II Sambungan Las

BAB II SAMBUNGAN LAS A. Pend Pendah ahul ulua uan n Sambung Sambungan an las adalah adalah sebuah sebuah sambung sambungan an permanen permanen yang yang dihasilk dihasilkan an dengan dengan melebur ujung dua bagian untuk disatukan, dengan atau tanpa perlakuan tekanan dan bahan tambah. Panas yang dibutuhkan untuk menggabungkan bahan bisa dihasilkan dengan membakar gas (las gas) atau dengan busur listrik (las busur listrik). Penge Pengelas lasan an dala dalam m sebua sebuah h pabri pabrika kasi si adala adalah h sebu sebuah ah meto metode de alter alternat natif if untuk untuk mene menemp mpa a dan dan sebag sebagai ai pengg penggan anti ti untuk untuk samb sambun ungan gan baut baut dan dan kelin keling. g. Lasa Lasan n juga juga digun digunaka akan n untuk untuk perba perbaika ikan n mene menenga ngah h seper seperti ti untuk untuk menya menyatuk tukan an celah celah logam logam,, membangun kembali sebuah bagian kecil yang rusak seperti gigi roda gigi atau untuk memperbaiki sebuah permukaan yang usang seperti permukaan bantalan. B. Pros Proses es Peng Pengela elasan san Proses pengelasan secara luas dikelompokkan ke dalam dua kelompok: (1) proses pengelasan pengelasan yang menggunakan menggunakan panas panas saja misal las Fusion. (2) Proses pengelasan pengelasan yang menggunakan menggunakan gabungan panas dan penekanan penekanan misal las forge. C. Las Fus Fusio ion n Dalam las fusion, bagian yang akan disambungkan ditahan posisinya, sementara logam cair dimasukkan ke sambungan. Logam cair bisa berasal dari bagian logam yang akan disambung atau bahan tambah yang biasanya mempunyai komposisi dari logam induk. Permukaan sambungan menjadi lebih cair karena panas dari logam tambah cair  atau sumber lain. Ketika bahan cair mengeras, maka sambungan terbentuk. Las fusion, berdasrkan pada metode panas yang dihasilkan diklasifikasikan: 1. Las Termit 2. Las gas, gas, dan dan 3. Las Las bus busur ur list listri rik k D. Las Ter Termit mit Dalam Dalam las term termit it camp campur uran an oksida oksida besi besi dan dan alumu alumuniu nium m diseb disebut ut termi termitt adal adalah ah pembakaran dan oksida besi dan dikurangi ke besi molton. Besi cair dituangkan ke dalam cetakkan yang dibuat di sekeliling sambungan dan digabungkan dengan bagian yang akan di las. Pengembang Pengembangan an utama utama dari dari las termit adalah semua bagian bagian dari dari bagian yang akan di las dicairkan dicairkan pada waktu yang sama dan lasan akan dingin secara bersamaan. Ini menghasilkan sedikit masalah dengan tegangan residual. Ini adalah dasar dari proses pengecoran. Las termit sering digunakan dalam menyambungkan bagian besi dan baja yang terlalu besar untuk dibuat dalam satu bagian, seperti rel, rangka truk, rangka lokomotif, bagian bagian besar besar laian laian yang yang digunak digunakan an pada pada uap, untuk rangka rangka buritan buritan kapal, kapal, rangka rangka kemudi dan lain-lain. Di pabrik baja, las listrik termit dipakai untuk mengganti gigi roda gigi yang rusak, untuk mengelas leher baru pada rol dan pinion, dan untuk memperbaiki mata gunting yang rusak. E. Las gas Las terbentuk dengan menggunakan api dari sebuah oxy-assitilin atau gas hidrogen dari tungku lasan selama permukaan permukaan yang akan di las disiapkan. Panas yang yang heba hebatt pada pada keru kerucu cutt puti putih h api api mema memana nask skan an perm permuk ukaa aan n sete setemp mpat at ke titi titik k penggabungan sementara operator menggerakan alat las untuk mengisi lasan dengan logam. Sebuah flux digunakan untuk menghilangkan terak. Karena panas pada las gas rata-rata lamabat, maka las gas digunakan untuk bahan yang tipis. F. Las Las Busu Busurr list listri rik k Dalam las busur listrik pekerja mempersiapkan hal yang sama dengan las gas. Dalam las busur listrik logam pengisi dihasilkan oleh logam elektroda. Operator, dengan mata dan wajah terlindungi, menyalakan busur listrik dengan menyentuhkan logam kerja 53

Sambungan Las

54

dengan dengan elektrod elektroda. a. Logam Logam dasar dasar yang berada di aliran aliran busur busur meleleh meleleh,, membent membentuk uk kawah logam cair, seperti dipaksa keluar dari kawah oleh ledakan dari busur, seperti diperlihatkan gambar. Sebuah tekanan kecil terbentuk dalam logam dasar dan logam cair terletak disekeliling penekanan, yang disebut kawah busur. Terak disapu setelah sambungan dingin.

