Pengertian Las SAW (Submerged Arc Welding)

Las SAW – Teknologi pengelasan adalah teknologi yang selalu berkembang. Perkembangan teknologi pengelasan banyak didorong oleh faktor perkembangan teknologi material serta permasalahan – permasalahan lain yang ada pada lapangan. Tentu tidak akan cukup apabila dunia industri hanya mengandalkan salah satu proses pengelasan. Contohnya pengelasan SMAW yang memiliki nilai praktis cukup tinggi dan murah.

Tetap saja seluruh proses produksi pengelasan tidak akan bisa dikerjakan hanya menggunakan proses las SMAW walaupun praktis dan murah. Beberapa faktor seperti weldability material yang rendah membuat material tersebut harus dilas menggunakan proses yang lebih rumit seperti GTAW.

Faktor lain adalah kecepatan, terutama pada sambungan yang memiliki geometri sederhana tapi membutuhkan volume pengelasan yang besar. Pada kasus tersebut, akan lebih cocok menggunakan proses las SAW (Submerged Arc Welding) daripada SMAW.

Submerged Arc Welding merupakan sebuah proses pengelasan yang cukup menarik untuk dibahas karena keunggulannya pada tingkat deposisi yang tinggi dan prosesnya yang otomatis.

Pengertian Las Submerged Arc Welding (SAW)

Las busur terendam (SAW) adalah sebuah proses las busur listrik terumpan yang bekerja secara otomatis. Proses las ini dipatenkan pada tahun 1935 oleh Jones, Kennedy, dan Rothermund. Menjadikan proses las SAW proses pengelasan otomatis pertama yang berkembang di industri. Memiliki mekanisme kerja yang mirip dengan pengelasan semi – otomatis seperti FCAW dan GMAW.

Arus listrik yang di suplai dari trafo las digunakan untuk menyalakan busur listrik dan menghasilkan panas. Lalu kawat las diumpankan secara terus menerus ke dalam kawah las oleh wire feeder. Proses tersebut terjadi di bawah rendaman pasir silica yang berfungsi sebagai flux. Seluruhnya berjalan secara otomatis melalui pengaturan yang terdapat pada trafo las yang secara umum mengatur tentang arus listrik (Ampere), tegangan listrik (Voltage), dan laju pengelasan (Travel speed).

Cara Kerja dan Skema Las SAW:

Mekanisme pengelasan SAW memiliki banyak kemiripan dengan pengelasan GMAW dan FCAW. Hanya saja pengelasan ini tergolong pengelasan otomatis, berbeda dengan GMAW yang merupakan pengelasan semi – otomatis. Artinya, proses pengelasan dijalankan oleh sebuah mesin yang terkendali.

Kendali mesin las SAW ada pada parameter – parameter utama proses pengelasan, seperti: arus listrik, tegangan istrik, dan laju pengelasan. Setelah tombol running dijalankan, maka proses pengelasan akan dimulai sesuai dengan parameter – parameter yang telah ditentukan dan akan berjalan lurus mengikuti rel yang telah diatur letak dan arahnya.

Dari deskripsi tersebut dapat disimpulkan bahwa tenaga manusia masih tetap dibutuhkan untuk mengoperasikan peralatan SAW. Berbeda dengan proses pengelasan manual dan semi – otomatis yang menyebut tenaga manusia tersebut sebagai “welder”. Pada pengelasan otomatis operator mesin las disebut dengan “welding operator”. Gambar 2 di bawah ini mengilustrasikan macam – macam komponen dalam sebuah mesin las SAW.

Pengelasan busur terendam (Submerged Arc Welding) mengandalkan pengumpanan otomatis sebagai fungsi utamanya. Pengumpanan otomatis yang berjalan secara terus menerus tidak hanya untuk filler metal saja, tetapi juga berlaku untuk flux

Sistem pengumpanan kawat las memiliki kemiripan dengan mesin las GMAW, sedangkan pengumpan flux memiliki prinsip kerja yang jauh lebih sederhana dengan menggunakan gaya gravitasi. Ketika saklar running berada pada kondisi menyala, maka mesin akan bergerak sesuai dengan arah rel.

Kawat las akan diumpankan secara terus menerus kea rah jalur las bersamaan dengan flux. Flux yang digunakan pada proses SAW merupakan flux khusus yang memiliki bentuk mirip pasir. Butiran – butiran flux ini terbuat dari bermacam – macam bahan dasar seperti batu gamping, silika, mangan oksida, kalsium florida, dan lain – lain.

Memiliki massa jenis yang ringan, lebih ringan dari logam yang mencair. Sehingga ketika nyala busur telah terbentuk dan menghasilkan panas untuk mencairkan logam induk, logam pengisi, dan flux, sebuah kawah las yang merupakan campuran dari lelehan bahan – bahan tersebut akan terbentuk.

