Teknik Mesin

          Teknik mesin adalah ilmu yang mempelajari energi dan sumber energinya. Hal-hal yang dipelajari dalam teknik mesin banyak berurusan dengan penggerak-penggerak awal, seperti turbin uap, motor bakar, mesin-mesin perkakas, pompa dan kompresor, pendingin dan pemanas, dan alat-alat kimia tertentu. Dalam hal penggerak-penggerak awal ini, teknik mesin mengajarkan cara penggunaan yang efisien dan ekonomis. Hal lain yang dipelajari dalam teknik mesin adalah sifat fisis dan fenomena yang terjadi pada suatu bahan. Hal ini termasuk sifat bahan dalam menyangga tarikan, tekanan, momen, atau puntiran. Sifat bahan penting untuk dopelajari dikarenakan dalam mendesain suatu barang, kita harus menentukan dulu kegunaan dari barang tersebut dan gaya-gaya apa saja yang akan diperlakukan pada barang tersebut.

          Dalam teknik mesin juga diajarkan untuk mengubah sifat fisis suatu bahan jika didapati tidak ada bahan yang memenuhi persyaratan, yaitu dengan perlakuan panas ataupun penambangan unsur-unsur tertentu di dalam bahan yang tersedia di alam. Banyak orang berpendapat bahwa seseorang yang masuk kuliah di teknik mesin akan mendapatkan ilmu tentang mesin-mesin otomotif. Hal ini tidaklah salah, tetapi kurang tepat. Karena untuk dapat memiliki kemampuan memperbaiki mesin-mesin otomotif, kamu perlu cukup masuk ke kursus-kursus otomotif.

          Bahkan, jika seseorang mengambil STM dan mengambil spesialis otomotif, maka orang tersebut sudah memiliki kemampuan yang cukup dalam hal memperbaiki mesin-mesin otomotif. Jadi, teknik mesin mengajarkan lebih dari itu. akan tetapi ada perbedaan antara kursus-kursus dengan teknik mesin,yaitu dilihat dari asas belajarnya (tentang pembangkitan tenaga dan pemakaiannya), jelaslah bahwa seseorang yang mengambil kuliah di teknik mesin akan lebih banyak mempergunakan logika dalam memecahkan persoalan. Hal yang dipelajari dalam teknik mesin tidak hanya terpusat pada mesin otomotif, sedangkan mekanik otomotif hanya dapat memperbaiki sesuatu berdasarkan pengalaman yang mereka dapatkan selama pelatihan.

Teknik mesin sangat dibutuhkan dalam era industrialisasi yang sedang terjadi di Indonesia, maka dibutuhkan banyak tenaga kerja yang dapat menangani alat-alat industri yang ada dan dipakai di Indonesia. Untuk memenuhi tuntutan tenaga kerja tersebut, maka dibutuhkan teknik mesin.

          Dalam memilih suatu penyelesaian perlu dpertimbangkan prinsip-prinsip keandalan, keselamatan, dan ekonomi. Prinsip keandalan adalah pedoman mengenal fungsi alat dan kapasitasnya, yang harus dapat memenuhi persyaratan yang dibutuhkan oleh dunia industri. Prinsip keselamatan mempertimbangkan tingkat keselamatan alat jika terjadi kecelakaan. Prinsip ekonomis berarti biaya pembuatan harus sebanding dengan penggunaannya yang optimal, sehingga cost effectiveness-nya tinggi.

Pengaruh Pengelasan Logam Tak Sejenis

          Pengelasan logam tak sejenis (dissimilar metals) antara baja karbon (CS) dan baja tahan karat (SS) semakin banyak diterapkan di bidang teknik karena tuntutan desain dan tuntutan ekonomi. Pengelasan logam tak sejenis dalam dunia perkeretaapian antara lain adalah sambungan rangka (CS) dan atap gerbong kereta api (SS), sambungan pintu atas (CS) dan pintu bagian bawah (SS) dan sambungan antara reservoir air (SS) dan dudukannya (CS). Permasalahan yang sering muncul dalam sambungan las ini adalah penurunan ketahanan korosi yang menyebabkan penurunan sifat mekanis sehingga mudah terjadi kegagalan katastropik. Permasalahan tersebut biasanya sulit diatasi karena adanya perbedaan sifat fisik, mekanik dan sifat metalurgi dua logam yang dilas sehingga menimbulkan permasalahan yang berbeda pada masing-masing logam dasar. 

