DIKTATELEMEN MESIN(Sambungan Las)OLEH:DR.-ING.IR. PUTU M. SANTIKAJURUSAN TEKNIK INDUSTRIFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI INDONESIAJULI, 2007

DAFTAR ISIUMUMKEKUATAN DAN TEGANGAN IJINSAMBUNGANLASKELINGMUR- BAUTPIN DAN PASAKPEGASPOROS KOPLINGBANTALANRODA GIGIRANTAI DAN SABUK

3. SAMBUNGAN LAS3.1 PENDAHULUANSambungan las adalah sambungan antara dua logam dengan cara pemanasan, dengan atau tanpa logam pengisi. Sambungan terjadi pada kondisi logam dalam keadaan plastis atau leleh.Sambungan las banyak digunakan pada:Konstruksi baja, Ketel uap dan tangki, PermesinanKeunggulan dibandingkan dengan sambungan lainnya:Lebih murah dan lebih ringanTidak ada pengurangan luas penampangPermukaan sambungan bisa dibuat rataBahaya terhadap korosi kurangMudah perbersiahannyaTampak lebih bagusKekurangan:Hanya untuk logam sejenisTerjadi perubahan struktur material pada daerah HAZPengelasan dilapangan lebih sukar dari sambungan keling/bautSambungan Cendrung melengkung

3.2 BENTUK DAN JENIS SAMBUNGANBENTUK KAMPUH LAS:Bentuk kampuh las sangat ditentukan dari tebal pelat yang disambung serta besarnya beban yang diterima sambungan. Kampuh dibedakan menjadi kampuh: I, X, V, U serta Y, seperti gambar berikut:

JENIS SAMBUNGANSAMBUNGAN TUMPULSAMBUNGAN SIKUSAMBUNGAN KELILING

Kualitas Sambungan LasKualitas sambungan las ditentukan oleh:Memanfaatkan mampu las dari materialPersiapan dan pelaksanaan dikontrol oleh personil yang kompetenMetoda pengelasan disesuaikan dengan karakteristik dan tebal material serta bebanKesesuain antara logam pengisi dengan logam indukTukang las yang bersetifikat dan terawasiKualitas las di cek dengan metoda NDT Klasifikasi KualitasSambungan kelas IBila persyaratan 1 6 dipenuhi, dan pengelasan khusus untuk kekuatan dan kualitas material yang tinggi Sambungan kelas IIPersyaratan 1-5 dipenuhi, prosedur pengelasan normal untuk beban statis maupun dinamisSambungan kelas IIITidak ada persyaratan khusus dan sambungan tidak perlu di test

Dimensi:Sambungan tumpul: Tinggi sambungan a = tebal pelat S (pelat yang disambung sama tebalnya)Bila pelat yang disambung tebalnya berbeda, maka tebal las a = Smin.Panjang las pada umumnya diambil sama dengan lebas pelat, l (panjang las) = b (lebar pelat)Sambungan Siku: Tinggi sambungan a = tinggi segitiga logam pengisi, lihat gambarBila pelat yang disambung sama tebalnya, maka a 0,7.S 3mmBila pelat yang disambung tebalnya berbeda, maka tebal las a 0,7.Smin. 3mmPanjang las pada umumnya diambil sama dengan lebas pelat, l (panjang las) = b (lebar pelat)Sambungan KelilingDimensi sambungan diambil sama dengan sambungan siku

3.3 PERHITUNGAN KEKUATANPembebanan Tarik, Tekan atau GeserTegangan yang terjadi pada sambunganw = F/Aw (N/mm2)w = F/Aw (N/mm2)Sambungan kuat bilaw = F/Aw= F/ (a.l) wijin (N/mm2)w = F/Aw = F/ (a.l) wijin (N/mm2)Dimana:F = beban yang diterima sambungan (N)Aw = (a.l) = Luas sambungan las (mm)a = tinggi las (mm) dan; l =panjang sambungan (mm)wijin , wijin = tegangan ijin material sambungan (N/mm2)

Pembebanan LengkungTegangan lengkung wb yang terjadi pada sambunganwb = Mb/Ww wbijin (N/mm2)Mb = momen lengkung yang terjadi pada sambungan (Nmm)Ww = momen tahanan luas sambungan las (mm3) = 2.(1/6) a.h2 (untuk sambungan 2 sisi, gambar) = (D4 d4)/10.D (untuk sambungan poros )Untuk sambungan gabungan, maka berlaku: Ww = Iw/ y; Iw = Iw1 + Iw2 + Iw3 + ..Pembebanan GabunganBila beberapa tegangan normal bekerja sekaligus pada sambungan, maka tegangan normal maksimum adalah:wmax = [wb + t ( c ) ] wijin (N/mm2)Bila sekaligus bekerja tegangan normal dan geser, maka tegangan equivalent yang terjadi pada sambungan, adalah:wv = (w2 + w2) wijin (N/mm2)

Contoh Beban Gabungan Pada Elemen MesindanBeban lengkung dan geserBeban lengkung dan tekanArah tegangan pada sambungan siku

CONTOH SAMBUNGAN LAS PADA KONSTRUKSI BAJA

3.4 SAMBUNGAN LAS PADA KETEL UAP DAN TANGKI

Pada ketel uap dengan diameter dalam Di , tebalnya s dan panjang l, yang tekanannya pa (N/mm2), bekerja Gaya longitudinal: Fl = (/4)Di2.pa (N)Gaya radial : Fr = Di.l.pa (N). Pada penampang A-B, bekerja tegangan longitudinal (tarik): l = Fl / (.Di.s) = (Di2..pa) / (4.Di..s) = (Di.pa) / (4.s) Pada penampang C-D bekerja tegangan tangensial tarikt = Fr / (2.l.s) = (Di.l.pa) / (2.l.s) = (Di.pa) / (2.s)