Gambar 2.1 Las Las busur busur tidak tidak meme memerl rluka ukan n pema pemana nasa san n awal awal logam logam dan dan karen karena a suhu suhu busur  busur  sangat tinggi, maka penyatuan logam hanya sekejap mata. Ada dua jenis las busur  berdasarkan jenis elektroda 1. Las Las busu busurr tanpa tanpa pelin pelindu dung ng 2. Las Las bus busur ur berpe berpelin lindu dung ng Keti Ketika ka sebu sebuah ah elek elektr trod oda a besa besarr atau atau bata batang ng pena penamb mbah ah digu diguna naka kan n untu untuk k pengelasan, maka itu disebut las busur tanpa pelindung . pelindung . Dalam hal ini, ini, penyimpan penyimpanan an logam logam lasa lasan n ketik ketika a panas panas akan akan meny menyera erap p oksige oksigen n dan dan nitrog nitrogen en dari dari atmos atmosfer fer.. Ini menu menurun runka kan n kekua kekuatan tan dari dari logam logam lasa lasan n dan menur menurun unkan kan kelia keliatan tan dan dan ketah ketahana anan n terhadap korosi. Dalam las busur berpelindung digunakan batang pengelasan yang dilapis bahan padat, terlihat pada gambar. Hasil proyeksi dari pelapisan terpusat pada aliran busur, yang melindung melindungii butiran butiran logam logam dari dari udara udara dan menceg mencegah ah penyera penyerapan pan oksigen oksigen dan nitrogen yang merugikan dalam jumlah besar. G. Las Tem Tempa pa Dalam las tempa, bagian yang akan disambung dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu yang seuai dalam dapur tinggi atau tempa kemudian di pukul dengan palu. Metode pengelas pengelasan an ini jarang jarang digunak digunakan an sekaran sekarang. g. Sebuah Sebuah las ketahan ketahanan an elektrik elektrik adalah adalah contoh las tempa. Dalam Dalam hal ini, ini, bagia bagian n yang yang akan akan disam disambun bung g ditek ditekan an bersa bersama maan an dan dan sebua sebuah h tegangan listrik dialirkan dari satu bagian ke bagian lain sampai logam dipanaskan ke temperat temperatur ur lumer lumer dari sambunga sambungan. n. Prinsip Prinsip pemakai pemakaian an panas panas dan tekanan, tekanan, secara secara bertahap bertahap dan terus terus menurus menurus,, dipakai dipakai pada pada proses proses titik, titik, kampuh, kampuh, proyeksi proyeksi dan las cahaya. cahaya . H. Jenis Sambungan Las Berikut adalah jenis sambungan las (1) Kampuh berhimpit berhimpit atau kampuh kampuh sudut (2) Kampuh Kampuh bilah bilah I. Kampuh Berhimpit Kampuh berhimpit atau kampuh sudut dihasilkan dengan menghimpitkan plat dan mengelas ujung dari plat. Penampang sudut biasanya segitiga. Kampuh sudut dapat berupa (a) Kampuh sudut lintang lintang tunggal tunggal (b) Kampuh sudut lintang lintang ganda ganda (c) Kampuh Kampuh sudut sudut parallel parallel

 Elemen Mesin

Sambungan Las

55

Gambar 2.2 Kampuh sudut diperlihatkan pada gambar. Sebuah kampuh sudut lintang single memiliki kekurangan kekurangan pada ujung plat yang tidak di las bentuknya bisa melengkung atau membengkok. J. Kampu ampuh h bil bilah ah Kampuh bilah diperoleh dengan meletakan ujung plat ke ujung plat lain, seperti diper diperlih lihatk atkan an gamb gambar. ar. Dalam Dalam kamp kampuh uh bilah bilah,, ujung ujung plat plat tidak tidak perlu perlu meny menyudu udutt jika jika ketebalan plat kurang dari 5 mm. dengan kata lain, jika ketebalan plat 5 mm sampai 12,5 mm, ujungnya harus disudutkan ke celah V atau U dan jika plat memiliki ketebalan di atas 12,5 mm harus dibentuk celah V atau U pada kedua sisi

Gambar 2.3 Kampuh bilah berupa (a) Kampuh bilah persegi (b) Kampuh bilah V tunggal (c) Kampuh bilah U tunggal (d) Kampuh bilah V tunggal (e) Kampuh bilah U ganda Jeni Jenis s lain lain dari dari kamp kampuh uh lasa lasan n adal adalah ah kamp kampuh uh sudu sudut, t, samb sambun unga gan n ujun ujung g dan dan sambungan T, diperlihatkan pada gambar. K. Simbol Simbol Dasar Dasar dalam dalam Penge Pengelasa lasan n Lambang dasar pada pengelasan berdasar pada IS: 813-1961, diperlihatkan pada table dibawah: Form of  Sectional Representation and S.No Weld Symbol 1

