SUBMERGED ARC WELDING (SAW

SUBMERGED ARC WELDING (SAW)

SAW adalah salah satu jenis las listrik dengan proses memadukan material yang dilas dengan cara memanaskan dan mencairkan metal induk dan elektroda oleh busur listrik yang terletak diantara metal induk dan elektroda. Arus dan busur lelehan metal diselimuti (ditimbun) dengan butiran flux di atas daerah yang dilas.
SAW tidak membutuhkan tekanan dan bahan pengisi (filler metal) dipasok secara mekanis terus ke dalam busur lsitrik yang terbentuk diantara ujung filler elektroda dan metal induk yang ditimbun oleh fluks.Elektroda pada proses SAW terbuat dari metal padat (solid)

Perlindungan proses pengelasan ini dilakukan dengan :
1. Timbunan flux yang belum dan sedang mencair
2. Gas yang dihasilkan pada proses pengelasan
3. Terak / slag yang dihasilkan

FLUX sangat menentukan dalam :
1. Penyetabil busur las / welding arc stabilizer
2. Mengontrol properti mekanikal dan kimiawi hasil lasan
3. Mutu akhir lasan

Keunggulan SAW :
1. Dapat dioperasikan dengan arus tinggi hingga 2000 A / Hi current
2. Dapat dioperasikan dengan arus DC atau AC pada waktu bersamaan
3. Dapat dioperasikan menggunakan satu elektroda atau lebih secara bersamaan
Prinsip pengoperasian : Dengan memasukkan ujung dari solid filler metal yang dipasok secara mekanis pada gundukan fluks pada daerah yang akan dilas.
Penambahan flux berlangsung terus menerus di depan dan di sekitar ujung pasokan filler metal.
Panas yang timbul mengembangkan sebagian fluks dan mencairkan ujung elektroda bahan pengisi dan permukaan metal induk berdekatan, hingga menghasilkan welding pool (kawah lasan) yang berada di bawah flux yang mencair. Dalam kawah lasan yang mencair terjadi arus kisar (turbulensi) dan dengan pengaruh gravity, gelembung udara yang terbentuk tergusur ke arah permukaan dan fluks yang mencair mengapung ke atas kawah las yang mencair. Flux yang mencair dan akan membeku secara sempurna melindungi metal las dari udara luar.

5(lima)faktor yang perlu diperhatikan sebelum pengelasan SAW :
1. Komposisi kimia dan properti mekanikal lasan yang diharapkan
2. Ketebalan material yang akan dilas
3. Cara pengelasan
4. Posisi pengelasan yang dibuat
5. Frekuensi atau volume pengelasan yang diinginkan

SAW dapat dioperasikan dengan 3 cara :
1. Semi otomatik (filler dipasok dengan tangan welder)
2. Automatic (filler dipasok oleh mesin)
3. Dengan mesin (welding travel secara manual dan juga digunakan unruk elektroda diameter kecil).
SAW sangat baik dioperasikan secara otomatik dan dengan mesin untuk menghasilkan mutu, deposition rate yang tinggi.

Penggunaan arus bolak-balik (AC) pada elektroda majemuk akan mengurangi efek arc blow yang timbul pada elektroda tunggal. Hal ini disebabkan oleh medan magnet yang timbul pada tiap elektroda akan saling meniadakan satu sama lain sehingga akan mengatur bulir las lebih rapi.

Peralatan SAW :
1. Power supply
2. Electrode delivery system
3. Flux distribution system
4. Travel arrangement
5. Control system
6. Flux recovery (pemulung flux) sebagai pilihan
7. Positioning equipment (Alat pengarah) sebagai pilihan
Kabel pemasok arus harus menggunakan kabel arus tegangan tinggi 100 % duty cycle.
DC Voltage constant (CV) tersedia dalam model transformer rectifier motor generator antara 400 A s/d 1500 A
SAW semi-automatik umumnya menggunakan seumber tenaga listrik antara 300 s/d 600 A untuk penggunaan elektroda siameter 1.6, 2.0, dan 2.4 mm
Sumber tenaga DC di atas 1000 A sangat jarang digunakan karena akan menimbulkan arc blow yang kuat terutama pada penggunaan elektroda tunggal.