3.5 SAMBUNGAN LAS KOMPONEN MESINKomponen mesin pada umumnya menerima beban dinamis, jadi dalam perhitungan kekuatan sedikit berbeda dengan konstruksi baja yang hanya menerima beban statis.Pembebanan Tarik, Tekan, Geser atau Lengkung. Perhitungan pada beban diatas sama dengan pada konstruksi baja

BEBAN TORSI/PUNTIRPada pembebanan torsi, sambungan akan menerima tegangan torsi, yaitu:w = Mt/Wwp wijin (N/mm2)Dimana:Mt = momen torsi yang terjadi pada sambungan (Nmm)Wwp = momen tahanan sambungan las (mm3)= (D4-d4)/(5.D)BEBAN GABUNGANBila beban gabungan terdiri dari beban normal (mis. Tarik dengan lengkung), maka perhitungan kekuatan sama seperti pada konstruksi bajaBila yang bekerja beban normal dan beban geser, maka perhitungan kekuatan adalah sebagai berikut:wv = (w2 + 2.w2) wijin (N/mm2)Dimana:wv = tegangan gabungan (N/mm2)wv = Tegangan geser pada sambungan (N/mm2)wijin = Tegangan ijin sambungan las (N/mm2)

TEGANGAN IJIN (IJIN)Tegangan ijin pada pembebanan dinamis pada komponen mesin adalah sebagai berikut:

wijin atau (wijin) = (D atau(D).b1.b2) / Sf (N/mm2)

Dimana:wijin atau (wijin) = masing-masing tegangan normal dan geser ijin sambungan las (N/mm2)b1 = faktor pelemahan sambungan (0,75 -1)b2 = faktor kualitas sambungan (kls I: b2 = 1; kls II: b2 = 0,8; kls III: b2 = 0,5)

3.6 LAS TITIKLas titik merupakan sambungan yang ekonomis dan sangat cocok untuk menyambung pelat-pelat tipis, terutama untuk produksi seri dan masal.Sambungan las titik dapat dibuat 1 lapis atau 2 lapis sambungan, sedangkan susunan titik las bervariasi seperti terlihat pada gambar disamping.

seriparalelzigzagTabel: dimensi sambungan

PERHITUNGAN KEKUATANUntuk perhitungan kekuatan, las titik dianggap sebagai baut dengan diameter d dan menerima beban Geser/potong. Tegangan geser yang terjadi adalah:w = F / (A1.n.m) w ijin (N/mm2)Dimana:F = gaya yang diterima sambunganA1 = diameter las titik (mm2) = (/4) d2d = diameter titik las = tebal pelat s (mm).Bila pelat yang disambung tebalnya berbeda, maka d 5.sminn = jumlah titik lasm = jumlah lapis sambungan w ijin = tegangan geser ijin sambungan (N/mm2)

CONTOH SOAL 1Sebuah dudukan bantalan dari suatu poros yang terbuat dari bahan St 50, mengalami patah. Poros tersebut kemudian direparasi dengan penyambungan las, dimensi dudukan bantalan seperti pada gambar disamping. Sambungan las yang digunakan adalah sambungan siku keliling dan tebalnya a = 5 mm. Sambungan kemudian mengalami perlakuan panas untuk menghilangkan tegangan sisa.

Buktikanlah apakah sambungan kuat menerima beban, bila gaya tumpuan pada bantalan F = 12 000 N, dan momen torsi yang diterima poros adalah Mt = 850 Nm (tarik-tarik dinamis)

Penyelesaian:Sambungan menerima beban lengkung dan torsi dinamis. Dibandingkan dengan beban lengkung dan torsi , mak beban geser dapat diabaikan. Dengan demikian maka tegangan yang terjadi pada sambungan adalah:vw = (bw2 + 2.wt2) (N/mm2)Tegangan lengkung bw yang terjadi:bw = Mb/Ww Mb = F . 30 mm = 12000N . 30 mm = 36 0000 Nmm = 36000 NcmWw = (D4 d4) / 10.D = (74 + 64)cm4 / 10.7 cm = 15,8 cm3bw = 36 000 Ncm/15,8 cm3 = 2278 N/cm2 = 22,78 N/mm2

Tegangan geser yang terjadi adalah:w = Mt/Wwp (N/mm2)Mt = 850 Nm = 85 000 NcmWwp = (D4-d4) / 5.D = (74 64) cm4 / 5.7 cm = 31,6 cm3, jadi w = 85 000 Ncm / 31,6 cm3 = 2690 N/cm2 = 26,9 (N/mm2)

Tegangan equivalent

vw = (22,82 N/mm2 + 2.26,92 N/mm2) = 44 N/mm2

Tegangan ijin sambungan:

wijin = (D .b1.b2) / Sf

Untuk bahan st 50, maka batas lelah

D adalah = 260 N/mm2; b1 = 0,88 dan b2 = 0,8; sf = 2

Jadiwijin = (260N/mm2 .0,88. 0,8) / 2 = 90 N/mm2

vw = 44 N/mm2 < wijin = 90 N/mm2

Sambungan kuat

CONTOH SOAL 2