terpusat. Karena peristiwa ini maka dengan sendirinya terjadi pembagian suhu yang tidak merata seperti halnya dalam proses pengelasan. Karena pembagian temperatur yang tidak merata mi maka terjadi tegangan sisa dan perubahan bentuk dan logam yang dipotong seperti yang ditunjukkan dalam Gbr 541 dan Gbr. 5.42.

D. Penghindaran dan Pelurusan Perubahan Bentuk

1) Penghindaran Perubahan BentukPerubahan bentuk yang terjadi dalam pengelasan tidak hanya mengurangi ketelitian

ukuran dan penampakan luarnya saja tetapi juga menurunkan kekuatannya. Hal pertama yang perlu dilakukan adalah meluruskan semua bagian-bagian yang akan dilas sesuai dengan bentuk dan ukuran yang seharusnya, sebelum dilas. Sedangkan pada waktu mengelas hal-hal di bawah ini dapat dilakukan agar perubahan bentuk dapat dihindari. a) Pen gurangan masukan panas dan logam las: Dengan mengurangi masukan panas lasan sampai seperlunya saja maka tidak akan terjadi suhu yang terlalu tinggi sehingga perubahan bentuk dapat dikurangi menjadi sekecil-kecilnya.Pengurangan bahan las dapat dilakukan dengan mengurangi panjang lasan, memilih bentuk kampuh yang sesuai, memotong pelat yang akan dilas dan merakitnya dengan teliti. b) Menentukan urutan pen gelasan yang tepat: Perubahan bentuk pada umumn ya dapat dihindari dengan urutan pengelasan yang simetri. Di bawah mi adalah beberapa hal yang dapat dilakukan untuk menghindari perubahan bentuk selama proses pengelasan.

1) Menghindari perubahan bentuk pada las tumpul dalam proses pembuatan. Dalam hal ini ada dua hal yang dapat dilakukan yaitu pertama bagian pelat yang akan dirakit ditempatkan pada tempat perakitan dan ditahan dengan pemberat yang cukup dan yang kedua bgian pelat yang akan dirakit ditahan dengan alat pemegang yang kuat.2) Menghindari perubahan bentuk pada las sudut dalam proses pembuatan. Dalam hal las sudut perubahan bentuk yang terjadi biasanya adalah perubahan sudut dan perubahan memanjang. Hal ini dapat dihindari dengan memberikan perubahan bentuk yang berlawanan terhadap perubahan bentuk yang akan terjadi dalam proses pengelasan.

Di samping pemberian perubahan bentuk elastik lawan kadang-kadang perlu juga pemberian perubahan bentuk tetap atau plastik lawan pada bagian yang akan dilas.3) Menghindari perubahan bentuk dalam pengelasan di lapangan. Penghindaran perubahan bentuk di lapangan biasanya dilakukan dengan bantuan rusuk-rusuk penahan dan pasak. Dengan alat-alat mi pada bagian yang akan dilas dapat diberikan perubahan bentuk lawan yang diperlukan. Dalam hal pengelasan pelat-pelat tipis kadang-kadang diperlukan batang-batang penguat sementara.

E. Pelurusan Perubahan Bentuk Dasar-dasar dalam usaha meluruskan perubahan bentuk dalam pengelasan adalah memanjangkan bagian yang menyusut dan menyusutkan bagian yang mengembang. Garis besar cara pelurusan ini dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu pelurusan termal dan pelurusan mekanik. Dalam pelurusan termal hal yang dilakukan adalah pemanasan dan pendinginan sedangkan dalam pelurusan mekanik yang dilakukan adalah pengerolan, penekanan dan penempaan atau pemukulan.