Kalkulator Pengelasan - Arus, Tegangan & Masukan Panas

Kalkulator pengelasan

Kalkulator pengelasan memperkirakan arus, tegangan, kecepatan gerak, dan masukan panas yang diperlukan untuk las busur. Kalkulator ini menggunakan ketebalan material dan proses pengelasan yang dipakai. Alat ini mencakup empat proses umum: MIG (GMAW), TIG (GTAW), las elektroda terbungkus (SMAW), dan las kawat berinti fluks (FCAW).

Hasilnya adalah aturan praktis, bukan prosedur pengelasan tersertifikasi. Hasil tersebut berlaku untuk material tipis yang dilas dalam satu lintasan. Pada material yang lebih tebal, rumus yang digunakan berada di luar rentang validnya. Jika itu terjadi, kalkulator menampilkan peringatan, bukan angka, alih-alih menebak.

Cara kerja kalkulator

Masukkan ketebalan material dalam milimeter dan pilih proses pengelasan. Kalkulator menghitung arus yang direkomendasikan, lalu menentukan tegangan dan kecepatan gerak dari arus dan ketebalan tersebut. Arus juga dapat dimasukkan secara langsung. Dalam kasus itu, kalkulator bekerja mundur untuk memperkirakan ketebalan yang sesuai dengan proses tersebut, lalu menghitung parameter lainnya.

Rumus arus pengelasan

Arus meningkat secara linear seiring bertambahnya ketebalan. Lajunya berbeda menurut proses:

• MIG: $I = 40t$
• TIG: $I = 30t$
• Las elektroda terbungkus: $I = 35t$
• Las inti fluks: $I = 38t$

I adalah arus dalam ampere. t adalah ketebalan dalam milimeter.

Rumus tegangan pengelasan

Tegangan meningkat seiring arus:

• MIG: $V = 14 + \frac{I}{25}$
• TIG: $V = 10 + \frac{I}{40}$
• Las elektroda terbungkus: $V = 20 + \frac{I}{50}$
• Las inti fluks: $V = 22 + \frac{I}{30}$

V adalah tegangan dalam volt.

Rumus kecepatan gerak

Kecepatan gerak adalah laju perpindahan obor atau elektroda sepanjang sambungan, yang diukur dalam milimeter per menit. Nilainya menurun ketika material semakin tebal:

• MIG: $S = 300 - 20t$
• TIG: $S = 150 - 10t$
• Las elektroda terbungkus: $S = 200 - 15t$
• Las inti fluks: $S = 250 - 18t$

S adalah kecepatan gerak dalam milimeter per menit.

Rumus masukan panas

Masukan panas mengukur energi termal yang disalurkan per milimeter las, dalam kilojoule per milimeter (kJ/mm). AWS D1.1 dan ASME IX mendefinisikan masukan panas sebagai energi busur:

$Q = \frac{V \times I \times 60}{1000 \times S}$

V adalah tegangan, I adalah arus dalam ampere, dan S adalah kecepatan gerak dalam mm/menit.

Nilai kedua, yaitu masukan panas ISO, berasal dari EN ISO 1011-1. Nilai ini mengalikan energi busur dengan faktor efisiensi termal, k. Faktor ini adalah angka di bawah 1. Faktor tersebut memperkirakan seberapa banyak energi busur yang benar-benar masuk ke logam, bukan hilang sebagai radiasi atau percikan.

$Q_i = k \times Q$

$Q_i$ adalah masukan panas ISO dan k adalah faktor efisiensi termal.

k adalah 0,8 untuk pengelasan MIG, elektroda terbungkus, dan inti fluks. Nilainya 0,6 untuk TIG, karena busur TIG mentransfer lebih sedikit energinya ke logam dasar dibandingkan ketiga proses lainnya. Kode pengelasan berbeda dalam menentukan nilai mana yang disebut “masukan panas”. Gunakan nilai yang diwajibkan oleh kode yang berlaku.

Mengapa beberapa masukan tidak menghasilkan nilai

Rumus arus, tegangan, dan kecepatan gerak merupakan pendekatan linear. Rumus tersebut hanya berlaku untuk material tipis yang dilas dalam satu lintasan. Pengelasan busur nyata berlangsung pada masukan panas sekitar 0,5 hingga 5 kJ/mm. Di atas batas tersebut, tidak ada prosedur satu lintasan. Sambungan memerlukan beberapa lintasan, dan setiap lintasan harus tetap berada dalam rentang itu.

