Pada dasarnya, proses pengelasan menggunakan busur listrik untuk menghasilkan panas untuk melelehkan bahan induk pada sambungan. Bahan pengisi terpisah yang dipasok sebagai elektroda habis pakai juga meleleh dan bergabung dengan bahan induk untuk membentuk kolam las cair. Saat pengelasan berlangsung di sepanjang sambungan, kolam las mengeras dengan menggabungkan induk dan logam las bersama-sama. Beberapa lintasan atau lintasan mungkin diperlukan untuk mengisi sambungan atau untuk membangun lasan ke ukuran desain.

Ada dua tipe pengelasan yang paling sering dipakai yaitu butt weld dan fillet weld

Butt Weld

Las butt adalah salah satu jenis desain sambungan las yang paling sederhana dan serbaguna. Sambungan dibentuk hanya dengan menempatkan dua potong logam ujung ke ujung dan kemudian dilas di sepanjang sambungan. Yang penting, dalam sambungan butt, permukaan benda kerja yang disambung berada pada bidang yang sama dan logam las tetap berada di dalam bidang permukaan. Dengan demikian, benda kerja hampir sejajar dan tidak tumpang tindih.

Tergantung pada ketebalan potongan logam, berbagai jenis alur dapat disiapkan. Persiapan alur juga disebut persiapan tepi las dan diperlukan untuk logam yang lebih tebal. Contoh jenis alur menurut bentuknya adalah alur V, alur J, dan alur U. Perubahan desain alur tergantung pada penetrasi penuh atau persyaratan las penetrasi parsial. Pengelasan alur dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis pengelasan – baik proses manual, mekanis, atau otomatis. Lembaran tipis biasanya dilas tanpa persiapan tepi las, sambungan seperti itu disebut sambungan butt persegi.

Analisis Tegangan

Gambar a menunjukkan las alur-V tunggal yang dibebani oleh gaya tarik F atau pembebanan kompresi, tegangan normal rata-rata adalah

σ = F/hl

di mana h adalah leher las dan l adalah panjang las, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Perhatikan bahwa nilai h tidak termasuk penguatan. Penguatan dapat diinginkan, tetapi agak bervariasi dan menghasilkan konsentrasi tegangan pada titik A dalam gambar. Jika beban kelelahan ada, itu adalah praktik yang baik untuk menggiling atau mematikan penguatan.

Tegangan rata-rata pada las butt akibat beban geser (gambar b) adalah

τ = F/hl

Fillet Weld

Las fillet adalah jenis las yang memiliki penampang segitiga kasar. Las fillet biasanya membutuhkan persiapan sambungan yang lebih sedikit daripada las alur, menjadikannya metode penyambungan yang sangat hemat biaya dan karena itu jauh lebih melimpah di industri pengelasan.

Sambungan las fillet jauh lebih sulit untuk dilas dan diperiksa secara volumetrik. Seringkali lasan yang dihasilkan lebih besar dari yang seharusnya atau bentuknya mungkin buruk yang dapat mempengaruhi kinerja.

Untuk mengatasi kesulitan ini, perancang perlu menentukan secara akurat ukuran tenggorokan yang paling tepat (atau panjang kaki atau memang keduanya persyaratan) dan personel pengelasan harus berusaha keras untuk mencapai ukuran desain yang ditentukan dengan hati-hati. Tukang las juga perlu cukup terlatih dan cukup terampil untuk mampu mempertahankan kualitas las yang dapat diterima, ukuran las dan tingkat pengerjaan yang paling tepat.

Analisis Tegangan

Gambar di atas mengilustrasikan tipikal las fillet melintang. Pada sudut gaya pada setiap pengelasan terdiri dari gaya normal Fn dan gaya geser Fs. Jumlah gaya dalam arah x dan y adalah

Fs =F sin θ

Fn = F cos θ

menggunakan rumus sinus dari segitiga ketebalan t dapat dirumuskan menjadi

t/sin45 = h/sin(180-45-θ) = h/(sin135-θ) = √2 h / (cos θ + sin θ)

sehingga t menjadi

t = h / (cos θ + sin θ)

Tegangan nominal pada sudut θ pada pengelasan, τ dan σ , adalah

τ = Fs / A = F sin θ (cos θ + sin θ) / hl = (F/hl) (sin θ cos2 θ + sin2 θ)

σ = Fn / A = F cos θ (cos θ + sin θ) / hl = (F/hl) (sin θ cos θ + cos2 θ)

Tegangan von mises σ’ pada sudut θ adalah

σ’ = (σ’ + 3τ2)1/2 = (F/hl) [ (sin θ cos θ + cos2 θ)2 + 3 (sin θ cos2 θ + sin2 θ)2 ]1/2

Untuk mendesain struktur yang kompleks dengan detail dan interaksi beban yang rumit seperti pada kasus pengelasan, salah satu cara yang paling umum digunakan untuk melakukan analisis baik untuk menghitung tegangan, defleksi, fatigue, atau mungkin fracture adalah menggunakan Finite Element Analysis (FEA). MSC Nastran adalah software FEA original pertama di dunia yang banyak sekali digunakan di berbagai industri, salah satunya untuk mendesain poros. Pelajari selengkapnya tentang MSC Nastran.