Volume flux yang tinggi menutupi kawah las membuat tidak semua pasir flux tersebut mencair. Bagian flux yang mencair akan membentuk slag yang berfungsi sebagai pelindung selama proses pengelasan layaknya flux pada pengelasan busur listrik terselubung (SMAW).

Gunungan pasir flux tersebut menutupi keseluruhan busur hingga tidak terlihat sama sekali dari permukaan. Peristiwa ini lah yang menyebabkan proses las ini dinamakan proses las busur terendam. Adapun bagian – bagian yang di ilustrasikan pada gambar di atas memiliki fungsi sebagai berikut.

Peralatan Las SAW:

1. Voltage and current control.
   Voltage and current control atau trafo las berfungsi sebagai pengatur arus dan tegangan output yang dibutuhkan untuk pengelasan busur listrik. Selain itu juga terdapat banyak pengaturan lain pada trafo las untuk SAW ini.
   Contohnya adalah laju pengelasan dan tingkat pengumpanan flux. Pada umumnya trafo las sudah dilengkapi dengan roda untuk berjalan pada jalur tertentu yang sudah di setting. Pada trafo las jenis stationary tidak dilengkapi dengan roda karena pada pengelasan ini yang bergerak adalah materialnya bukan mesinnya.
   Trafo las bisa mengakomodasi keperluan kelistrikan untuk pengelasan busur listrik hingga 2 umpanan kawat sekaligus. Tetapi pemakaian 2 trafo las untuk 2 umpanan kawat sekaligus juga merupakan metode yang banyak diterapkan di lapangan.
   Karena pekerjaan pengelasan SAW biasanya digunakan untuk sambungan panjang dan bisa berdurasi lebih dari 10 menit pada sekali jalan. Maka mesin las SAW diharuskan memiliki duty cycle 100% pada arus listrik yang digunakan, untuk menjaga stabilitas performa mesin selama proses pengelasan.
2. Electrode wire reel.
   Electrode wire reel adalah bagian yang berbentuk gulungan yang berguna untuk menampung gulungan filler metal dan mengarahkan kawat tersebut kearah pengumpan untuk diumpankan. Gulungan kawat tersebut biasanya dijual dalam satuan dengan berat 7 kilogram.
3. Flux hopper
   Flux hopper adalah komponen mesin SAW yang berfungsi sebagai penampung pasir flux serta mengumpankannya ke dalam kawah las. Untuk mengatur tingkat pengumpanan pasir flux kedalam kawah terdapat sebuah katup yang dapat di atur secara manual oleh welding operator. Gaya gravitasi akan bekerja dan membuat pasir flux pada penampungan turun untuk merendam busur listrik secara terus menerus. Pada model yang lebih baru pengaturan bukaan katup dapat diatur pada mesin las.
4. Unfused flux recovery tube.
   Unfused flux recovery tube adalah bagian yang berfungsi untuk mengumpulkan bagian flux yang tidak mencair menjadi slag. Karena sebagian besar dari pasir flux tidak tersentuh busur listrik sehingga tidak mencair, maka pasir flux ini masih memiliki bisa digunakan kembali sehingga harus dikumpulkan.
   Mekanisme kerja komponen ini mirip seperti vacuum cleaner. Selang yang digunakan untuk menyedot pasir – pasir flux diletakkan pada bagian belakang rangkaian dan sedikit jauh dari pengumpan kawat dan flux untuk mencegah gangguan pada saat proses las berjalan.
5. Electrode wire reel.
   Electrode wire reel adalah gulungan kawat las yang memiliki diameter kawat diantara 1.6 mm hingga 6 mm. Kawat las ini juga tersedia versi puntir nya yang berfungsi untuk meniru gerakan ayunan pada proses las manual.
   Elemen untuk penambahan alloy juga ditambahkan pada kawat las ini untuk mengendalikan komposisi kimia dari logam las. Selain itu kawat las SAW juga dilapisi dengan tembaga untuk meningkatkan konduktivitas dan memudahkan proses penyalaan busur.

Selain komponen – komponen yang telah disebutkan di atas, terdapat komponen lain seperti contact tube dll. Yang memiliki fungsi yang sama seperti pada proses las yang lain.

Aplikasi Pengelasan SAW:

Pengelasan SAW merupakan pengelasan yang memiliki produktivitas yang tinggi. Apabila dibandingkan dengan pengelasan SMAW, produktivitas pengelasan SAW bisa mencapai 10 kali lipatnya. Hal ini dikarenakan tingkat deposisi las yang tinggi serta laju pengelasannya yang cepat.

Sehingga untuk mengelas sebuah sambungan plat dengan ketebalan 10 mm tidak perlu di bevel karena tingkat penetrasi yang tinggi dan hanya memerlukan 1 kali pass saja karena tingkat deposisi yang tinggi.

