Shielded Metal Arc Welding (SMAW)

Shielded metal arc welding memiliki sebutan lain yaitu manual metal arc welding (MMAW) atau stick welding. Proses pengelasan ini dilakukan dengan menggoreskan atau menyalakan sebuah arc di antara logam terlapis (elektroda) dan benda kerja (base metal). Energi yang digunakan untuk mencairkan benda kerja dan elektroda adalah energi listrik. Arus listrik yang digunakan bisa DC maupun AC.

Gambar 1. Shielded Metal Arc Welding.

Shielded metal arc welding (SMAW) adalah proses pengelasan energi listrik yang paling umum di seluruh dunia dan telah digunakan sejak awal abad 20. Shielded metal arc welding menggunakan elektroda terlapisi dan tidak memerlukan gas pelindung eksternal. Lapisan elektroda menyediakan berbagai fungsi, dengan fungsi utama adalah membentuk gas pelindung yang melindungi las saat mengeras dan menjadi dingin. Elektroda SMAW juga dapat menghasilkan terak pelindung yang mengapung pada cairan las. SMAW cocok digunakan di bengkel atau lapangan. Penyedia daya SMAW relatif murah, mudah dibawa-bawa, dan cukup kuat.

Salah satu kelemahan dari proses SMAW adalah memerlukan keterampilan pengelas (welder) yang cukup tinggi. Produktivitas SMAW rendah, terutama karena prosesnya harus terus menerus dihentikan dan dimulai kembali ketika ganti elektroda. Elektroda SMAW menghasilkan gas pengelasan yang dapat membahayakan kesehatan baik bagi pengelas maupun personel di sekitarnya, khususnya di bengkel las. Tingkat kemungkinan cacat hasil pengelasan dengan SMAW sangat tinggi. Cacat pada SMAW seperti porositas, fusi tidak sempurna, terak yang terperangkap, dan bentuk manik yang buruk. Peluang untuk cacat lebih tinggi terjadi di lokasi awal dan akhir, sehingga pengelasan dengan banyak mulai dan berhenti lebih rentan terhadap cacat (karena ganti-ganti elektroda).

SMAW dapat digunakan pada semua logam biasa kecuali logam reaktif seperti titanium, yang sangat sensitif dan membutuhkan pelindung gas inert. Secara umum, ketebalan pelat minimum pada pengelasan SMAW adalah 1/8 inci. Meskipun dimungkinkan untuk mengelas pelat yang lebih tipis, keterampilan tukang las yang baik diperlukan untuk menghindari melelehnya pelat-pelat yang tipis. SMAW mampu menghasilkan las multipass sehingga tidak ada batas maksimum ketebalan pelat yang dapat dilas. Namun dengan ketebalan pelat yang besar, SMAW kurang ekonomis dan bisa diganti dengan proses pengelasan seperti FCAW atau SAW. SMAW dapat digunakan di semua posisi, tetapi tidak semua elektroda dapat digunakan di semua posisi.

Selain untuk membentuk gas pelindung, lapisan pada elektroda SMAW juga mempunyai berbagai fungsi lainnya. Seperti penambahan elemen paduan yang bisa menghasilkan mikrostruktur logam las yang diinginkan dan meningkatkan sifat mekanik logam las. Serbuk besi kadang ditambahkan untuk meningkatkan laju pengisian las. Beberapa terak hasil pengelasan juga bisa meningkatkan bentuk manik.

Hasil pengelasan dapat bervariasi tergantung pada jenis logam yang dilas, jenis dan ukuran elektroda, serta polaritas yang digunakan. SMAW biasanya menggunakan polaritas DCEP, yang menghasilkan kedalaman penetrasi yang baik. Tetapi beberapa elektroda dirancang untuk DCEN, yang menghasilkan lebih sedikit panas pada benda kerja dan laju cair elektroda yang lebih besar. Banyak elektroda juga dapat digunakan dengan arus AC, tetapi arus DC biasanya akan menghasilkan arc yang lebih stabil. Jumlah arus secara langsung memengaruhi laju pencairan elektroda dan pemanasan benda kerja.

Panjang arc yang menghasilkan transfer arc dan logam yang paling halus harus dipilih. Panjang arc yang berlebihan akan menghasilkan spatter (percikan) yang signifikan. Panjang arc yang berlebihan juga dapat mengurangi efektivitas gas pelindung, sehingga meningkatkan kontaminasi dan porositas logam. Panjang arc yang terlalu pendek dapat menyebabkan transfer short circuit dari logam pengisi, sehingga mengurangi pemanasan dan juga memicu percikan. Aturan umum yang dapat dipakai yaitu panjang arc harus sama dengan diameter kawat elektroda yang digunakan. Kecepatan travel memengaruhi heat input pada benda kerja dan ukuran las.

Selain variabel ampere, panjang arc, dan kecepatan travel; posisi elektroda terhadap benda kerja juga merupakan variabel penting. Ada dua sudut yang perlu dipertimbangkan (sudut kerja). Kedua sudut tersebut yaitu: (1) sudut antara elektroda dan benda kerja, (2) sudut travel.

Penetrasi penuh pada benda kerja yang relatif tipis bisa terjadi dengan bantuan celah sederhana di antara kedua benda kerja tersebut. Pada benda kerja yang lebih tebal, akan membutuhkan alur bersudut. Sudut alur yang terlalu sempit dapat menyebabkan cacat las seperti kurangnya fusi. Sudut alur yang terlalu besar memerlukan jumlah lasan yang banyak. Jumlah lasan yang banyak dapat meningkatkan waktu dan biaya pengelasan.

Keuntungan Shielded Metal Arc Welding (SMAW)

Kelebihan shielded metal arc welding antara lain:

• Bisa digunakan di mana saja cukup dengan membawa bermacam-macam elektroda.
• Sederhana.
• Murah.
• Portabel.
• Flux tersedia pada elektroda (tidak perlu membawa gas pelindung las, dll).
• Fleksibel.
• Bisa digunakan di tempat terpencil (pedalaman).
• Dengan elektroda yang tepat, bisa mengelas di semua posisi.
• Melalui beberapa kali pengelasan, tidak ada batasan untuk ketebalan maksimum yang dapat dilas.

Kekurangan Shielded Metal Arc Welding (SMAW)

Kelemahan shielded metal arc welding antara lain:

• Energi yang digunakan tinggi.
• Perlu dibuat groove pada benda kerja yang tebal.
• Ada sisa pemakaian elektroda (penggunaan efektif 60-70 % panjang elektroda).
• Proses lambat karena sering mengganti elektroda.
• Elektroda yang dibuang menjadi limbah.
• Membutuhkan keterampilan welder yang relatif tinggi.
• Pada bagian yang berganti elektroda, peluang cacat cukup tinggi.
• Ketidakmampuan untuk mengelas logam reaktif seperti titanium.
• Elektroda sensitif terhadap penyerapan air dan memerlukan penyimpanan khusus.

Pada proses pengelasan, material benda kerja dengan material filler (elektroda) harus sama. Jika materialnya berbeda, akan terbentuk material baru dan terjadi pergerakan unsur di dalam material. Benda kerja dengan material besi tuang menggunakan filler dengan kadar nikel yang tinggi (nickel base).

Aplikasi Shielded Metal Arc Welding

Shielded metal arc welding biasanya digunakan untuk mengelas material baja karbon dan besi tuang. Jenis pengelasan ini banyak digunakan di berbagai bidang industri.

Referensi

D. H. Phillips, 2016, Welding Engineering: an Introduction.