Memilih filler metal atau logam pengisi yang tepat adalah keputusan krusial dalam setiap proyek pengelasan. Kesalahan dalam pemilihan tidak hanya menghasilkan sambungan yang lemah, tetapi juga berisiko menyebabkan kegagalan struktur yang fatal dan kerugian biaya yang signifikan. Memilih logam pengisi yang benar memastikan kekuatan, durabilitas, dan integritas sambungan las, baik untuk proyek skala besar seperti konstruksi baja di Bali maupun fabrikasi presisi.
Cara memilih filler metal yang sesuai dengan material dasar dan proses las yang digunakan. Dengan memahami lima faktor kunci, Anda dapat memastikan setiap sambungan las memiliki kualitas dan kekuatan optimal.
Menurut American Welding Society (AWS), setiap klasifikasi filler metal memberikan informasi detail mengenai kekuatan tarik, posisi pengelasan, hingga jenis lapisan pelindung. Sebagai contoh, kode “E7018” menandakan elektroda dengan kekuatan tarik minimum 70.000 psi, cocok untuk semua posisi pengelasan, dan memiliki lapisan hidrogen rendah.
Apa Aturan Utama dalam Mencocokkan Filler Metal dengan Material Dasar?
Aturan utamanya adalah mencocokkan atau sedikit melebihi sifat mekanis dan komposisi kimia material dasar (base metal). Filler metal harus kompatibel untuk menciptakan sambungan yang homogen dan kuat, mencegah retak, serta memastikan kekuatan sambungan setara atau lebih kuat dari material yang dilas.
Kecocokan ini adalah fondasi dari pengelasan (welding) yang sukses. Dua properti utama yang harus menjadi fokus adalah:
Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Filler metal harus memiliki kekuatan tarik minimum yang setara atau sedikit lebih tinggi dari material dasar. Misalnya, untuk mengelas baja karbon rendah seperti ASTM A36 dengan kekuatan tarik sekitar 58.000-80.000 psi, Anda harus menggunakan filler metal seperti E60xx (60.000 psi) atau E70xx (70.000 psi). Menggunakan filler metal dengan kekuatan jauh lebih rendah (undermatching) akan menjadikan sambungan las sebagai titik terlemah.
Komposisi Kimia
Komposisi kimia antara filler metal dan material dasar harus serasi untuk menghindari masalah metalurgi seperti retak panas atau korosi. Contohnya, untuk mengelas stainless steel, digunakan filler metal seri 300 (seperti ER308L) yang mengandung kromium dan nikel untuk menjaga sifat tahan karatnya. Menggunakan filler metal baja karbon pada stainless steel akan menyebabkan karat pada area lasan.
Bagaimana Langkah-Langkah Memilih Filler Metal yang Tepat?
Proses pemilihan filler metal melibatkan identifikasi material dasar, penentuan proses las yang akan digunakan, pemahaman terhadap klasifikasi AWS, pertimbangan kondisi servis, dan analisis desain sambungan. Kelima langkah ini memastikan pemilihan yang sistematis dan akurat.
Berikut adalah langkah-langkah praktis yang bisa diikuti:
Identifikasi Material Dasar
Kenali jenis, grade, dan sifat material yang akan dilas. Apakah itu baja karbon, stainless steel, atau aluminium? Dapatkan informasi spesifik mengenai tegangan luluh (yield strength) dan kekuatan tariknya.
Tentukan Proses Las
Pilihan filler metal sangat bergantung pada proses las yang digunakan.
- SMAW (Shielded Metal Arc Welding): Menggunakan elektroda berlapis (contoh: E6013, E7018). Elektroda ini berfungsi sebagai filler metal sekaligus penghasil gas pelindung. Kunjungi laman SMAW (Shielded Metal Arc Welding) untuk detail lebih lanjut.
- GMAW/MIG (Gas Metal Arc Welding): Menggunakan kawat las solid atau flux-cored dalam bentuk gulungan (contoh: ER70S-6). Proses ini membutuhkan gas pelindung (shielding gas) eksternal. Pelajari lebih dalam di GMAW (MIG).
- GTAW/TIG (Gas Tungsten Arc Welding): Menggunakan batang filler (filler rod) yang diumpankan secara manual (contoh: ER70S-2, ER308L). Proses ini dikenal menghasilkan lasan yang sangat bersih. Informasi tambahan tersedia di GTAW (TIG).
Pahami Klasifikasi AWS
American Welding Society (AWS) menyediakan sistem klasifikasi elektroda yang universal. Memahami kode ini sangat penting.
- Untuk SMAW (Contoh: E7018):
- E: Elektroda
- 70: Kekuatan tarik minimum 70.000 psi
- 1: Posisi pengelasan (1 untuk semua posisi)
- 8: Jenis lapisan dan tipe arus (lapisan hidrogen rendah, arus AC/DCEP)
- Untuk GMAW/GTAW (Contoh: ER70S-6):
- ER: Elektroda atau Rod (bisa digunakan di GMAW atau GTAW)
- 70: Kekuatan tarik minimum 70.000 psi
- S: Solid (kawat padat)
- 6: Komposisi kimia (menunjukkan kandungan silikon dan mangan untuk deoksidasi)
Pertimbangkan Kondisi Servis
Di mana dan bagaimana struktur akan digunakan? Faktor-faktor seperti paparan suhu ekstrem (tinggi atau rendah), beban dinamis (getaran atau impak), dan lingkungan korosif harus dipertimbangkan. Untuk struktur yang menahan beban impak pada suhu rendah, filler metal dengan ketangguhan tinggi seperti E7018 sangat direkomendasikan.