Fillet

2

Square butt

3

Single-V butt

4

Double-V butt

5

Single-U butt

6

Double-U butt

7

Single bevel butt

8

Double bevel Butt

 Elemen Mesin

Sambungan Las

9

Single-J butt

10

Double J butt

11

Bead (adge or  seal)

12

Stud

13

Sealing run

14

Spot

15

Seam

56

L. Bagian dari Lambang Pengelasan Sebuah lambang pengelasan terdiri dari delapan unsur. 1. Garis aris ruju rujuka kan n 2. Panah 3. Lamb Lamban ang g dasar dasar penge pengelas lasan an 4. Ukur Ukuran an dan dan dat data a lain lain 5. Lamb Lamban ang g tamb tambah ahan an 6. Lamb Lamban ang g peng pengerj erjaa aan n akhir  akhir  7. Ekor   8. Spesifi Spesifikas kasi, i, Proses Proses dan dan rujukan rujukan lainnya. lainnya.

M. Lokasi Standar Standar dari dari bagian lambang lambang pengelasan pengelasan Bagian dari lambang pengelasan seharusnya memiliki lokasi standar yang berhubungan dengan lainnya. Tanda panah menunjukan lokasi pengelasan, lambang dasar dan ukuran diletakan pada satu sisi atau atau kedua kedua sisi sisi garis garis rujukan. rujukan. Keterangan Keterangan symbol symbol diletak diletakan an di ekor tanda panah. Gambar 2.5 menunjukan lokasi standar dari lambang-lambang pengelasan pada sebuah gambar. Beberapa contoh dari lambang pengelasan pada sebuah gambar dapat dilihat pada table berikut ini.  N. Kekuatan sambungan las transverse fillet Sambung Sambungan an las transver transverse se fillet fillet direncan direncanakan akan untuk untuk kekuatan kekuatan tarik.pe tarik.perha rhatika tikan n sebuah sambungan las transverse fillet ganda seperti yang di tunjukan pada gambar 2.6 Untuk Untuk menentuk menentukan an kekuata kekuatan n sebuah sebuah sambun sambungan, gan, diasums diasumsikan ikan bagian bagian dari dari fillet fillet sebuah sebuah segitiga segitiga ABC dengan hypotens hypotensus us sudut sudut AC besarnya besarnya sama dengan dengan jumlah kedua sudut AB dan AC. Pada gambar 2.7 gambar fillet diperbesar. Panjang masingmasin masing g sisi sisi diseb disebut ut juga juga kaki kaki atau atau ukura ukuran n penge pengelas lasan an dan dan jarak jarak tegak tegak lurus lurus dari dari hypo hypottenu enuse bera erasal sal dari ari perpot potong ongan kaki aki (garis aris BD) dise isebut but jug juga thr throat oat thikness(ketebalan leher). Luas minimum area pengelasan diketahui pada throat bd, yang dihasilkan dari ketebalan leher dan panjang pengelasan. Jika t= ketebalan plat atau ukuran pengelasan, dan L = panjang pengelasan. Dari bangun ruang gambar 2.7

Ketebalan leher, BD = kaki X sin 45 0 =  Elemen Mesin

Sambungan Las

57

Luas minimum pengelasan atau luas leher, = ketebalan leher x panjang pengelasan



= Jika f 1 = beban tarik yang diijinkan untuk pengelasan besi  Kekuatan tarik dari sambungan fillet tunggal, P= Dan kekuatan tarik dari sambungan untuk fillet ganda,

Keterangan : dikarenakan lasan lebih lemah dari pada plat yang disebabkan terak dan lubang tiupan, karenanya elasan harus diperkuat dengan 10% dari tebal pelat. O. Kekuatan Kekuatan sambungan sambungan las paralel paralel fillet Sambungan las parallel fillet dibuat untuk tegangan geser. Kita telah bicarakan dalam pembahasan sebelumnya, luas minimum lasan: =

t ×l  2

Jika fs = tegangan geser yang diijinkan untuk pengelasan logam Tegangan geser dari sambungan untuk parallel fillet tunggal  P  =

