Deformasi pengelasan merupakan masalah umum dalam fabrikasi baja struktural dan konstruksi baja . Deformasi yang berlebihan dapat mempengaruhi keakuratan dimensi komponen baja, menimbulkan kesulitan selama perakitan dan pemasangan, dan mengurangi kinerja keseluruhan struktur baja yang telah selesai.

Dalam kasus yang parah, deformasi pengelasan juga dapat menimbulkan momen lentur tambahan, tegangan sekunder, dan masalah penyelarasan. Oleh karena itu, pengendalian distorsi pengelasan yang efektif merupakan bagian penting dari desain struktur baja, fabrikasi, dan manajemen kualitas.

Mengapa Terjadi Deformasi Pengelasan?

Selama pengelasan, baja di sekitar lasan dipanaskan dengan cepat dan kemudian didinginkan secara tidak merata. Ekspansi dan kontraksi termal yang tidak merata ini dapat menyebabkan:

• Deformasi sudut

• Penyusutan memanjang

• Penyusutan melintang

• Deformasi lentur

• Memutar

• Tekuk lokal

• Deviasi dimensi keseluruhan

Besarnya deformasi tergantung pada faktor-faktor seperti ketebalan pelat, ukuran las, masukan panas, desain sambungan, urutan pengelasan, kondisi pengekangan, dan sifat material.

Metode Pengendalian Deformasi Pengelasan

1. Kurangi Penampang Las

Ketika persyaratan kualitas las dan kekuatan struktural masih dapat dipenuhi, sudut alur dan celah akar harus dijaga sekecil mungkin.

Mengurangi jumlah logam las yang diendapkan membantu mengurangi masukan panas dan penyusutan pengelasan.

2. Kontrol Masukan Panas Pengelasan

Untuk baja yang sesuai dengan kekuatan luluh di bawah sekitar 345 MPa dan kemampuan pengerasan yang relatif rendah, masukan panas yang berlebihan harus dihindari.

Jika diizinkan oleh prosedur pengelasan yang berlaku, suhu pemanasan awal dan suhu interpass harus dikontrol dengan tepat.

Proses pengelasan dengan masukan panas rendah, seperti pengelasan berpelindung gas CO₂ , dapat membantu mengurangi deformasi termal.

Semua parameter pengelasan harus mematuhi prosedur pengelasan yang disetujui dan standar proyek yang berlaku.

3. Gunakan Pengelasan Multi-Pass untuk Pelat Tebal

Untuk pelat baja tebal, pengelasan multi-lintasan umumnya lebih disukai daripada pengelasan besar dalam sekali lintasan.

Pengelasan multi-pass memberikan kontrol distribusi panas yang lebih baik dan membantu mengurangi deformasi lokal yang berlebihan.

4. Gunakan Pengelasan Intermiten Jika Diizinkan

Untuk pengaku memanjang dan pengaku melintang, pengelasan intermiten dapat mengurangi jumlah total logam las dan masukan panas bila diizinkan oleh persyaratan desain struktural.

Namun, pengelasan kontinyu harus digunakan jika diperlukan oleh perhitungan struktural, persyaratan kelelahan, persyaratan penyegelan, atau spesifikasi proyek.

5. Terapkan Pengelasan Simetris

Jika kedua sisi sambungan dapat dijangkau, alur dua sisi yang simetris harus dipertimbangkan.

Untuk pengelasan multi-pass, lasan harus ditempatkan secara simetris di sekitar sumbu netral komponen bila memungkinkan.

Ini membantu menyeimbangkan penyusutan pengelasan dan mengurangi distorsi sudut.

6. Optimalkan Pengelasan T-Joint

Untuk sambungan T tebal atau sambungan salib, las alur mungkin lebih cocok dibandingkan las fillet konvensional berukuran besar.

Jika dirancang dengan benar, pengelasan alur dapat mengurangi volume logam las yang dibutuhkan sekaligus mempertahankan kekuatan sambungan yang diperlukan.

7. Gunakan Pra-Deformasi Sebelum Pengelasan

Deformasi pra-pengaturan atau terbalik dapat dilakukan sebelum pengelasan untuk mengkompensasi distorsi sudut yang diharapkan.

Setelah pengelasan dan pendinginan, komponen dapat kembali mendekati geometri yang diinginkan.

Metode ini biasa digunakan untuk balok baja, penampang H, pelat, dan komponen fabrikasi lainnya.

8. Biarkan Penyusutan Pengelasan

Kelonggaran dimensi dapat dimasukkan selama fabrikasi untuk mengkompensasi penyusutan memanjang dan melintang yang diharapkan.

Misalnya, bagian H yang dibuat mungkin memerlukan panjang tambahan untuk mengimbangi penyusutan las memanjang.

Tunjangan sebenarnya harus ditentukan berdasarkan:

• Dimensi komponen

• Ketebalan pelat

• Ukuran las

• Proses pengelasan

• Konfigurasi bersama

• Pengalaman fabrikasi

• Prosedur pengelasan yang disetujui

Daripada mengandalkan nilai tetap tunggal, tunjangan penyusutan harus diverifikasi berdasarkan kondisi produksi aktual.

9. Meningkatkan Kerataan Material dan Akurasi Perakitan

Untuk komponen baja yang panjang, puntiran seringkali dapat dikurangi dengan meningkatkan kerataan pelat baja dan keakuratan perakitan komponen.

Faktor penting meliputi:

• Sudut alur yang akurat

• Kesenjangan akar yang konsisten

• Penyelarasan anggota yang benar

• Penempatan las yang tepat

• Arah elektroda atau obor las yang akurat

• Parameter pengelasan yang konsisten

Mempertahankan kondisi pengelasan yang seragam di seluruh komponen membantu mengurangi deformasi memanjang dan sudut yang tidak merata.

10. Minimalkan Pengelasan yang Tidak Perlu

Selama desain struktural, pengelasan yang tidak perlu harus dihindari sebisa mungkin.

Bagian baja canai, komponen cetakan, atau profil standar dapat digunakan sebagai pengganti rakitan yang dilas berat jika diperlukan.

Mengurangi jumlah dan ukuran lasan dapat membantu:

• Mengurangi masukan panas pengelasan

• Minimalkan deformasi

• Mengurangi waktu fabrikasi

• Biaya koreksi lebih rendah

• Meningkatkan efisiensi produksi

11. Optimalkan Lokasi Pengelasan

Lasan harus diposisikan sedekat mungkin dengan sumbu netral atau garis tengah bagian tersebut.

Tata letak las yang simetris dapat mengurangi deformasi lentur yang disebabkan oleh penyusutan yang tidak seimbang.

Konsentrasi las juga harus dihindari karena jarak las yang berdekatan dapat menimbulkan akumulasi panas yang berlebihan dan distorsi lokal.

12. Gunakan Urutan Pengelasan yang Benar

Untuk komponen dengan banyak las, urutan pengelasan yang tepat sangat penting.

Tergantung pada desain komponen, metode yang sesuai dapat mencakup:

• Pengelasan simetris

• Pengelasan langkah mundur

• Lewati pengelasan

• Pengelasan segmen

• Pengelasan dari tengah menuju kedua ujungnya

Urutan yang terencana membantu mendistribusikan panas secara lebih merata dan mencegah deformasi terakumulasi dalam satu arah.

Pengendalian Deformasi Pengelasan dalam Produksi

Kurangi Jumlah Lasan

Desain struktural harus meminimalkan sambungan las yang tidak perlu.

Jika memungkinkan, bagian yang digulung atau komponen baja yang dibentuk dapat menggantikan bagian las yang difabrikasi, sehingga mengurangi jumlah pengaku dan sambungan las.

Hal ini secara signifikan dapat mengurangi deformasi pengelasan dan pekerjaan pelurusan selanjutnya.

Pilih Bentuk dan Ukuran Las yang Sesuai

Untuk sambungan butt pelat tebal, sambungan alur X mungkin memerlukan endapan logam las yang lebih sedikit dibandingkan sambungan alur V konvensional.

Mengurangi volume logam las membantu mengurangi:

• Masukan panas pengelasan

• Penyusutan melintang

• Deformasi sudut

• Stres sisa

Untuk sambungan T yang tidak memerlukan pengelasan besar untuk kekuatan struktural, ukuran minimum las fillet yang praktis harus dipilih sesuai dengan persyaratan desain yang berlaku.

Jika kondisi struktural memungkinkan, pengelasan terputus-putus juga dapat membantu mengurangi deformasi.

Optimalkan Desain Struktural

Deformasi pengelasan harus dipertimbangkan selama tahap desain struktural dan bukan hanya selama fabrikasi.

Untuk struktur pelat baja tipis, ketebalan pelat, jarak pengaku, dan ukuran las yang sesuai harus dipilih untuk meningkatkan stabilitas struktural dan mengurangi deformasi gelombang.

Konfigurasi struktur yang sederhana dan teratur umumnya lebih mudah untuk dibuat dan dikendalikan dibandingkan geometri las yang rumit dan tidak perlu.

Pengendalian Penyusutan Melintang dan Membujur

Pada banyak struktur yang dilas, penyusutan transversal bisa lebih signifikan dibandingkan penyusutan longitudinal.

Oleh karena itu, orientasi dan lokasi las harus dipertimbangkan dengan cermat selama desain.

Jika memungkinkan, pengelasan harus:

• Disusun secara simetris

• Terletak dekat dengan garis tengah bagian

• Hindari konsentrasi berlebihan

• Berorientasi untuk meminimalkan deformasi pada arah kritis

Langkah-langkah ini membantu mengurangi penyimpangan pembengkokan, puntiran, dan dimensi setelah pengelasan.

Koreksi Deformasi Pengelasan

Bahkan dengan tindakan pengendalian yang tepat, beberapa deformasi masih dapat terjadi.

Metode koreksi yang umum meliputi:

• Pelurusan mekanis

• Pelurusan panas terkontrol

• Koreksi pers

• Pelurusan api jika diizinkan

• Penyesuaian mekanis lokal

Pekerjaan koreksi harus dilakukan dengan hati-hati untuk menghindari kerusakan pada baja, menimbulkan retakan, atau mempengaruhi sifat material secara merugikan.

Kesimpulan

Pengendalian deformasi pengelasan yang efektif memerlukan koordinasi antara desain struktural, pengembangan prosedur pengelasan, fabrikasi, perakitan, urutan pengelasan, dan pemeriksaan kualitas.

Pendekatan yang paling efektif adalah mencegah deformasi berlebihan sebelum dan selama pengelasan daripada terlalu bergantung pada koreksi setelah fabrikasi.

Dengan mengontrol ukuran las, masukan panas, desain sambungan, urutan pengelasan, akurasi perakitan, dan tunjangan penyusutan, perakit baja dapat mencapai akurasi dimensi yang lebih tinggi, efisiensi pemasangan yang lebih baik, dan kinerja struktural yang lebih andal.