Akan tetapi tingkat deposisi yang tinggi bukan berarti proses las ini sempurna dari kelemahan. Untuk menghasilkan deposisi yang tinggi dan penetrasi yang dalam diperlukan pengumpanan kawat las secara secara terus menerus dengan parameter las yang cukup tinggi untuk mendapatkan nyala busur yang stabil. Ditambah dengan flux yang menutupi kawah las secara menyeluruh, mencegah panas untuk keluar dari kawah tersebut.

Pengaruhnya, heat input proses las ini menjadi sangat tinggi sehingga menjadi keterbatasan tersendiri untuk proses las ini. Hal ini dikarenakan material – material selain baja karbon (baja tahan karat, aluminium, baja tuang, dan material lain dengan weldability yang rendah) sangat sensitif terhadap masukan panas yang tinggi. Oleh karena itu aplikasi pengelasan SAW tidak direkomendasikan untuk digunakan pada material selain baja karbon.

Karena batasan tersebut aplikasi pengelasan SAW di dunia industri terbatas pada material – material tertentu saja seperti baja karbon jenis mild steel (baja karbon rendah). Industri yang paling banyak menggunakan pengelasan SAW adalah galangan kapal.

Kebanyakan kapal memang terbuat dari material baja karbon sehingga masih bisa di las menggunakan SAW. Selain itu pada kapal terutama di bagian dinding lambung kapal juga terdapat sambungan – sambungan yang lurus dan panjang, sehingga sangat cocok di las menggunakan SAW.

Baca juga: Pengertian Las SMAW Adalah

Kelebihan dan Kekurangan Las SAW:

Kelebihan Las SAW:

Selain kemampuan penetrasi yang tinggi dan tingkat deposisi yang tinggi pula, pengelasan SAW masih memiliki keunggulan lainnya. Salah satunya adalah tidak memerlukan juru las yang ahli seperti pada proses pengelasan lainnya. Karena pengelasan SAW yang bersifat otomatis maka pengelasan ini tidak membutuhkan juru las melainkan operator las. Untuk melatih operator las supaya memiliki kemampuan mengelas jauh lebih mudah daripada melatih juru las agar memiliki kemampuan yang sama. Sehingga pengoperasian mesin las SAW secara tidak langsung lebih ekonomis dari pengelasan lainnya.

Pengelasan otomatis juga memiliki tingkat keberhasilan lebih tinggi daripada pengelasan manual. Karena prosesnya yang stabil dan tidak dipengaruhi oleh banyak variabel maka hasil dari proses pengelasan akan lebih rapi dan seragam. Faktor kesalahan manusia memang menjadi faktor terbesar terjadinya cacat las dan diskontinuitas.

Busur las yang terendam juga memiliki banyak keunggulan ditinjau dari sisi keselamatan dan kualitas pengelasan. Karena flux yang menutupi busur las akan mencegah sinar dan asap las keluar dan mengkontaminasi area di sekitarnya. Pada proses yang lain kedua hal tersebut dapat membahayakan operator las dan pekerja lainnya apabila tidak dikendalikan. Gunungan flux tersebut juga dapat mencegah terjadinya spatter, sehingga dapat meningkatkan kualitas pengelasan.

Kekurangan Proses Las SAW:

Untuk kelemahan dari pengelasan SAW sendiri lebih mengarah ke limitasi operasi mesin. Mesin las SAW hanya bisa digunakan untuk posisi pengelasan 1G, 1F, dan 2F dengan desain sambungan yang lurus dan panjang. Pengelasan pada pipa dengan diameter besar juga masih memungkinkan menggunakan SAW dengan tipe mesin yang tidak bergerak dan pipa yang berputar (1G pipa).

Karena pengelasan yang dilakukan secara terus menerus dan sambungan yang panjang, maka plat dengan ketebalan dibawah 10 mm tidak dianjurkan untuk di las menggunakan proses ini. Hal ini dilakukan untuk mencegah masukan panas yang tinggi tersebut merusak logam induk. Materi ini akan Anda dapatkan jika mengikuti pelatihan Welding Inspector.

Jenis flux dan cara kerja flux yang memiliki kecenderungan untuk mengkontaminasi menimbulkan beberapa isu operasional dan keselamatan kerja. Layaknya seperti proses las yang lain yang melibatkan flux dan mengandalkan slag sebagai pelindung kawah las, pembersihan slag untuk mencegah terjadinya diskontinuitas juga sangat penting untuk diperhatikan.

Sampah – sampah slag juga bisa berbahaya bagi pekerja apabila tidak ada pengarahan induksi keselamatan kerja terlebih dahulu. Selain itu untuk menampung dan menghandle pasir flux memang lebih rumit dan dapat menjadi permasalahan operasional.