Sebelum aluminium di las, perlu diketahui bahwa klasifikasi aluminium ada 2 (dua) kelas: Kelas Aluminium yang dapat dikeraskan dengan perlakuan panas (Heat-treatable) seperti : Al kelas 2XXX, 6XXX dan 7XXX sedangkan kelas yang non-heat treatable seperti 1XXX, 3XXX dan 5XXX, untuk kelas ini hanya dapat dikeraskan dengan cara deformasi dingin (cold work). Untuk Al kelas 4XXX umumnya dipakai untuk kawat las dan untuk proses pengecoran (casting). Akibat proses welding, maka panas (heat)yang diberikan ke logam aluminum akan merubah struktur metalurgi aluminium terutama di ‘daerah terpengaruh panas’ (HAZ). Misalnya untuk material yang heat-tereatable akan mengalami pelunakan atau disebut dengan overaging di HAZ, sedangkan untuk yang Non-heat treatable akan mengalami pengkasaran butir (grain growth). jadi daerah HAZ sangat sensitif di Aluminum. Dan oleh sebab itu perlakuan sebelum mengelas maupun pemilihan proses lasnya harus hati-hati, demikian juga pemilihan kawat lasnya akan menentukan sifat kekuatan (mechanical properties) dari sambungan las aluminum.

Tanya – ‘Dirman Artib’

Rekan milist yth, terutama para pakar pengelasan. Mohon pencerahan.

Apakah fenomena pengelasan pada steel akan sama dengan fenomena pada Aluminium ?

Apa saja properties aluminium berobah setelah welding ?

Terutama kekuatan, apakah naik atau turun ?.

Apa sajakah properties merugikan yg diperhatikan dalam mengelas aluminium ?

Apakah fenomena internal stress, perobahan butir dll juga terjadi ?

Bagaimana cara memperbaiki properties setelah welding ?

Apakah fenomena crack juga kadang terjadi ?

Seberapa potensial crack dibanding steel ?

Apa saja parameter las penting yg harus dikontrol saat proses las berlangsung ?

Tanggapan 1 – ir_winarto

Dear Pak D’Art,

1.Apakah fenomena pengelasan pada steel akan sama dengan fenomena pada Aluminium ?

Jawab : Fenomena keduanya hampir mirip mengingat keduanya adalah jenis logam (metal), steel dikatagorikan ferrous sedangkan aluminum adalah non-ferrous. Keduanya memiliki ikatan logam, struktur kristal atom steel umumnya BCC & FCC sedangkan aluminum umumnya FCC (face centre cubic). Melting pointnya cukup berbeda T-melt Steel sekitar 1530 deg. C, sedangkan Al sekitar 660 deg.C. Berat jenisnya juga berbeda : Density Steel = 7,8 sedangkan Al = 2,7. Sehingga dari keduanya memiliki fenomena pembekuan dari mulai dari fasa cair ke padatan yang sama untuk membentuk kampuh lasan (weld metal) yang mirip dengan struktur coran (casting). Namun untuk aluminum dari segi warna saat mencair dan membeku hampir tidak berubah, sedangkan pada baja ada perubahan warna dari kuning kemerahan menjadi gelap saat membeku dari fasa cair ke fasa padatan.

2. Apa saja properties aluminium berobah setelah welding ? Terutama kekuatan, apakah naik atau turun ?.

Jawab: Sebelum aluminium di las, perlu diketahui bahwa klasifikasi aluminium ada 2 (dua) kelas: Kelas Aluminium yang dapat dikeraskan dengan perlakuan panas (Heat-treatable) seperti : Al kelas 2XXX, 6XXX dan 7XXX sedangkan kelas yang non-heat treatable seperti 1XXX, 3XXX dan 5XXX, untuk kelas ini hanya dapat dikeraskan dengan cara deformasi dingin (cold work). Untuk Al kelas 4XXX umumnya dipakai untuk kawat las dan untuk proses pengecoran (casting). Akibat proses welding, maka panas (heat)yang diberikan ke logam aluminum akan merubah struktur metalurgi aluminium terutama di ‘daerah terpengaruh panas’ (HAZ). Misalnya untuk material yang heat-tereatable akan mengalami pelunakan atau disebut dengan overaging di HAZ, sedangkan untuk yang Non-heat treatable akan mengalami pengkasaran butir (grain growth). jadi daerah HAZ sangat sensitif di Aluminum. Dan oleh sebab itu perlakuan sebelum mengelas maupun pemilihan proses lasnya harus hati-hati, demikian juga pemilihan kawat lasnya akan menentukan sifat kekuatan (mechanical properties) dari sambungan las aluminum.

Dengan teknologi yang kian maju, maka saat ini ada penyambungan aluminum dengan metoda ‘Friction Stir Welding’ (FSW) yang ditemukan pada thn 1994 di Inggris (UK) banyak di aplikasikan dan terutama untuk penyambungan struktur pesawat tempur & tangki bahan bakar pesawat ruang angkasa, maupun struktur bangunan engineering lainnya (mobil, kapal laut dll). Proses ini memanfaatkan panas dari gaya friksi namun tidak terjadi peleburan (melting), sehingga kekuatannya hampir merata di setiap sambungan.