DC Voltage konstan (CV) merupakan self controlling, karena dapat dipakai untuk menjalankan pemasok elektroda secara konstan tanpa bantuan pengatur voltage dan amperage untuk mempertahankan kestabilan busur. CV akan menghasilkan kecepatan pasokan elektrode yang konstan.
Power source DC dengan konstan voltage sangat ideal untuk SAW.

DC Current kons1tan (CC) baik digunakan untuk GTAW, SMAW dan carbon arc gouging. CC tidak mempunyai self regulating seperti CV, sehingga penggunaannya akan membutuhkan pengatur Current Sensing Variable Wire Speed Control. Type pengontrol ini akan mengatur kecepatan pasokan elktroda apabila ada perubahan voltage. Voltage perlu dipantau untuk menjaga panjang busur tetap konstan.

Sumber tenaga kombinasi CV dan CC yaitu sumber tenaga yang dapat dirubah dari mode DC voltage konstan menjadi mode DC arus konstan. Kapasitas hingga 1500 A

Penggunaan pengelasan SAW dengan sumber tenaga AC voltage konstan ialah untuk pemakaian :
1. Arus tinggi
2. Elektrode majemuk (Tandem, triple, atau quarter)
3. Pengelasan dengan kampuh sempit (Narrow gap)
4. Untuk menghindari arc blow kalau terjadi

Methode pengendalian proses las SAW ada dua cara :
1. Pengendalian Digital
2. Pengendalian analog
Keuntungan utama dari sistem pengendali digital ialah dengan keakuratan hasil pengendalian.

Kekurangan pengendali digital dibanding pengendali analog :
1. Power source yang ada belum tentu sesuai, perlu modifikasi
2. Perawatan lebih sukar dibanding dengan type analog.
Bahan baku logam yang mampu dilas dengan SAW secara umum ialah semua material yang ada dipasar dewasa ini mulai dari baja karbon sederhana hingga logam nikel dan alloy yang rumit.
SAW tidak dipakai unutk root, FCAW bisa dipakai untuk root dengan:
Deposit rate SAW > FCAW
Slag SAW solid dan keras > FCAW

Fluk dalam SAW dapat berguna untuk 4M :
1. Melindungi metal yang mencair dari udara luar dengan menutupinya dengan slag yang sedang mencair
2. Membersihkan metal yang mencair
3. Memodifikasi komposisi metal lasan
4. Mempengaruhi pembentukan bulir las dan properti mekanikalnya.

Fluks adalah campuran komposisi mineral sesuai dengan formula penggunaanya yang berbentuk granular / butiran.
Berdasarkan metode pembuatan fluks dibedakan menjadi 3 :
1. Type dilebur dan menyatu (fusi) : fused tye
2. Type digabungkan / bonded type or agglomerated
3. Type dicampur secara mekanis / mechanical mixed

Variabel Pengoperasian yang penting pada SAW :
1. Welding amperage
2. Type of flux and particle distribution
3. Welding voltage
4. Welding speed
5. Electrode speed
6. Electrode extension
7. Type of electrode
8. Width and depth of the layer of flux

Advantages of SAW :
1. High deposition rate
2. Deep penetration possible
3. Appealing to welder – less smoke generated need eye protection
4. Low operater skill required
5. High Quality welds
6. Easily automated

Common SAW concern :
1. Weld discontinuties :
a. crack
b. porosity
c. slag
d. undercut
2. SAW welding problem
a. solidification cracking
b. hydrogen cracking
c. incomplete fusion
d. irregular wire feed
e. porosity

Disadvantages SAW :
1. Need to remove slag covering
2. Arc covered during welding – may result in incomplete penetration and / or of fusion due to improper tracking.
3. Posisi terbatas
4. Filler metal tertutup flux
5. Perlu waktu yang cukup untuk fit-up
6. Solidifation crack -> width to depth ratio

Cara mengurangi efek Arc Blow
1. Rubah dari DC ke AC
2. Perpendek Arc length
3. Kurangi welding current
4. Gunakan back step technique
5. Grounding work piece pada kedua sisi