          Permasalahan pada pengelasan baja tahan karat austenitic adalah penurunan ketahanan korosi, penurunan sifat mekanis dan penggetasan akibat terbentuknya endapan halus (precipitate) karbida krom yang mengendap di antara batas butir austenit. Endapan halus ini dapat terbentuk karena pendinginan lambat dari temperatur 900oC sampai dengan 450oC. Pada sisi lain, baja karbon rendah akan mengalami pengerasan di daerah HAZ jika laju pendinginan saat pengelasan cukup tinggi, sehingga dapat menyebabkan terjadinya retak. Jika beban dinamis bekerja pada sambungan las tersebut, retak akan merambat dan menyebabkan perpatahan. Masalah lain dalam pengelasan ini adalah timbulnya tegangan sisa akibat perbedaan laju pemanasan dan pendinginan serta adanya perbedaan temperatur pada logam las dan logam induk. Tegangan sisa ini akan berpengaruh terhadap ketahanan retak fatik dan memicu stress corrosion cracking (SCC).

Keuntungan Las GMAW

Efisiensi waktu, tenaga dan produktifitas tentunya akan menjadi bahan pertimbangan yang paling ditekankan dalam proses produksi suatu perusahaan. Penggunaan alat perkakas, mesin akan sangat mempengaruhi proses kerja. Proses pembentukan bahan, proses pengurangan bahan, proses penyambungan bahan, dan proses penyelesaian permukaan merupakan tahap dalam proses suatu produksi suatu produk. 

Proses penyambungan bahan menjadi salah satu proses yang harus diperhatikan. Proses penyambungan dengan las GMAW sering digunakan dalam proses produksi, karena mempunyai banyak keuntungan, antara lain :

• Sangat efisien dan proses pengerjaan yang cepat
• Dapat digunakan untuk semua posisi pengelasan
• Tidak menghasilkan slag atau terak,layaknya terjadi pada las SMAW
• Memiliki angka deposisi (deposition rates) yang lebih tinggi dibandingkan SMAW
• Membutuhkan kemampuan operator yang baik
• Proses pengelasan GMAW sangat cocok untuk pekerjaan konstruksi
• Membutuhkan sedikit pembersihan post-weld

Banyak keuntungan yang didapat dalam pengguaan las GMAW, meskipun demikian penggunaan las GMAW juga mempunyai kekurangan, antara lain :

•   Wire-feeder yang memerlukan pengontrolan yang kontinou
•   Sewaktu waktu dapat terjadi Burnback
•   Cacat las porositi sering terjadi akibat pengunaan kualitas gas pelindung yang tidak baik.
•   Busur yang tidak stabil, akibat ketrampilan operator yang kurang baik.
•   Pada awalnya set-up pengelasan merupakan permulaan yang sulit

Dengan proses kerja yang cepat tentunya akan membah produktifitas dalam proses produksi, efisiensi tenaga dan waktu dapat diminimalisir ketika system produksi yang teroganisir dengan baik.

Las GMAW

                  GMAW  (Gas Metal Arc Welding) merupakan proses penyambungan dua buah logam atau lebih yang sejenis dengan menggunakan bahan tambah yang berupa kawat gulungan dan gas pelindung melalui proses pencairan. Gas pelindung dalam proses pengelasan ini berfungsi sebagai pelindung dari proses oksidasi, yaitu pengaruh udara luar yang dapat mempengaruhi kualitas las. Gas yang digunakan dalam proses pengelasan ini dapat menggunakan gas argon, helium, argon+helium dsb. Penggunaan gas juga dapat mempengaruhi kualitas la itu sendiri. 