Analisis Desain Sambungan dan Posisi Pengelasan
Desain sambungan las (welded joint) dan posisi pengelasan (datar, horizontal, vertikal, atau overhead) juga memengaruhi pilihan. Beberapa filler metal, seperti E6010, memiliki busur yang kuat dan penetrasi dalam, ideal untuk pengelasan akar (root pass). Sementara itu, filler metal berkode xx1x cocok untuk semua posisi, sedangkan xx2x hanya untuk posisi datar dan horizontal.
Apa Saja Pertimbangan Khusus dalam Memilih Filler Metal?
Pertimbangan khusus meliputi pengelasan material yang berbeda jenis (dissimilar metals), kebutuhan perlakuan panas pasca-pengelasan (Post-Weld Heat Treatment), dan kontrol tingkat hidrogen untuk material yang rentan retak. Pemilihan yang salah dalam kasus ini dapat menyebabkan kegagalan sambungan yang getas.
Pengelasan Dissimilar Metals
Mengelas dua logam yang berbeda, misalnya baja karbon ke stainless steel, memerlukan filler metal khusus. Aturan umumnya adalah menggunakan filler metal yang kompatibel dengan kedua material. Untuk kasus baja karbon ke stainless steel, filler metal tipe ER309 sering digunakan. Kandungan nikel dan kromium yang tinggi pada ER309 mampu mengakomodasi perbedaan komposisi dan mencegah pembentukan fasa getas pada sambungan.
Perlakuan Panas (PWHT)
Jika struktur memerlukan PWHT untuk menghilangkan tegangan sisa, filler metal yang dipilih harus mampu mempertahankan sifat mekanisnya setelah proses tersebut. Komposisi kimia filler metal, terutama elemen seperti kromium dan molibdenum, sangat memengaruhi kinerjanya pasca-PWHT.
Kontrol Hidrogen
Untuk pengelasan baja berkekuatan tinggi, baja tebal, atau baja yang rentan retak, penggunaan filler metal hidrogen rendah (low-hydrogen) adalah wajib. Elektroda seperti E7018 atau E7016 dirancang untuk meminimalkan jumlah hidrogen yang masuk ke dalam lasan, yang dapat menyebabkan retak dingin (hydrogen-induced cracking). Penyimpanan elektroda ini di dalam oven khusus juga sangat penting untuk menjaga kualitasnya.
Perbandingan Filler Metal Umum: E6013 vs. E7018 vs. ER70S-6
E6013 adalah elektroda serbaguna untuk pekerjaan ringan dengan penetrasi dangkal. E7018 adalah elektroda hidrogen rendah untuk pengelasan struktural yang membutuhkan kekuatan dan ketangguhan tinggi. ER70S-6 adalah kawat las untuk proses MIG/TIG yang ideal untuk produksi massal dengan hasil lasan bersih.
Berikut adalah tabel perbandingan ketiganya:
| Kriteria | E6013 (SMAW) | E7018 (SMAW) | ER70S-6 (GMAW/GTAW) |
| Proses Las | SMAW | SMAW | GMAW (MIG) & GTAW (TIG) |
| Kekuatan Tarik | 60.000 psi | 70.000 psi | 70.000 psi |
| Karakteristik Busur | Halus, stabil, penetrasi dangkal | Stabil, penetrasi sedang | Sangat stabil, minim percikan (spatter) |
| Jenis Lapisan | Rutil (Titanium Dioksida) | Basa, Hidrogen Rendah | Tidak ada (padat/solid) |
| Aplikasi Utama | Fabrikasi umum, baja tipis, pekerjaan non-struktural | Struktur baja berat, bejana tekan, perbaikan alat berat | Otomotif, manufaktur, pengelasan robotik, pipa |
| Kelebihan | Mudah digunakan, ideal untuk pemula, busur stabil di AC/DC. | Hasil las kuat & ulet, tahan retak, kualitas X-ray. | Kecepatan tinggi, efisien, hasil las bersih. |
| Kekurangan | Kekuatan lebih rendah, tidak untuk baja tebal. | Membutuhkan penyimpanan khusus (oven), terak sulit dibersihkan. | Membutuhkan gas pelindung eksternal, kurang portabel. |
Kesimpulan
Pemilihan filler metal yang tepat adalah perpaduan antara ilmu metalurgi dan pemahaman praktis di lapangan. Dengan mengikuti lima langkah kunci identifikasi material dasar, tentukan proses las, pahami klasifikasi AWS, pertimbangkan kondisi servis, dan analisis desain sambungan, Anda dapat secara signifikan meningkatkan kualitas dan keamanan hasil pengelasan.
Sebagai langkah selanjutnya, selalu rujuk pada Welding Procedure Specification (WPS) jika tersedia. Dokumen ini memberikan panduan pasti mengenai filler metal yang harus digunakan untuk aplikasi spesifik sesuai standar yang berlaku seperti AWS D1.1.
Untuk proyek fabrikasi umum menggunakan baja karbon dengan proses las SMAW, E6013 adalah pilihan yang aman dan mudah digunakan untuk pemula. Namun, untuk aplikasi struktur baja yang menuntut kekuatan tinggi, beralihlah ke E7018.