Kalkulator memeriksa hal ini. Jika kombinasi ketebalan dan proses memerlukan energi busur di atas 5 kJ/mm, kalkulator menampilkan peringatan, bukan angka. Hal yang sama dilakukan jika rumus menghasilkan kecepatan gerak nol atau kurang. Mengelas pada nilai yang tidak ditampilkan kalkulator dapat menyebabkan tembus las, distorsi berlebih, atau sambungan yang gagal dalam pemeriksaan.

Contoh perhitungan

Seorang tukang las menyambungkan pelat baja lunak setebal 5 mm dengan MIG.

1. Arus: 5 × 40 = 200 A
2. Tegangan: 14 + 200 / 25 = 22 V
3. Kecepatan gerak: 300 − 5 × 20 = 200 mm/menit
4. Energi busur (masukan panas AWS/ASME): (22 × 200 × 60) / (1000 × 200) = 1,32 kJ/mm
5. Masukan panas ISO: 0,8 × 1,32 = 1,06 kJ/mm

Kedua nilai tersebut berada dalam rentang 0,5–5 kJ/mm yang dapat dihasilkan oleh satu lintasan MIG, sehingga kalkulator memberikan hasil.

Bandingkan dengan baja setebal 10 mm yang dilas dengan cara yang sama. Rumusnya menghasilkan 400 A, 30 V, dan kecepatan gerak 100 mm/menit. Hasilnya adalah energi busur sebesar 7,2 kJ/mm, di atas batas 5 kJ/mm. Kalkulator menampilkan peringatan, bukan angka-angka tersebut. Pengelasan nyata pada baja 10 mm memerlukan beberapa lintasan berdasarkan prosedur yang telah dikualifikasi, bukan perkiraan satu lintasan.

Rentang arus dan ketebalan umum menurut proses

Rentang ini menggambarkan praktik umum di bengkel. Rumus kalkulator memperluas aturan linear yang sama pada setiap proses, terlepas dari batas mesin tertentu.

Pertanyaan yang sering diajukan

Apa yang dimaksud dengan masukan panas dalam pengelasan? Masukan panas adalah energi termal yang disalurkan per milimeter las, dalam kJ/mm. Nilai ini memengaruhi kedalaman penetrasi las, kecepatan pendinginan, dan seberapa besar struktur logam di sekitarnya berubah.

Apa perbedaan antara masukan panas AWS dan masukan panas ISO? Masukan panas AWS D1.1 dan ASME IX adalah energi busur: tegangan dikalikan arus dikalikan 60, lalu dibagi dengan 1000 dikalikan kecepatan gerak. Masukan panas ISO 1011-1 mengalikan nilai tersebut dengan faktor efisiensi termal, k. Faktornya adalah 0,6 untuk TIG dan 0,8 untuk ketiga proses lainnya. Hasilnya adalah angka yang lebih rendah dan lebih mencerminkan energi yang benar-benar diserap sambungan.

Mengapa kalkulator menampilkan peringatan, bukan hasil? Rumus tersebut merupakan aturan linear yang hanya berlaku untuk material tipis yang dilas dalam satu lintasan. Di atas energi busur sekitar 5 kJ/mm, atau ketika rumus menghasilkan kecepatan gerak nol atau kurang, tidak ada las satu lintasan yang sesuai dengan angka tersebut. Kalkulator tidak menampilkan hasil agar tidak memberikan angka yang keliru.

Dapatkah saya memasukkan arus, bukan ketebalan? Ya. Dengan memasukkan arus, kalkulator memperkirakan ketebalan yang sesuai dengan arus tersebut, lalu menghitung tegangan, kecepatan gerak, dan masukan panas dari sana.

Apakah rumus ini berlaku untuk aluminium? Rumus ini didasarkan pada praktik pengelasan baja. Aluminium menghantarkan panas lebih cepat daripada baja, sehingga umumnya memerlukan arus sekitar 30% lebih besar daripada baja dengan ketebalan yang sama, serta gas pelindung argon murni atau campuran argon-helium.

Apakah kalkulator ini dapat menggantikan spesifikasi prosedur pengelasan (WPS)? Tidak. Untuk pekerjaan yang diatur oleh kode, WPS yang telah dikualifikasi, diuji, dan didokumentasikan untuk sambungan serta material tertentu tetap menjadi acuan utama. Kalkulator ini memberikan titik awal untuk penyetelan awal, bukan prosedur tersertifikasi.

Referensi

1. American Welding Society. AWS D1.1/D1.1M Structural Welding Code — Steel.
2. International Organization for Standardization. EN ISO 1011-1, Recommendations for welding of metallic materials.
3. Jeffus, L. Welding: Principles and Applications, edisi ke-8. Cengage Learning, 2021.
4. TWI Ltd. “Calculating Heat Input.” twi-global.com.