                Proses pengelasan GMAW merupakan pengelasan dengan proses pencairan logam. Proses pencairan logam ini terbentuk karena adanya busur las yang terbentuk diantara kawat las dengan benda kerja. Ketika kawat las didekatkan dengan benda kerja maka terjadilah busur las ( menghasilkan panas) yang mampu mencairkan kedua logam tersebut (kawat las + benda kerja), sehingga akan mencair bersamaan dan akan membentuk suatu sambungan yang tetap. Dalam proses ini gas pelindung yang berupa gas akan melindungi las dari udara luar hingga terbentuk suatu sambungan yang tetap. 

Proses pengelasan GMAW menggunakan arus searah (DC) dengan posisi elektroda pada kutub positif, hal ini sering disebut sebagai polaritas terbalik. Polaritas searah jarang digunakan dalam proses pengelasan dikarenakan dalam proses ini transfer logam tidak terjadi secara sempurna.

Reaksi Kimia Selama Proses Las

Dalam proses LSW bagian dari logam yang dilas harus dipanasi sampai mencair. Pemanasan logam dengan temperature yang sangat tinggi ini dapat megakibatkan terjadinya reaksi kimia antara logam tersebut dengan Oksigen dan Nitrogen yang ada dalam udara. Jika selama proses las cairan logam las (welding pool) tidak dilindungi dari pengaruh udara, maka logam akan bereaksi dengan Oksigen dan Nitrogen membentuk Oxides dan Nitrides yang dapat menyebabkan logam tersebut menjadi getas dan keropos karena adanya kotoran (slag inclutions), sedangkan kandungan unsur Karbon dalam logam akan membentuk gas CO yang dapat mengakibatkan adanya rongga dalam logam las (caviety).

Reaksi kimia lainnyapun bisa terjadi dalam cairan logam las (welding pool). Gas Hydrogen dan uap air juga dapat menyebabkan cacat las (welding defect). Hydrogen yang bereaksi dengan Oxides yang ada dalam logam dasar dapat menyebabkan terjadinya uap yang mengakibatkan terjadnya porositas pada logam lasan.

Dalam teknik pengelasan SMAW, proses pelindungan logam lasan dilakukan dua tahap. Ketika logam las dalam kondisi cair dilindungi oleh bermacam-macam gas hasil pembakaran elektroda las dan ketika sedang membeku cairan ini dilindungi oleh lapisan terak yang terbentu dari fluks yang membeku.

Pelindungan deposit logam las dalam pengelasan Metal inert gas (MIG) dan Tungsten inert gas (TIG), terjadi karena sifat inert gas yang tidak dapat mengikat elemen lain dalam udara sehingga tidak akan terjadi reaksi kimia. Jika las MIG menggunakan gas pelindung CO2, akan terjadi proses deoksidasi CO2 ketika terbakar dengan busur listrik, gas ini terpecah menjadi Karbon monoksida (CO) dan Oksigen (O2). Oksigen yang lepas tidak bersentuhan dengan logam lasan, sedangkan deoxidisers bereaksi dengan Oksigen membentuk lapisan slag yang sangat tipis di atas permukaan deposit logam lasan.

Dalam las OAW deposit logam lasan dapat dilindungi dari oksidasi dan pengaruh reaksi kimia lainnya dengan menggunakan Flux. Flux merupakan gabungan berbagai elemen yang berfungsi meminimalkan terjadinya oksidasi. Komposisi kimia flux bervariasi tergantung jenis logam yang akan dilas.

Pengertian Las

Pengelasan merupakan penyambungan bahan yang didasarkan pada prinsip-prinsip ikatan magnetik antar atom dari kedua bahan yang disambung. Kelebihan sambungan las adalah konstruksi ringan, dapat menahan kekuatan yang tinggi, mudah pelaksanaannya, serta cukup ekonomis. Namun kelemahan yang paling utama adalah terjadinya perubahan struktur mikro bahan yang dilas, sehingga terjadi perubahan sifat fisik maupun mekanis dari bahan yang dilas.

Terkadang dua logam yang disambung dapat menyatu secara langsung, namun terkadang masih diperlukan bahan tambahan lain agar deposit logam lasan terbentuk dengan baik, bahan tersebut disebut bahan tambah (filler metal). Filler metal biasanya berbentuk batangan, sehingga biasa dinamakan welding rod (Elektroda las). Pada proses las, welding rod dibenamkan ke dalam cairan logam yang tertampung dalam suatu cekungan yang disebut welding pool dan secara bersama-sama membentuk deposit logam lasan, cara seperti ini dinamakan Las Listrik atau SMAW (Shielded metal Arch welding)

Sambungan las adalah ikatan dua buah logam atau lebih yang terjadi karena adanya proses difusi dari logam tersebut. Proses difusi dalam sambungan las dapat dilakukan dengan kondisi padat maupun cair. Dalam terminologi las, kondisi padat disebut Solid state welding (SSW) atau Presure welding dan kondisi cair disebut Liquid state welding (LSW) atau Fusion welding.

Proses SSW biasanya dilakukan dengan tekanan sehingga proses ini disebut juga Presure welding Presure welding. Proses SSW memiliki beberapa kelebihan, diantaranya adalah dapat menyambung dua buah material atau lebih yang tidak sama, proses cepat, presisi, dan hampir tidak memiliki daerah terpengaruh panas (heat affected zone / HAZ). Namun demikian SSW juga mempunyai kelemahan yaitu persiapan sambungan dan prosesnya rumit, sehingga dibutuhkan ketelitihan sangat tinggi.

LSW merupakan proses las yang sangat populer di kalangan masyarakat kita, sambungan las terjadi karena adanya pencairan ujung kedua material yang disambung. Energi panas yang digunakan untuk mencairkan material berasal dari busur listrik, tahanan listrik, pembakaran gas, dan juga beberapa cara lain diantaranya adalah sinar laser, sinar electron, dan busur plasma. Penyambungan material dengan cara ini mempunyai persyaratan material harus sama, karena untuk mendapatkan sambungan yang sempurna suhu material harus sama, jika tidak proses penyambungan tidak akan terjadi. Kelebihan metode pengelasan ini adalah proses dan persiapan sambungan tidak rumit, beaya murah, pelaksanaannya mudah. Kelemahannya adalah memerlukan juru las yang terampil, terjadinya HAZ yang menyebabkan perubahan sifat bahan, dan ada potensi kecelakaan dan terganggunya kesehatan juru las.

Las SMAW

Las SMAW (shielded metal arc welding), atau las busur elektroda terbungkus sering disebut dengan nama las listrik. Las SMAW merupakan proses penyambungan dua buah keping logam yang sejenis atau lebih dengan mengunakan sumber panas dari listrik dengan  menggunakan elektroda terbungkus sebagai bahan tambah atau pengisi sehingga akan membentuk sambungan yang tetap. Prinsip kerja dari las SMAW ini yaitu saat ujung elektroda didekatkan pada benda kerja terjadi panas listrik (busur listrik) yang membuat antara benda kerja dengan ujung elektroda terbungkus tersebut mencair secara bersamaan. Dengan adanya pencairan ini maka kampuh pada lasan akan terisi oleh cairan logam dari elektroda dan logam induk yang mencair secara bersamaan. Elektroda sendiri merupakan kawat/logam yang terbungkus fluks. Fluks pada elektroda berfungsi sebagai pemantap busur dan juga sebagai sumber terak (slag) yang akan melindungi hasil las yang baru dari kontaminasi udara luar. 

Pada saat proses pengelasan berlangsung pemindahan logam dari elektroda tergantung dari besar kecilnya arus listrik yang digunakan. Apabila menggunakan arus yang besar maka butiran-butiran logam akan menjadi halus, tetapi sebaliknya apabila menggunakan arus yang yang kecil pemindahan logam dari elektroda akan menjadi lebih besar. 

Menurut Riswan Dwi Djatmiko, MPD pada Modul Teori Pengelasan Logam : 2008, secara umum dapat dikatakan bahwa mempunyai sifat mampu las tinggi bila pemindahan terjadi dengan butiran yang halus, sedangkan proses pemindahan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan juga oleh komposisi bahan pembungkus elektroda (fluks) yang digunakan.Dalam pengelasan menggunakan mesin las SMAW pemilihan elektroda juga menjadi hal penting untuk diperhatikan. Penggunaan elektroda disesuaikan dengan bahan yang akan dilas dan ketebalan benda kerja serta kuat arus yang digunakan harus sesuai dengan ketentuan agar menghasilkan mampu las yang baik.