t  ×l  2

×  f   s

Dan tegangan geser dari sambungan untuk parallel fillet ganda  P  =

2 × t  × l  2

×  f   s =

2 ⋅ t  ⋅ l  ⋅ f   s

Catatan: gabungan sambungan transverse dan parallel fillet seperti diperlihatkan diperlihatkan 1. Jika ada gabungan pada gambar 2.8(b), maka kekuatan dari sambungan didapat dari menjumlahkan kekuatan dari sambungan transverse dan parallel fillet. 2. Untuk memulai memulai dan dan menghentikan menghentikan rigi-rigi las, las, 12,5 mm harus harus ditambahkan ditambahkan pada pada panjang tiap sambungan yang dihasilkan dari persamaan di tas. 3. Untuk penguatan penguatan sambungan sambungan fillet, ukuran ukuran leher leher dapat diambil 0,85 t. Kekuatan Sambungan bilah a. Sambungan bilah dirancang untuk tarikan dan tekanan. Sebuah sambungan tu,pu V diperlihatkan gambar 2.9 (a) Untuk sambungan bilah, panjang kaki atau ukurannya sama dengan ketebalan leher  sama dengan ketebalan plat (t). Kekuatan tarik dari sambungan bilah  P  = t  ⋅ l  ⋅  f  t 

Dimana l = panjang lasan. Ini sama dengan lebar plat. Tegangan tarik untuk sambungan bilah V ganda  P  = ( t 1

+ t 2 ) l ×  f  t 

Dimana t1= Ketebalan leher pada bagian atas, dan t2 = ketebalan leher pada bagian bawah. Sebagai catatan ukuran dari lasan harus lebih dari ketebalan plat, tapi bias lebih tipis. Table berikut memperlihatkan ukuran lasan minimum yang dianjurkan. Kete Keteba bala lan n plat plat dalam alam Ukuran las minimum mm dalam mm 3-5 3 6-8 5 10-16 6 18-24 10 26-55 14 Over 38 20  Elemen Mesin

Sambungan Las

58

P. Tegang Tegangan an untuk untuk samb sambung ungan an las las Tega Tegang ngan an pada pada samb sambun unga gan n las sulit sulit untuk untuk diten ditentuk tukan an karen karena a varia variable ble dan dan parameter yang tidak dapat diprediksi seperti homogenitas dari logam lasan, tegangan thermal dalam lasan, perubahan fisik bahan yang disebabkan laju pendinginan yang tinggi dan lain-lain. Tegangan dapat dicari dengan asumsi berikut: 1. Beban yang didistribusikan didistribusikan merata sepanjang sepanjang panjang panjang lasan; lasan; dan dan 2. Teganga Tegangan n yang terseba tersebarr merata merata di bagian bagian efektif. efektif. Table Table berikut berikut memperl memperlihat ihatkan kan teganga tegangan n untuk untuk sambun sambungan gan las untuk untuk menyam menyambung bung logam besi dengan elektroda baja menengah dibawah beban konstan dan kelelahan atau beban terbalik. Elektroda tak Elektroda terbungkus terbungkus Jenis Lasan Beban Beban Beban Beban konstan lelah konstan lelah 2 2 2 kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm2 1. Sambungan 790 210 210 350 fillet (semua jenis) 2. Sambungan bilah 900 350 1100 550 Tarikan 1000 350 1250 550 Tekanan 550 210 700 350 Geseran 9.19 Faktor Konsentrasi Tegangan untuk Sambungan Las Penguatan yang dilengkapi untuk menghasilkan konsentrasi tegangan pada titik temu sambungan dan logam induk. Ketika bagian diberikan pembebanan kelelahan, faktor  konsentrasi tegangan diberikan pada tabel berikut. Faktor  Jenis Sambungan konsentrasi tegangan Sambunga ngan n bilah bilah yang yang 1,2 1. Sambu diperkuat 1,5 2. Sambu Sambunga ngan n transv transvers erse e fillet fillet 2,7 3. Ujun Ujung g sam sambung bungan an para parale lell 2,0 fillet 4. Sambungan T tumpu dengan ujung tajam Catatan : Untuk baban statis dan jenis sambungan apapun, faktor konsentrasi tegangan adalah 1,0. Jika t = t = Ketebalan dari plat atau ukuran dari lasan, dan l = l = Panjang dari lasan dari luas bidang pada gambar 2.7 Ketebalan rongga, ∴ Minimum

=  Leg  × sin 45 o =

t  2

area of the weld or throat area,

= ketebalan =

 BD  BD

rongga

× panjang 

lasan

t  ×l  2

Jika f i i  = Allowable tensile stress for weld metal ∴ Tensile strength of the joint for single fillet  P  =

t ×l  2

× f i

And tensile strength of the joint for double fillet,  P  =

 Elemen Mesin

2 × t  × l  2

×  f  i =

2 × t  × l  × f  i

Sambungan Las =

59

t ×l  2

Jika f s = Allowable shear stress for the weld metal ∴Shear strength of joint for single parallel fillet,  P  =  P  =

t  ×l 

×  f   s 2 2 × t  × l 

2

×  f   s =

2 × t  × l  × f   s

Tensile strength for double- V butt V butt joint,  P  = ( t 1

+ t 2 ) l ×  f  t 

Dimana t 1 = throat thickness at the top t 2  2  = throat thickness at the bottom Thickness of plate in Minimum size of weld in mm mm 3-5 3 6-8 5 10 - 16 6 18 - 24 10 26 - 55 14 Over 38 20