3. Apa sajakah properties merugikan yg diperhatikan dalam mengelas aluminium ?

Jawab: seperti yang telah dijelaskan diatas, maka properties yang harus diperhatikan sbb:

1. Sifat Kekuatannya (Strength)

2. Sifat Keuletannya (ductility)

3. Kesamaan warnanya (Color match after anodizing)

4. Tendensi retak lasan (crack tendency)

dari 4 hal diatas perlu memilih kawat las yang sesuai untuk pengelasannya. Hal lainnya adalah: kecenderungan adanya ‘porositas (porosity)’ akibat gas hidrogen (H2) pada daerah kampuh lasannya (weld metal) dimana hal dapat dieliminir dengan menggunakan gas pelindung (shielding gas) yang baik (pure argon).

4.Apakah fenomena internal stress, perobahan butir dll juga terjadi ?
Bagaimana cara memperbaiki properties setelah welding ?

Jawab: Fenomena ‘internal stress’ merupakan hal yang umum pada pengelasan dan hal ini harus diperhatikan mengingat ‘koefisien muai’ dari aluminum ini hampir 2 kali dari muainya baja. Oleh sebab itu penggunaan ‘Jig/clamping’ maupun urutan lasnya (untuk multi pass) perlu di perhatikan. Perubahan butir adalah pasti berubah baik untuk yang heat-treatable maupun yang non-heat treatable. Beberapa kawat las untuk aluminum umumnya ditambambahkan penghalus butir atau grain refining seperti titanium boron (TiB) dan zirconium (Zr).

5. Apakah fenomena crack juga kadang terjadi ? Seberapa potensial crack dibanding steel ?

Jawab: Fenomena crack bisa terjadi terutama retak panas (hot cracking) dan ini perlu diperhatikan terutama dalam ‘kesesuaian’ pemilihan kawat lasnya dimana beberapa unsur paduan sensitif (rentan) terhadap retak. Kalau dibandingkan dengan baja, potensinya lebih besar di aluminium mengingat koefisien muianya hampir 2 kali dari baja.

6.Apa saja parameter las penting yg harus dikontrol saat proses las berlangsung ?

Jawab: Parameter penting dalam mengelas aluminium adalah:

1. Preparasi lasannya (before welding), terutama pembersihan permukaan aluminium yang di las dimana lapisan tipis aluminium oksida (Al2O3) yang memiliki temperatur lebur sekitar 2050 deg.Celcius dapat menyebabkan kegetasan di kampuh lasan (weld metal) apabila tidak dibersihkan.

2. Masukan panas (heat input) tertentu dan faktor parameter ini dipengaruhi oleh arus, tegangan dan kecepatan las.

3. Pemilihan Kawat las (mempengaruhi 4 faktor seperti dijelaskan diatas)

4. Gas pelindung harus baik terutama dalam melindungi masuknya gas hidrogen yang mengakibatkan porositas.

5. Metoda pemilihan proses pengelasannya umumnya untuk las aluminium banyak dipilih proses GTAW atau TIG yang menggunakan power AC dengan frekwensi tinggi.

Beberapa literatur bisa di refer di alamat dibawah ini:

Common Mistakes Made in the Design of Aluminum Weldments
By Frank G. Armao, Senior Application Engineer, The Lincoln Electric Company, Cleveland, Ohio
http://www.lincolne lectric.com/ knowledge/ articles/ content/comistak es.asp

Demikian penjelasan ini semoga bermanfaat.

Tanggapan 2 – andryansyah rivai

P.Winarto, pengalaman saya menunjukkan bahwa baik yang berkepala 6 ataupun 1, setelah pengelasan, pada HAZ akan mengalami pelunakan. Kalau dikatakan bahwa pada Al berkepala 1 akan mengalami pembesaran butir, apakah artinya mengalami pengerasan alias peningkatan kuat tarik?
Percobaan yang pernah saya lakukan menunjukkan bahwa karena pengelasan selalu akan mengakibatkan hilangnya pengerasan karena deformasi dingin, maka pada Al berkepala 1, juga akan mengalami pelunakan.
Artinya secara umum saya bisa mengatakan bahwa akibat pengelasan akan mengakibatkan pelunakan di HAZ.
Hasil yang sebelumnya saya tidak duga itu (karena saya tidak punya dasar metalurgi yang baik), justru mengingatkan saya kepada filosofi pengelasan yang pernah saya tangkap dari pengajar asal Austria (maaf bila salah tangkap, maklum english saya kacau), yang mengatakan bahwa kita bisa saja mendesain lasan dengan asumsi bahwa lasan (logam las dan HAZ) adalah daerah yang paling lemah kekuatannya. Ini ditujukan bila kita ingin membatasi konsentrasi pemantauan pada konstruksi yang kita buat saat digunakan, yaitu pada daerah las saja.
Mohon pengalaman saya itu diberi masukan.
Terima kasih,

Tanggapan 3 – Kiagus Ismail Hamzah Mahbor

Dear Pak Rivai,

Boleh saya sedikit tambahkan, dengan semakin besar butir, maka kekerasan dan kekuatan tarik logam akan semakin turun (rumus Hall-Petch), jadi apa yang bapak alami tersebut, theoritically memang seharusnya terjadi pelunakan di HAZ (dengan asumsi slow cooling rate).

Tanggapan selengkapnya dari rekan-rekan Mailing List Migas Indonesia pembahasan Bulan Juni 2008 ini dapat dilihat dalam file berikut: