ELEMEN MESIN

FAKULTAS TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI - ELEMEN MESIN

Sambungan solder merupakan penyambungan dari logam ( besi, baja, tembaga, kuningan, seng dan baja paduan) dengan pewngkatan oleh bahan tambah yang dicairkan, dimana titik cair bahan tambah lebih rendah dari titik cair logam yang disambungkan.
Untuk sambungan yang membutuhkan kekuatan, kerapatan dan ketahanan terhadap korosi maka permukaan logam yang akan disolder harus benar-benar dibersihkan. Pada permukaan logam juga ditambahkan bahan pengalir untuk membantu pengaliran bahan tambah ke seluruh permukaan bidang yang dlsolder.

3.2 Jenis-jenis Solder

Berdasarkan cara penyambungan, penyolderan dikelompokkan menjadi dua jenis:
1. Penyolderan lunak : titik lebur bahan tambah 300 C
2. Penyolderan keras: titik lebur bahan tambah 720 C

3.2.1 Penyolderan Lunak (Patri)

Penyolderan lunak digunakan pada semua logam terutama untuk logam-logam tipis dengan beban ringan serta kedap udara dan air.
Contoh pemakaian:
- Pelat-pelat pendingin pada kendaraan
- Tangki air/minyak
- Wadah/kotak peralatan
- Instalasi pipa tekanan rendah
- Sambungan kabel
- Talang air dan tutup atap
- Penyambungan logam yang dilapisi seng

TABEL BAHAN TAMBAH PENYOLDERAN LUNAK

Jenis Bahan Tambah Penulisan Kandungan Pemakaian
Paduan Sn-Pb Sn50Pb(Sb) 60% Sn, 0,3% Antimon,sisanya Pb Penyolderan pada:
- Logam yang dilapisi seng
- Pelat-pelat tipis
- Peralatan elektronik
Paduan Pb-Sn PbSn35Sb 40% Sn, 0,2%Antimon, sisanya Pb Penyolderan pada:
- Pelat-pelat tipis
- Pendingin kendaraan
- industri perkakas
Paduan Sn-Zn dan
Cd-Zn SnZn10 85-92 % Sn dan
8-18 % Zn
Penyolderan pada aluminium dan paduannya
CdZn20 75-83 % Cd dan
17-25 % Zn

3.2.2 Penyolderan Keras

Penyolderan keras lebih sering digunakan untuk penyambungan pelat-pelat dari logam berat dan menerima beban yang besar.
Contoh pemakaian:
- Flens pada pipa
- Instalasi pipa tekanan besar
- Penyangga dan rangka kendaraan
- Tangki uap
- Peralatan dari logam keras
- Konstruksi dari alat-alat ringan

TABEL BAHAN TAMBAH PENYOLDERAN KERAS

Jenis Bahan Tambah Kandungan Pemakaian

CuZn46
53-55 % Cu, sisanya Zn Penyolderan pada:
- Instalasi pipa-pipa
- Konstruksi kendaraan

Ag15P 15 % Ag, 5 % P, sisanya Cu Penyolderan pada:
- Pelat-pelat,perpipaan,kawat
- Industri optic
- Peralatan mekanik yang kecil

Ag45Cd 45 % Ag, 20 % Cd, 18 % Cu, sisanya Sn Peyolderan pada:Logam-logam mulia dengan bahan seperti :
- perak (Ag)
- emas (Au)
- platina (Pt)

AlSiSn Minimal 72 % Al, 10-12 % Si, 8-12 % Sn, dan Cd, sisanya Cu dan Ni Penyolderan pada :
-Benda tuangan
- pelat, kawat
- profil aluminium dan paduannya

AlSi13
Minimal 72 % Al, 13 % Si, sisanya Cu,dan Ni Penyolderan pada konstruksi logam-logam ringan
Penyolderan pada konstruksi yang menggunakan baja,tuangan, juga baja temper

3.3 Bahan Pengalir ( Fluks).

Untuk memperoleh hasil penyambungan yang sempurnah maka permukaan logam yang akan disambung harus benar-benar bersih. Karat atau debu-debu pada permukaan logam akan menghambat aliran bahan tambah. Untuk memudahkan pengaliran bahan keseluruh permukaan penyambungan, digunakan bahan pengalir yang berfungsi menghilangkan karat dan memudahkan pengaliran bahan tambah. Bahan ini diberikan pada seluruh permukaan yang akan disolder.

TABEL BAHAN PENGALIR

Nama Pemakaian
Seng khlorida (air solder, pasta solder), asam garam,Resin Umum
Khusus untuk seng pada kelistrikan dan tangki
Penyolderan lunak
Suhu kerja sampai 1000 C, ditambah unsure P dan Si Penyolderan keras
Khlorida, bromide, Fluorida Khusus untuk aluminium dan paduannya

2.4 Teknik Penyolderan

Dalam dunia industri dikenal berbagai teknik penyolderan. Untuk menentukan teknik penyolderan yang dipakai, perlu memperhatikan hal-hal berikut:
- fungsi benda kerja
- bahan dari benda kerja
- jumlah.
Tetapi pada prinsipnya semua teknik dapat digunakan untuk penyolderan lunak dan penyolderan keras.
Macam Teknik Penyolderan
1. Penyolderan batang
2. Penyolderan busur api
3. Penyolderan celup
4. Penyolderan dalam oven
5. Penyolderan tahanan dan induksi
6. Penyolderan sinar.

1. Penyolderan Batang /Kawat
Penyolderan menggunakan bahan tambah (biasanya tembaga)berupa batang yang dipanaskan. Lebih sesuai untuk penyolderan lunak. Membutuhkan bahan pengalir, serta lebih sering untuk pekerjaan tunggal dengan bagian-bagian yang kecil.

2. Penyolderan Busur Api
Bahan tambah dicairkan dengan busur api dari peralatan solder atau gas asetilen. Membutuhkan bahan pengalir. Pemakaian pada penyolderan lunak dank eras, serta sesuai untuk pekerjaan tunggal.
3.Penyolderan Celup
Untuk penyolderan lunak atau keras. Bahan tambah dalam bentuk cair ditempatkan pada sebuah bak. Bisa juga bahan tambahnya berupa larutan garam yang dipanaskan. Logam yang akan disolder dicelupkan kedalam bak.
4. Penyolderan dalam Oven
Bagian logam yang akan disolder dipersiapkan, demikian pula bak garamnya. Kemudian dilewatkan kedalam oven yang memberi panas terus-menerus dengan pengurangan gas disekelilingnya, tanpa penambahan bahan pengalir.
5. Penyolderan Tahanan dan Induksi
Bagian bahan yang akan disolder bersama bahan tambah dan bahan pengalir dipanaskan dengan gulungan induksi listrik. Sangat sesuai dan menghemat waktu untuk pengerjaan masal dengan ban berjalan.
6. Penyolderan Sinar
Panas dipanaskan dari sinar lampu Halogen ( Daya sekitar 150-4000W) yang difokuskan lensa cekung. Daerah panas yang dihasilkan mencapai diameter 15 mm. Metode ini sangat cocok untuk penyolderan benda-benda teknik yang presisi dan peralatan listrik.

3.5 Keuntungan dan Kerugian sambungan solder

3.5.1 Keuntungan

1. Dapat menyambung dua buah logam yang berbeda.
2. Pada penyolderan lunak tidak merusak permukaan.
3. Tidak menghambat aliran listrik
4. Dibandingkan pengelingan, tidak ada pelubangan yang melemahkan konstruksi.
5. Umumnya kedap fluida
6. Pada pengerjaan masal, dapat dilakukan secara bersamaa.
7. Mampu menyambung pelat-pelat tipis.

3.5.2 Kerugian

1. Untuk penyolderan masal biaya lebih besar.(karena bahan tambah harus dicampur timah putih atau tembaga).
2. Bahan pengalir yang tersisa dapat menimbulkan korosi listri
3.6 Perhitungan Sambungan Solder

( 3 – 1 )
( 3 – 2 )
dengan F = gaya geser pada sambungan solder ( N ); b = lebar penyolderan ( mm ); l = panjang penyolderan ( mm ).

4.1 Defenisi

Pengelasan adalah proses penyambungan dua buah logam sejenis dengan cara memanaskan sampai suhu lebur tanpa atau dengan menggunakan bahan tambah.
4.2 Sumber panas pengelasan
1. Secara mekanik, misalnya dengan gesekan, pukulan, dan tekanan dari material yang akan disambung.
2. Dengan energi listrik, misalnya melalui busur listrik, tahanan listrik, dan pancaran electron.
3. Dengan gas, misalnya udara panas, argon, helium, dan hydrogen.

4.3 Proses-proses Pengelasan

Pemilihan jenis proses pengelasan tergantung pada konstruksi yang akan dilas, mutu yang ingin dicapai, bahan yang akan dilas, dan biaya. Umumnya proses pengelasan adalah fusi dan tekan. Proses fusi adalah dengan mencairkan setempat secara bersama antara material yang akan dilas dan bahan pengisi. Sedangkan proses tekan tidak memerlukan bahan pengisi.

4.3.1 Jenis-jenis Proses Pengelasan

1. Pengelasan Tempa
Benda kerja yang akan disambung dipanaskan sampai temperature dibawah temperature cairnya dan kemudian dilakukan penyambungan dengan tekanan/pukulan.
Contoh penerapan: penyambungan rantai, pipa, konstruksi mesin ringan,dan sebagainya.

2. Pengelasan Gas.
Benda kerja dipanaskan dengan menggunakan busur api yang dihasilkan oleh kombinasi gas-gas (gas alam, asetilen, oksigen-hidrogen, helium dan sebagainya). Contoh penerapan: tabung, pipa, konstruksi mesin.

