Pengertian Las Argon Lengkap Beserta Peralatan dan Hasilnya

Las Argon

Las Argon – Salah satu proses las yang cukup populer di kalangan masyarakat awam adalah las argon. Las argon banyak dikenal masyarakat sebagai pengelasan yang berbahaya bagi kesehatan tetapi memiliki upah yang cukup tinggi. Sebenarnya apa sih las argon? Nama las argon berasal dari kata “Argon” yang merupakan sebuah unsur golongan gas mulia yang memiliki nama yang sama dengan lambang Ar. Disebut las argon karena pengelasan yang dimaksud melibatkan unsur Argon dalam prosesnya.

Argon sendiri dalam pengelasan berfungsi sebagai gas pelindung (shielding gas), karena sifatnya yang mulia (inert) sehingga gas tersebut tidak bereaksi dengan lingkungan sekitarnya. Sifat tersebut menjadikan gas Argon sebagai pelindung yang cukup ideal saat proses pengelasan. Aplikasi gas Argon adalah pada pengelasan MIG (Metal Inert Gas) dan TIG (Tungsten Inert Gas). Namun kebanyakan yang dimaksud masyarakat awam sendiri saat menyebut las argon adalah pengelasan TIG. Artikel ini akan membahas beberapa poin penting terkait las argon (Tungsten Inert Gas).

Mesin Las Argon:

Untuk memulai mengerjakan sebuah pekerjaan pengelasan TIG dibutuhkan beberapa peralatan. Peralatan yang perlu dipersiapkan sedikit lebih banyak dari pada peralatan las listrik pada umumnya. Apabila kita membandingkan pengelasan stik (SMAW) dengan pengelasan argon, maka akan sangat terlihat perbedaannya. Dimana kesamaan keduanya hanya pada trafo las, kebanyakan trafo las yang beredar di pasaran dapat digunakan sebagai trafo las SMAW dan GTAW. Selain itu tidak ada lagi kesamaan lain ditinjau dari peralatan yang dibutuhkan. Peralatan GTAW diantara lain sebagai berikut:

Peralatan Las Argon

Peralatan Mesin Las Argon

  1. Power Source.
    Power Source merupakan sumber energi yang digunakan untuk menyalakan busur listrik pengelasan GTAW. Listrik yang berasal dari stop kontak dirubah oleh rangkaian transformer step up pada power source sehingga memiliki tegangan dan arus listrik yang cukup tinggi untuk digunakan mengelas. Output dari mesin las bisa bermacam – macam tergantung dari tipenya. Mesin las bisa menghasilkan listrik arus searah (Direct Current), arus bolak – balik (Alternating Current), ataupun keduanya dengan hanya menekan tombol pada mesin las untuk mengganti jenis arus keluarannya. Khusus pada mesin las GTAW, ada beberapa fungsi tambahan seperti untuk regulator gas shielding dan kendali pada control pedal.
  2. Inert Gas Supply.
    Inert Gas Supply adalah tabung silinder yang berisi gas mulia (inert) yang digunakan untuk mensuplai kebutuhan gas pelindung kawat las. Tabung gas yang digunakan memiliki kapasitas beragam, mulai dari 1 m3 hingga 10 m3. Pada umumnya proses las GTAW memang menggunakan gas mulia argon. Akan tetapi gas mulia helium juga banyak digunakan apabila argon terlalu langka untuk digunakan. Pada beberapa kasus pengelasan GTAW juga menggunakan jenis gas aktif seperti karbon dioksida (CO2) pada pengelasannya. Gas mulia yang biasa digunakan memiliki beberapa tingkatan kemurnian, yang paling umum adalah welding grade atau industrial grade, dengan standar kemurnian yang cukup. High purity grade memiliki kemurnian lebih tinggi dari industrial grade dan ultra-high purity memiliki tingkat kemurnian 99.99% menjadikannya memiliki tingkatan tertinggi dalam hal kemurnian.
  3. Flowmeter dan Regulator.
    Regulator GasFlowmeter dan Regulator adalah bagian yang berfungsi untuk mengatur laju aliran gas dari silinder suplai. Selain katup buka tutup yang ada pada tabung suplai, regulator juga memiliki katup untuk mengatur tekanan kerja gas pelindung. Regulator juga dilengkapi dengan dua indikator yang masing – masing berfungsi untuk mengetahui tekanan kerja gas serta volume gas yang tersisa. Masih menjadi satu rangkaian terdapat flowmeter yang berfungsi untuk mengatur laju debit aliran gas. Untuk menentukan laju debit aliran gas sendiri tergantung pada jenis gas, posisi pengelasan, dan kondisi sekitar pekerjaan pengelasan berangin atau tidak. Beberapa jenis regulator, khususnya pada regulator gas CO2, dilengkapi dengan pemanas yang berfungsi untuk mencegah terbentuknya uap air akibat reaksi dengan udara di sekitarnya.
  4. Cooling Water.
    Cooling Water berfungsi untuk mendinginkan torch agar tidak terlampau panas akibat pekerjaan las yang terus menerus. Karena pengelasan GTAW biasanya dilakukan secara terus menerus dengan panas yang dihasilkan oleh busur listrik bisa mencapai 3.000oC sehingga untuk mengurangi kerusakan pada torch beberapa model torch dilengkapi dengan mekanisme pendinginan. Untuk torch yang bermodel self-insulated atau air-insulated pendinginan berasal dari aliran udara dan gas pelindung. Tetapi untuk model water-insulated ada selang insulasi khusus yang masuk pada torch handle. Selang tersebut berfungsi untuk mensirkulasikan air agar panas pada torch bisa terdistribusikan melalui air yang mengalir tersebut.
  5. Foot Pedal Fine Control.
    Foot Pedal Fine Control adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengatur besar kecilnya arus yang digunakan pada saat pengelasan sedang berlangsung. Khusus pada pengelasan GTAW yang memang cenderung rumit, alat ini memiliki banyak kegunaan, seperti untuk membantu menyalakan busur listrik tanpa perlu melakukan kontak antara elektroda dengan logam induk dan untuk mencegah crater crack dengan mematikan busur listrik secara bertahap. Selain itu, untuk mencegah terjadinya cacat burn through dan lack of fusion biasanya welder akan memanfaatkan fungsi dari pedal ini.
  6. Welding Torch.
    Welding Torch GTAWWelding Torch adalah bagian yang dikendalikan oleh welder pada saat pekerjaan pengelasan berlangsung. Torch khususnya untuk GTAW memiliki bagian yang cukup rumit jika dibandingkan proses lainnya yang cenderung lebih sederhana. Di bagian belakang, ada beberapa mekanisme inlet dan outlet. Seperti electrode cable yang membawa arus listrik dari mesin las, gas hose yang merupakan selang gas pelindung, water inlet and outlet hose yang berfungsi mensirkulasikan air untuk pendingin torch pada water-insulated torch.
    Selanjutnya ada torch handle yang berfungsi sebagai tempat pegangan welder dalam operasi pengelasan. Cap berfungsi untuk menutupi ujung elektroda yang biasanya terlalu panjang agar tidak ter ekspos ketika beraliran listrik karena bisa berbahaya apabila terjadi kontak arus pendek yang tidak diinginkan. Collet berfungsi untuk menjepit elektroda agar tidak bergeser pada saat digunakan. Gas orifice nut adalah sebuah baut untuk menempatkan gas orifice yang berfungsi untuk menyemprotkan gas pelindung ke daerah kawah las.
    Gas nozzle berfungsi untuk mengarahkan semprotan gas agar terkumpul pada titik kawah las yang membutuhkan perlindungan gas. Tungsten electrode adalah elektroda tungsten yang digunakan untuk menyalakan busur, elektroda ini merupakan jenis elektroda tidak terumpan karena memiliki titik lebur yang lebih tinggi dari material yang di las dan hanya dipakai pada GTAW.

Baca juga: Harga Mesin Las Argon

Hasil Las Argon

Hasil Las ArgonPengelasan argon adalah pengelasan yang cukup sulit pada praktiknya. Hal ini dikarenakan terlalu banyak variable yang harus diatur untuk menjaga kualitas pengelasan itu sendiri. Banyaknya variabel tidak lain disebabkan oleh material yang di las memang tergolong material yang memiliki weldability rendah, sehingga tidak bisa asal – asalan dalam mengelas material tersebut. Akan tetapi di tangan seorang welder yang tekun dan berpengalaman, kualitas sambungan dari pengelasan argon menjadi tinggi melampaui proses las lainnya.