Bare electrode

Type of Weld

Covered electrode Steady Fatigue Steady Fatigue load load load load 2 2 2 kg/cm kg/cm kg/cm kg/cm2 790 210 210 350

1. Fillet welds (all types) 2. Butt 900 welds 1.000 Tension 550 Compressio n Shear 

350 350 210

1.100 1.250 700

550 550 350

Stress Concentration Factor  1. Reinforced butt 1,2 weld 1,5 2. Toe Toe of tran transv sver erse se 2,7 fillet weld 2,0 3. End of parallel fillet weld 4. T-butt joint with sharp corner  Type of Joint

Contoh 1: Dua Dua buah buah plat plat leba lebarr 10 cm dan dan teba teball 1,25 1,25 cm disa disamb mbun ung g deng dengan an samb sambun unga gan n 2 transverse fillet ganda. Tegangan tarik maksimum tidak boleh lebih dari 700 kg/cm . Cari panjang pengelasan untuk beban statis dan dinamis. Diketahui: Lebar plat, b

=10

cm

Ketebalan plat,  Elemen Mesin

Sambungan Las

60

t  =1, 25 cm

Tegangan geser maksimum,   f  t 

= 700 kg/cm 2

Jawab: ∴ Beban maksimum yang dapat ditahan plat  P  = Luas

× Tegangan = b × t  ×  f  t  = 10 ×1,25 × 700 = 8.750 kg

Panjang dari las untuk beban statis Jika l = l = panjang dari las t = t = ukuran dari las = ketebalan plat = 1.25 cm Gunakan persamaan  P  = 2 × t  × l  ×  f  t  8.750 = 2 ×1,25 × l  × 700 8.750

l  =

2 ×1,25 × 700

= 7,07 cm

Penambahan 1,25 cm untuk awal dan akhir lasan ∴ l = l = 7,07 + 1,25 = 8,32 cm Panjang lasan untuk beban dinamis Dari tabel 2.6, faktor konsentrasi tegangan untuk sambungan fillet transverse adalah 1,5 Tegangan tarik yang diijinkan   f  t 

= 700 = 465 kg/cm

2

1,5

Gunakan persamaan  P  = 8750

=

l  =

2 × t × l ×  f  t  2 ×1,25 l  × 465 8.750 2 ×1,25 × 465

= 10,6 cm

Penambahan 1,25 cm, l = l = 10,6 + 1,25 = 11,85 cm Contoh 2: (Satuan SI). Sebuah plat lebar 100 mm dan tebal 12,5 mm dilas pada plat lain dengan las parallel fillet. Plat diberi beban 50 kN. Cari panjang lasan agar tegangan maksimum tidak lebih dari 56 N/mm 2. Sambungan berada pada pembebanan statis dan dibawah pembebanan kelelahan. Diketahui: Panjang plat = 100 mm Tebal plat, t = 12,5 mm Beban, P = 50 kN = 50 x 10 3 N Tegangan geser maksimum,   f   s

= 56 N/mm

2

Jawab: Gunakan persamaan  P  = l  =

=

2 × t  × l  ×  f   s

 P  2 × t  ×  f   s 50 ×10

2

2 ×12 ,5 × 56

= 50 ,5 mm

Tambahkan 12,5 mm untuk awal dan akhir pengelasan, maka l  = 50 ,5 +12 ,5

 Elemen Mesin

=

63 mm

Sambungan Las

61

Panjang Lasan untuk beban kelelahan Dari tabel 2.6, faktor konsentrasi tegangan untuk sambungan parallel fillet adalah 2,7 Tegangan geser yang diijinkan,   f   s

=

56 2,7

= 20 ,74

N/mm

2

Gunakan persamaan  P 

l  =

2 ×t  ×  f   s 50 ×10 2

=

2 ×12 ,5 ×20 ,74

=136

,4 mm

Tambahkan 12,5 mm, kita dapatkan l 

136 ,4

=

12 ,5

+

148 ,9 mm

=

Contoh 3: Sebuah plat lebar 7,5 cm dan tebal 1,25 cm digabungkan dengan plat lain dengan las transve transverse rse tunggal tunggal dan sebuah sebuah lasan lasan parallel parallel fillet fillet diperlih diperlihatka atkan n pada pada gambar gambar 2.10. 2.10. 2 2 Tegangan tarik dan geser maksimum masing-masing 700 kg/cm dan 560 kg/cm . cari panjang dari tiap parallel fillet jika sambungan dipasang unruk beban kelelahan dan statis. Diketahui: Lebar plat, b = 7,5 cm Tebal plat, t = 1,25 cm Tegangan tarik maksimum, f t t  = 700 kg/cm 2 Tegangan geser maksimum, f s = 560 kg./cm 2 Panjang lasan untuk lasan transverse, l 1