3. Pengelasan Busur Listrik
Panas diperoleh dari loncatan bunga api listrik antara elektroda las (sekaligus berfungsi sebagai bahan pengisi) dan benda kerja. Transformator las diperlukan untuk menghasilkanarus kuat hingga 200 amper pada tegangan yang cukup rendah. Pada table berikut diberikan daftar kuat arus yang diperlukan.
TABEL 4.1 KUAT ARUS LISTRIK

Jenis Elektroda Diametr Elektroda
Ф 4 mm Ф 5 mm Ф 6 mm
Elektroda terbungkus tipis
Elektroda terbungkus tebal 125 A
170 A 150A
230 A 190 A
290 A

4. Las Tahanan Listrik
Pada prinsipnya panas ditimbulkan karena adanya tahanan listrik pada benda kerja. Kemudian setelah bagian dari benda kerja yang akan disambung pijar, dilakukan penyambungan dengan ditekan. Penerapan pengelasan ini hanya pada benda kerja yang dapat mengalirkan arus listrik dengan baik.

Jenis pengelasan yang termasuk las tahanan listrik sangat banyak diantaranya:
a. Las Titik ( spot welding)
Elektroda pengalir arus listrik terbuat dari tembaga atau paduan Cu+Mo yang dibagian dalamnya berongga untuk mengalirkan cairan pendingin. Las ini biasa digunakan untuk menyambung pelat-pelat yang tipis.

b. Las Tumpul
Pengelasan ini dilakukan dengan cara menyambungkan benda kerja kemudian dialiri arus listrik. Jenis material benda kerja harus sama, serta arus listrik yang dialirkan harus merata pada permukaan yang akan disambung.

4.4 Jenis-jenis Sambungan Las

1. Sambungan Temu (butt joint)
Butt joint digunakan untuk plat-palt rata dan tiang-tiang. Kemampuan butt joint untuk bebab statis maupun dinamis , lebih tinggi kekuatannya dari pad alas fillet, tetapi las butt biayanya lebih tinggi. Kapasitas beban dinamis dapat diperhitungkan dari kerapatan pengelasan dan pengerjaan finishing. Diagonal atau kemiringan pengelasan juga dapat menambah kapsitas beban statis. Untuk tebal plat sampai 4 mm, tanpa dibuat miring ujung-ujungnya, untuk tebal plat 5 mm s.d. 15 mm perlu dibuat kampuh V ( bersudut V, 60 ) dan untuk tebal plat 10 mm s.d. 30 mm perlu dibuat kampuh X, untuk tebal plat lebih besar lagi ujung-ujung plat dibuat kampuh U dobel U.

2. Sambungan Tee (T joint)

Tee joint biasanya berbentuk kampuh datar. Kekuatannya lebih kecil disbanding dengan butt joint untuk beban dinamis, yang terkuat adalah dengan menggunakan kampuh rongga, kemudian kampuh datar, dan yang terlemah adalah dengan menggunakan kampuh lengkung. Tebal kampuh ( a ) untuk jenis sambungan ini adalah tinggi dari penampang segi tiga dari kampuh.

3.Sambungan Sudut (corner joint)

Kekuatan dari sambungan ini lebih kecil dibanding dengan Tee joint.

4.Sambungan Tumpang (Lap joint)

Sambungan ini merupakan jenis sambungan yang paling lemah.

4.5 Keuntungan dan Kerugian Sambungan Las

4.5.1 Keuntungan

1. Konstruksi lebih ringan
2. Untuk komponen yang kecil dan jumlah produksi sedikit, waktu produksi akan lebih singkat dan biaya lebih murah.
3. Dapat menahan kebocoran
4. Proses cepat untuk produksi masal.

4.5.2 Kerugian

1. Untuk produksi masal biaya lebih tinggi
2. Kesulitan untuk mengetahui mutu las
3. Pengerjaannya memerlukan pengalaman khusus.
4. Memerlukan pengetahuan tentang bahan yang akan dilas.

4.6 Perhitungan Krekuatan Sambungan Las

1. Akibat Gaya Tarik/Tekan

Sambungan temu (butt joint) dengan kampuh V direncanakan untuk menahan tegangan tarik atau tekan yang terjadi karena gaya F.
Tegangan tarik atau tekan yang terjadi ( ):
……………………………..( 4-1)
dengan F = gaya tarik/tekan ( N ); A= luas penampang yang menahan beban ( mm )
…………………………..(4 – 2)
dengan a = tebal pengelasan ( mm )
l = panjang pengelasan ( mm

2. Akibat Gaya Geser

Sambungan las pada gambar diatas dimaksudkan untuk menahan tegangan geser akiabat dari gaya geser F. Bentuk pengelasannya las sudut dengan tebal las a adalah BD.
BC dengan BC= tebal plat

Teganga Geser yang terjadi ( ):
……………………………( 4 – 3 )