Pengelasan GTAW memang lazimnya digunakan untuk mengelas pekerjaan yang tidak bisa di las menggunakan proses lain. GTAW menjadi semacam kartu as apabila suatu pekerjaan tersebut tidak berhasil untuk disambung dengan pengelasan lain karena beberapa masalah. Masalah – masalah tersebut biasanya berhubungan dengan material. Material dengan weldability yang cukup rendah berarti material tersebut tidak dapat di las tanpa merubah sifat – sifat mekanik maupun kimiawi yang merupakan karakteristik penting material tersebut.

Contohnya seperti material duplex stainless steel yang memiliki komposisi campuran antara austenitic dan ferritic stainless steel. Masukan panas pada material tersebut bisa berimbas pada perubahan komposisi austenite dan ferrite nya, efeknya ketahanan korosi atau sifat mekanik nya akan menurun. Oleh karena itu material tersebut tidak bisa di las menggunakan proses seperti SMAW atau FCAW dimana mengatur masukan panas pada proses pengelasan tersebut susah untuk dikendalikan. GTAW menjadi cocok karena pengelasan GTAW lebih fleksibel karena ada banyak variabel yang bisa divariasi pada proses pengelasan ini. Selain itu pengelasan GTAW juga superior untuk di aplikasikan pada pengelasan material tipis, bahkan ketika proses pengelasan tersebut tidak memerlukan filler metal (autogenous welding).

Untuk menghasilkan sambungan las yang bermutu, welder harus memperhatikan dan mengetahui tiap – tiap variabel yang bekerja pada pekerjaannya. Pengalaman menjadi sangat penting dalam menguasai pengelasan GTAW. Pengalaman yang cukup dapat membuat welder jeli terhadap permasalahan – permasalahan yang terjadi. Masalah seperti turbulensi kawah las akibat aliran gas yang terlalu deras, namun apabila gas pelindung kurang deras maka akan timbul cacat seperti porosity.

Pemilihan ujung elektroda runcing atau tumpul juga berpengaruh. Umumnya untuk menghasilkan penetrasi yang cukup, ujung elektroda dibuat tumpul. Akan tetapi nyala busur kurang menyebar pada elektroda tumpul dan akan beresiko menimbulkan cacat incomplete fusion. Ujung elektroda runcing dapat mengatasi masalah kurangnya fusi, akan tetapi cukup sulit untuk menjaga keruncingan elektroda akibat deformasi karena terkena panas, selain itu elektroda runcing juga rawan menjadi kontaminasi ketika mencair masuk ke dalam kawah las yang dikenal sebagai tungsten inclusion. Pemilihan jenis elektroda yang memiliki titik lebur lebih tinggi seperti EWCe untuk menggantikan EWP dapat mengatasi ini. Tetapi walau sama – sama berjenis EWCe dengan merk dagang yang berbeda bisa berarti kualitas nya juga tidak sama. Menambahkan sederet panjang variabel yang harus dipahami oleh welder.

Akan tetapi untuk menghasilkan sambungan yang berkualitas bukanlah tidak mungkin. Dengan cukup pengalaman dan ketekunan, sudah cukup banyak welder yang mampu menguasai pengelasan GTAW. Jerih payah tersebut juga akan terbayar dengan gaji ahli las GTAW yang jauh diatas gaji rata – rata ahli las lainnya.

Karena pengelasan GTAW tergolong pengelasan yang tidak terumpan, yang berarti elektroda dan filler metal adalah entitas yang terpisah bukan menjadi satu seperti pada proses las lainnya. Filler metal yang digunakan pada pengelasan GTAW biasanya terbuat dari bahan yang sama ataupun mirip dengan logam induk yang di las. Untuk elektroda sendiri, bahan utama elektroda tersebut adalah tungsten, sebuah logam konduktor yang memiliki titik lebur lebih tinggi dari logam lainnya. Selain itu tungsten (wolfram) juga dicampur dengan unsur – unsur lain untuk mendapatkan sifat – sifat tertentu seperti titik lebur yang lebih tinggi. Secara dimensi, elektroda tungsten memiliki diameter 0.5 hingga 6.4 milimeter dan panjang 75 hingga 610 milimeter. Kodefikasi elektroda tungsten untuk GTAW diatur oleh American Welding Society dalam AWS 5.12 yang berisi sebagai berikut:

Jenis Jenis Elektroda Tungsten:

Elektroda Tungsten

  • Electrode Wolfram Pure (Warna Hijau)
    Electrode Wolfram Pure (EWP) yaitu elektroda tungsten murni dengan kode warna hijau. Memiliki harga yang paling murah dibandingkan elektroda jenis lain. Keunggulan dari elektroda jenis ini hanya pada harga, dengan sifat – sifat elektroda yang tidak terlalu unggul. Elektroda ini dapat digunakan untuk mengelas aluminium dan magnesium.
  • Electrode Wolfram Thorium Oxide (warna kuning dan merah)
    Electrode Wolfram Thorium Oxide (EWTh) yaitu elektroda tungsten dicampur dengan unsur Thorium dengan kadar 1% untuk kode warna kuning dan 2% untuk kode warna merah. Elektroda ini unggul pada stabilitas busur dan penyalaan awal yang cenderung lebih mudah. Akan tetapi thorium merupakan unsur radioaktif yang dapat memiliki dampak lingkungan akibat limbah serta dampak kesehatan bagi welder.
  • Electrode Wolfram Cerium Oxide (warna orange)
    Electrode Wolfram Cerium Oxide (EWCe) yaitu elektroda tungsten dengan campuran unsur Cerium dengan kadar 2% dengan kode warna orange. Keunggulan elektroda ini adalah ketahanannya terhadap panas yang mencegah terjadinya lelehan dan kontaminasi. Elektroda ini juga menghasilkan busur yang stabil dan penyalaan awal yang mudah, seperti jenis EWTh. Tetapi elektroda ini tidak memiliki bahaya radiasi seperti jenis EWTh.
  • Electrode Wolfram Lanthanum Oxide (warna hitam)
    Electrode Wolfram Lanthanum Oxide (EWLa) yaitu kawat las argon dengan campuran unsur Lanthanum dengan kadar 1% untuk kode warna hitam, 1.5% untuk kode warna emas, 2% untuk kode warna biru. Memiliki keungguran yang mirip dengan elektroda jenis EWCe.
  • Electrode Wolfram Zirconium Oxide (warna coklat)
    Electrode Wolfram Zirconium Oxide (EWZr) yaitu elektroda tungsten dengan campuran unsur Zirconium dengan kadar 0.3% dan memiliki kode warna coklat. Campuran zirconium meningkatkan titik lebur elektroda sehingga mampu menahan kuat arus yang tinggi dan lebih tahan lama.

Las Aluminium

Pengelasan aluminium merupakan pengelasan yang cukup rumit. Aluminium memiliki karakteristik yang sedikit berbeda dengan baja. Material dari aluminium lebih reaktif terhadap panas apabila dibandingkan dengan baja. Nilai resistansi dari aluminium juga lebih tinggi, menyebabkan panas yang dihasilkan dari busur listrik lebih besar dengan arus yang sama. Konduktivitas panas serta ekspansi thermal aluminium juga lebih tinggi. Sehingga panas yang berlebih akan menyebabkan deformasi serta daerah terpengaruh panas yang luas. Selain itu, permukaan aluminium juga terlindungi oleh sebuah lapisan kimia aluminium oksida yang memiliki titik lebur yang lebih tinggi (sekitar 2000 oC) dari aluminium itu sendiri (sekitar 650 oC). Sehingga pengelasan tidak akan bisa dilakukan sebelum lapisan ini ditembus.

Masalah – masalah tersebut dapat diatasi dengan menggunakan las argon atau GTAW. Masukan panas dari las argon tidak terlalu tinggi jika dibandingkan pengelasan lain seperti GMAW atau SMAW, sehingga dapat mengatasi permasalahan masukan panas yang banyak ditemukan saat melakukan pengelasan aluminium. Untuk masalah timbulnya film aluminium oksida pada permukaan logam induk dapat diatasi dengan beberapa cara, salah satunya adalah dengan menyikat permukaan sebelum di las. Akan tetapi walaupun telah di sikat menggunakan sikat kawat, kadang – kadang lapisan film pada permukaan logam induk tidak hilang seluruhnya. Akan tetapi pengelasan GTAW memiliki fitur cleaning action yang dapat membantu membersihkan permukaan aluminium dari lapisan aluminium oksida selama proses pengelasan.

Pengelasan GTAW pada material aluminium adalah pilihan yang sangat tepat. Hasil dari pengelasan argon pada material aluminium juga cukup bagus dan efisien. Pengelasan aluminium dapat menggunakan elektroda jenis EWP, walaupun elektroda tersebut tergolong murah. Diameter yang digunakan tergantung dari ketebalan material yang akan di las. Gas pelindung harus menggunakan gas mulia, untuk cleaning action yang lebih bagus bisa menggunakan gas helium, untuk kualitas visual yang lebih baik bisa menggunakan gas argon. Debit gas yang dipakai bisa menyesuaikan kondisi saat mengelas.

Pemilihan polaritas untuk mengelas aluminium juga penting. Polaritas yang di rekomendasikan adalah bolak – balik (AC) untuk mendapatkan keseimbangan antara penetrasi dan cleaning action. Polaritas lurus (DC-) memberikan efek cleaning action yang lebih baik akan tetapi bermasalah pada penetrasi yang kurang. Sedangkan polaritas terbalik (DC+) memberikan penetrasi yang lebih dalam tanpa memberikan efek cleaning action.

Menentukan bentuk ujung elektroda juga sangat penting dalam mengelas aluminium. Umumnya elektroda yang runcing akan lebih berguna karena dapat memberikan cleaning action yang lebih lebar. Akan tetapi apabila elektroda yang dipakai adalah jenis EWP serta arus yang dipakai relatif tinggi. Maka ujung runcing sangat tidak disarankan untuk dipakai karena akan beresiko tinggi terjadi tungsten inclusion. Untuk mengatasinya bisa menggunakan elektroda berujung bundar, dengan menempelkan ujung elektroda pada logam induk dan sedikit menekannya untuk membentuk bundaran bola.

Rambu – rambu diatas adalah rambu – rambu umum dalam mengelas aluminium menggunakan pengelasan argon. Pengalaman tiap – tiap individu bisa bervariasi, tetapi tidak akan jauh dari rambu – rambu diatas. Dalam memulai pelelehan logam induk dan logam pengisinya tidak boleh tergesa – gesa. Pengelasan hanya boleh dimulai ketika lelehan logam induk telah terlihat, karena biasanya butuh beberapa waktu untuk menembus lapisan aluminium oksida pada permukaan logam induk aluminium.

Cara Las Argon

Seperti halnya proses las busur listrik lainnya, las argon memiliki banyak kemiripan cara kerja dengan proses – proses las seperti SMAW, GMAW, dan FCAW. Sumber listrik dinaikkan dayanya pada transformator step up yang ada pada mesin las sesuai dengan kebutuhan pengelasan. Listrik tersebut di alirkan melalui 2 kabel, masing – masing terhubung ke logam induk (work lead) dan terhubung ke torch (electrode lead). Arus listrik pada kabel tersebut hanya akan mengalir ketika tombol saklar yang ada pada pegangan torch ditekan. Bersamaan dengan mengalirnya arus listrik, gas pelindung juga akan mengalir menyelubungi elektroda. Gas ini akan terionisasi ketika ada kontak arus pendek antara ujung elektroda dengan logam induk. Gas yang ter ionisasi menjadi jembatan berpindahnya elektron dari satu kutub listrik ke kutub listrik lainnya, menjadi sebuah busur yang menyala secara stabil.

Berpindahnya elektron meliputi terjadinya pemisahan dan penggabungan elektron dari sebuah unsur. Proses ini menghasilkan energi yang cukup besar untuk menghasilkan panas yang digunakan untuk melelehkan logam induk dan logam pengisi. Selain berfungsi sebagai media penghubung dan penstabil busur, gas pelindung juga memiliki fungsi utama untuk menyelubungi daerah kawah las dari gas – gas yang dapat mengkontaminasi kawah las, seperti oksigen dan hidrogen.

Deskripsi diatas merupakan gambaran umum prinsip kerja las argon. Las argon sendiri tergolong pengelasan elektroda tidak terumpan, yang berarti elektroda tidak ikut melebur menjadi logam pengisi seperti pada proses las SMAW. Logam pengisi dapat ditambahkan secara opsional tergantung kebutuhan dan diumpankan secara manual kedalam kawah las oleh welder selama proses pengelasan. Pengelasan tanpa logam pengisi juga sangat memungkinkan dilakukan dengan las argon. Biasanya teknik ini diterapkan pada pengelasan plat tipis. Pengelasan ini disebut autogenous welding. Variasi las argon otomatis juga sudah banyak diterapkan. Dimana elektroda diarahkan sepanjang jalur pengelasan oleh sebuah alat yang berjalan diatas rel. Pengumpanan logam pengisi dilakukan oleh mesin secara terus – menerus sepanjang jalur las. Ada 2 model pengelasan argon otomatis, yaitu model otomatis dan orbital otomatis.