= 7,5 −1,25 = 6,25 cm

Jawab: Panjang tiap parallel fillet untuk pembebanan statis Beban maksimum yang dapat diterima plat  P  = b × t  ×  f  t 

= 7,5 ×1,25 × 700 = 6.562 ,5 kg Beban yang diterima las transverse tunggal,  P 1

= =

t  × l 1

×  f  t  2 1,25 × 6,25

2 867 ,5 kg = 3.867

700 × 700

Dan beban yang diterima las parallel fillet ganda,  P 2

= =

2 t l 2   f   s 2 ×1,25 × l 2

× 560 = 989 l 2 kg

Beban yang diterima sambungan,  P  =  P 1 +  P 2

6.562,5 = 3.867,5 + 989 l 2 l 2

=

6.562,5 − 3.867,5 989

= 2,73 cm

Tambahkan 1,25 cm, kita dapat l 2

= 2,73 +1, 25 = 3,98

atau 4 mm

Panjang tiap parallel fillet untuk beban kelelahan Dari tabel 2.6, faktor konsentrasi tegangan untuk lasan transverse 1,6 dan lasan parallel fillet adalah 2,7. Tegangan tarik yang diijinkan   f  t 

=

700 1,5

= 466 ,7

kg/cm

2

Tegangan geser yang diijinkan,  Elemen Mesin

Sambungan Las   f   s

=

560

62

= 207

2,7

,4 kg/cm

2

Beban yang diterima las transverse tunggal  P 1

= =

t  × l 1 2

×  f  t 

1,25 × 6,25 2

× 466 ,7

= 2.578 ,6 kg Dan beban yang diterima las parallel fillet ganda,  P 2

= =

2 t l 2   f   s 2 ×1,25 × l 2

× 207 ,4 = 366 ,6 l 2 kg

Beban yang diterima sambungan,  P  = P  1 + P  2 6.562 ,5 l 2

= 2.578 =

,6 + 366 ,6 l 2

6.562 ,5 − 2.578 ,6 366 ,6

=10 ,88

cm

Tambahkan 1,25 cm, kita dapat l 2 =10 ,88 +1, 25 =12 ,13

cm

Q. Beban Axial pada Profil Las Tidak Simetris Kadang profil tidak simetris seperti profil siku, profil T dan lain-lain. lain-lain. Sambungan pada ujung flens diberikan beban aksial seperti pada gambar 11. dalam kasus seperti ini, panjang lasan harus seimbang jumlah momen tahanan pada lasan terhadap sumbu gravitasi adalah nol. Jika la = Panjang lasan bagian atas Lb = Panjang lasan bagian bawah L = Total panjang lasan = la + lb P = Gaya aksial A = Jarak lasan atas dari sumbu gravitasi B = Jarak lasan bawah dari sumbu gravitasi S = tahanan yang diberikan lasan per satuan panjang

Momen lasan atas terhadap sumbu gravitasi

= l a × s × a

Dan momen lasan bawah terhadap sumbu gravitasi

= l b × s × a

Karena jumlah momen lasan terhadap sumbu gravitasi harus nol, maka

× s × a − l b × s × b = 0 Atau l a × a = l b × b l a

l = l = l a + l b dari persamaan (i) dan (ii), kita dapat l a

=

l b

=

(i) (ii)

l  × b a +b l  × b a +b

Contoh 4: Sebuah profil siku 20x15x1 cm dilas pada plat baja dengan las fillet seperti gambar 2.12. jika profil siku diberikan beban statis 2o T, cari panjang lasan pada bagian atas dan bawah. Tegangan geser yang diijinkan untuk beban statis diambil 750 kg/cm2. Diketahui: Tebal dari profil siku atau ukuran lasan, T = 1 cm  Elemen Mesin

Sambungan Las

63

Beban, P = 20 T = 20.000 kg Tegangan geser yang diijinkan,   f   s

= 750

2

kg/cm

Jawab: Panjang Lasan pada Bagian Atas dan Bawah Untuk lasan parallel fillet  P  = l  =

t  × l 

2

×  f   s

2 P  t  ×  f   s 2 × 20.000 000 1 × 75 750 0

=

= 37,7 cm

Atau l a + l b = 37,7 cm Sekarang kita cari posisi sumbu centroidal Jika b = jarak sumbu centroidal dari bagian bawah profil siku ( 20 −1) ×1 ×9,5 +15 ×1 ×0,5 b

=

19

= 5,53

a

= 20

+15

cm

- 5,53

= 14,47

cm

Gunakan persamaan l a

= =

l b

l × b a +b 37 ,7 × 5,53 20

= 10,42 cm

= l-l  l-l a = 37,7 −10,42 = 27,28 cm

R. Beban Beban Eksentr Eksentrik ik pada pada Sambunga Sambungan n Las Sebuah beban eksentrik mungkin diberikan pada sambungan las dalam banyak cara. Tegangan yang terjadi pada sambungan mungkin berbeda jenis atau sama jenis. Tegangan yang terjadi adalah gabungan dari beberapa jenis tegangan. Ketika tegangan geser geser dan dan bengk bengkok ok terja terjadi di terus terus mener menerus us pada pada sambu sambunga ngan n (liha (lihatt kasus kasus 1), maka maka tegangan maksimum adalah berikut: Tegangan normal maksimum,   f  t ( maksimum )

=

  f  b

2

+ 12

2

  f  b

+ 4 f  s2

Dan Tegangan geser maksimum,

 f  s ( maksimum) =

1 2

 f b2 + 4 f  s2

Dimana fs = Tegangan Bengkok, Fs = Tegangan geser  Ketika tegangan adalah sama jenis, maka gabungkan secara vektor (lihat kasus2) Dua kasus pembebanan eksentris: Kasus 1 Sebuah sambungan T menerima beban eksentrik P pada jarak e seperti pada gambar  2.13 Jika t = Ukuran lasan L = Panjang lasan Sambungan akan menerima tegangan geser langsung dan tegangan bengkok yang disebabkan oleh momen bending P x e. e. Kita tahu bahwa Luas leher,  A

=

t l  2

=

×2

(untuk  lasan fillet ganda)

2 t .l 

Tegangan geser pada lasan,   f   s

=

 P   A

=

 Elemen Mesin

 P  2 t .l 

Sambungan Las

64

Modulus logam lasan melalui leher lasan, t 

=

=

×

2

l 2

×2

6

(untuk  kedua sisi lasan)

t l 2 3 2

Tegangan bengkok,  f  b

= =

M   Z   P × e × 3 2 t l 2

Tegangan geser maksimum

 f  s ( m a k s i m u )m =

1 2

 f b2 + 4 f  s2

Kasus 2 Ketika sebuah sambungan sambungan las diberi beban eksentrik seperti pada gambar 2.14, 2 jenis tegangan terjadi Tegangan geser primer langsung, dan 1. 2. Tegangan geser yang disebabkan momen bengkok Jika P = Beban eksentrik e = keeksentrikanjarak perpendikular antara garis aksi dari beban dan pusat gravitasi (G) dari seksi leher atau fillet, l = l = Panjang lasan tunggal, dan t = t = ukuran lasan Tegangan geser primer atau langsung   f   s1

= =

 beban

=

 P 

luas leher   A  P   P  = tl  2 t × l  2× 2

     Luas area untuk  fillet tun ggal = t × l     2     Karena tegangan geser yang terjadi menyebabkan momen bending (M = Pe) pada seksi manapun adalah sesuai dengan jarak dari G, maka tegangan penyebab Pxe pada titik A sesuai ke AG (r) dan dengan sudut kanan to AG. Dengan kata lain,   f   s 2 r 2

=

  f   s

= konstan

r 

......(i)

Dimana  f  s 2 adalah tegangan geser maksimum pada jarak maksimum dan   f   s adalah tegangan geser pada jarak r. Pertimbangan sebuah bagian kecil dari lasan memiliki luas d Λ pada jarak r dari G. Tegangan geser pada bagain kecil ini, =   f    s × d Λ

Dan momen pada gaya geser terhadap G, d  sΛ

=   f   s × d Λ × r  =

  f   s 2 r 2

× d Λ × r 2

dari pers. (i)

Total momen tahanan seluruh area lasan

 Elemen Mesin

Sambungan Las

M  =  Pe =

65

  f   s 2

∫  r 

d Λ r 2

2

=

  f   s 2

=

  f   s 2

∫ d  r 

2

Λ

r 2

× I G

r 2

Dimana IG = Momen Inersia polar dari area leher terhadap G. Tegangan geser yang menyebabkan momen bengkok, tegangan geser sekunder.   f   s 2

=

M  × r 2

=

 I G

 P × e × r 2  I G

Untuk mencari resultan tegangan, tegangan geser primer dan sekunder digabungkan secara vektor. Resultan tegangan pada A,   f   sA

=

  f   s1

Dimana

θ

2

+  f   s 2 2 + 2  f   s12 × f  s 2 × cos θ   = sudut antara f s1 s1 dan f  s2  s2  dan

r 1

cos θ  =

r 2

Catatan: Momen inersia polar untuk luas leher A terhadap G didapat dari teori parallel axis.  I G

= 2[ I  e +  A 2 ]  Al 2   l 2   = 2 +  Ax 2  = 2 A +  x 2      12   12   α 

α 

Dimana A = Luas leher =

tl  2

L = Panjang lasan X = jarak perpendicular antar 2 sumbu paralel. S. Momen Momen Inersi Inersia a Polar Polar dari dari Lasan Lasan Berikut adalah tabel nilai momen inersia polar dari beberapa jenis lasan yang digunakan untuk beban eksentrik.

Contoh 5. (Satuan SI). Sebuah bracket menerima beban 15 kN pada lasannya seperti pada gambar 2.15 Carilah ukuran lasan yang dibutuhkan jika tegangan geser yang diijinkan tidak lebih dari 80 N/mm2. Diketahui: Beban, P = 15 kN = 15.000 N Tegangan geser yang diijinkan, Fs = 80 N/mm 2 Panjang lasan, l = 50 mm Eksentrisitas, e = 125 mm Jawab: Ukuran lasan Tegangan geser primer atau langsung,   f   s1

= =

 P   A

=

 P  tl 

2×  P 

2 t × l 

=

2 15.000 2 × t × 60

=

212 t 

 N/mm 2

Dari tabel 2.8, momen inersia polar lasan terhadap G,

 Elemen Mesin

Sambungan Las

t l (3b 2

=

 I G

66

+ l 2 )

6 t × 50(3 × 80

=

+ 50 2 )

2

(∴b = 80 mm)

6

181 1 .000 t mm 4 = 18

Radus maksimus pengelasan, 2

2

80    50   =      +      2     2   = 1600 + 625 = 4,7 mm Tegangan geser yang menyebabkan momen bengkok, tegangan geser sekunder,

r 2

=

  f   s 2

=

 P × e × r 2  I G

15.000 × 125 × 47 181.000t  r 1 25

cos θ  = dan cos

r 2

=

47

=

486 t 

 N/mm 2

= 0,532

gunakan persamaan

=

  f   sA

  f   s1

2

cos θ  +  f   s 2 2 + 2  f   s1 2 ×  f   s 2 × cos 2

80

2

212    486   212 486 =   × × 0,532    +    + 2 × t  t    t      t   

2

6400

=

t 2

=

390 39 0 .000 t 2 390 39 0 .000

6.400

t  =

61

= 61

= 7,8 mm

Contoh 6: Sebuah bracket menerima menerima beban 2.000 kg dilas seperti pada gambar  2.16 Hitung ukuran lasan jika tegangan geser yang bekerja tidak boleh lebih dari 800 kg/cm 2. Diketahui: Beban, P = 2.000 kg Tegangan geser yang bekerja, Fs = 800 kg/cm2 Jawab: Ukuran lasan (t) Ambil momen di ujung sebelah kiri,  x

= =

5t × 2 × 2,5 + 8t × 0 5t × 2 + 8t  25t  18t 

= 1,39 cm

Eksentrisitas, e

=

10

5-1 ,39

+

13 ,61 cm

=

Momen inersia terhadap sumbu X,  I  XX 

=

1 12

× t × 82 + 2 × 5t × 4 2

= 203 t  cm 4 Momen inersia terhadap sumbu Y,  I YY 

= 2×

t  × 5 12

= 49t  cm 4  Elemen Mesin

2

+ 2 × 5t × ( 2,5 −1,3) 2 + 8t  ×1,39 2

Sambungan Las

67

Momen inersia polar sambungan terhadap G,

=  I  XX  +  I YY  = 203t  + 49t  = 252t  cm 4

 I G

Radius maksimum lasan

=

r 2

4 r 1

cosθ  =

r 2

+ ( 5 − 1,39) 2 = 5,38 cm 5 − 1,39 = = 0,67 2

5,38

Tegangan geser primer atau tegangan geser langsung   f   s1

=

 P   A

= 2×

 P  tl 

2

+ 8t 

 P 

=

2 t × l  + 8t  2.000 000

=

2 × t × 5 + 8t 

=

132 132 ,6 t 

kg/cm 2

Tegangan geser yang menyebabkan momen bengkok atau tegangan geser sekunder,   f   s 2

= =

 P × e × r 2  I G

2.000 × 13,61 × 5,38 252t 

=

58 585 5 t 

kg/cm 2

Gunakan persamaan   f   sA

=

  f   s1

2

cos θ  +  f   s 2 2 + 2  f   s1 2 ×  f   s 2 × cos 2

800 80 0

2

2

132,6    585   132 132 ,6 585 585 =   × × 0,67    +    + 2 × t  t    t      t   

640 640 .00 000 0

=

t 2

=

t  =

464 46 4 .600 600 t 2 454 45 4 .600 600

640 64 0 .000 000

= 0,725

0,725 725

= 0,85 cm atau 8,5 mm

 Elemen Mesin