WELDING ENGINEERING

Proses GTAW

WELDING TECHNOLOGY
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

DAFTAR ISI :
Pendahuluan GTAW
Prinsip Operasi GTAW
Peralatan GTAW
Elektroda & Shielding gas
Material & filler metal
Cacat las

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses SMAW

GTAW
(GAS TUNGSTEN ARC WELDING )

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Pendahuluan
GTAW merupakan salah satu proses las busur dengan
menggunakan elektroda tungsten noncumsumable.

Proses ini menggunakan gas pelindung (shielding gas), tanpa

menggunakan tekanan dan bisa menggunakan tambahan logam
pengisi (filler metal) atau tanpa logam pengisi.

Proses ini menghasilkan kualitas pengelasan yang tinggi,

sehingga banyak digunakan dalam industri aerospace, nuclear,
marine, petrochemical dan industri semi konduktor.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Pendahuluan
Banyak digunakan untuk pengelasan logam logam reaktif
seperti Aluminum, Magnesium dan Titanium.
Pada awal permulaan perang dunia ke II GTAW digunakan untuk
menggantikan metode riveting, dan gas pelindung yang
digunakan pertama kali adalah gas Helium, kerena hanya itu gas
mulia yang tersedia saat itu.
Proses ini umumnya menggunakan gas mulia (inert) sebagai
gas pelindung sehingga disebut sebagai TIG (Tungsten Inert
Gas). Akan tetapi karena gas pelindung campuran selain gas
inert juga dapat digunakan untuk aplikasi tertentu maka sering
juga disebut sebagai GTAW (Gas Tungsten Arc Welding).

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Prinsip Operasi

Gas Tungsten Arc Welding menggunakan

nonconsumable tungsten atau paduan tungsten sebagai
elektroda.
Gas pelindung dihembuskan melalui torch untuk
menghasilkan inert atmosphere yang melindungi
elektrode dan weld pool.
Busur listrik dihasilkan dari arus listrik yang melewati
elektrode

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Kelebihan Keterbatasan

Menawarkan pemakaian yang luas, Deposition rate atau kecepatan

(bisa diaplikasikan untuk logam pengisian lambat dari pada proses las
reaktif) dengan consumable elektrode.
Dapat di automatisasi Toleransi rendah terhadap adanya
contaminant pada base metal atau
Banyak digunakan untuk root pass filler metal.
agar dihasilkan penetrasi yang
sempurna. Lebih mahal
Dapat di aplikasikan pada semua Kemungkinan adanya defleksi busur
posisi pengelasan. Dan aplikasi atau magnetic arc blow lebih besar.
umumnya tidak terbatas. Jika pengelasan dilakukan di ruang
Bebas percikan atau spatter, hadirnya terbuka, hembusan udara akan
cacat las lebih sedikit mengganggu sistem perlindungan
yang diberikan oleh gas pelindung.
Dapat digunakan dengan atau tanpa
logam pengisi (filler metal)
Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT
 Proses GTAW

Peralatan
1. TORCH
berfungsi menahan/mengunci elektroda yang mengalirkan
arus agar tidak jatuh dan mengalirkan gas pelindung ke
daerah weld pool

Torch didesain untuk mengakomodasi beberapa ukuran dari

elektrode dan ukuran nozel.

Dipilih berdasarkan kapasitas maksimum arus pengelasan

yang dapat digunakan tanpa oeverheating.

Umumnya torch untuk pengelasan manual di desain dengan

sudut antara elektrode dengan handle sebesar 120o torch
juga tersedia untuk sudut yang bisa di atur
Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT
 Proses GTAW

Peralatan

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
Macam-macam Torch
Gas Cooled Torch
Gas cooled torch sering juga disebut sebagai air cooled torch
Sistem pendinginan dilakukan oleh adanya aliran gas pelindung yang
melewati torch
Terbatas pada arus maksimum sekitar 200 A
Water Cooled Torch
Sistem pendinginan dilakukan karena adanya aliran air secara
kontinyu melewati passageways pada holder/handle.
Air pendingin masuk ke torch melewati inlet hose, dan bersirkulasi di
dalam torch kemudian keluar melalui outlet hose.
Di rancang untuk kapasitar arus pengelasan yang lebih tinggi dari gas
cooled torch, antara 300 A-500 A

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
Gas Cooled Torch

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
Water Cooled Torch

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
Range Arus Pengelasan berdasarkan Ukuran Torch

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
Komponen-komponen Torch
Collets
Merupakan penjepit/penahan elektrode di dalam torch, sering juga
disebut chucks.
Terbuat dari paduan tembaga
Nozzles
Gas pelindung diarahkan ke area weld pool oleh nozel
Terbuat dari bahan tahan panas (umumnya keramik) dengan berbagai
macam bentuk, diameter dan panjang.
Ceramic nozzles (lebih murah) dan Fused quartz nozzles (transparan
bisa melihat arc dengan jelas).
Pemilihan ukuran nozel harus disesuaikan dengan besarnya arus
yang digunakan dan flow rate gas pelindung.
Ukuran nozel yang lebih besar harus dipilih jika menggunakan flow
rate tinggi, untuk mengurangi turbulensi yang akan mengurangi
keefektifan gas pelindung dalam melindungi weld zone.
Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT
 Proses GTAW

Peralatan

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
Macam-macam Ukuran Elektrode dan Nozzle

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
Komponen-komponen Torch
Gas Lens
Merupakan alat yang berfungsi agar aliran gas pelindung berbentuk
laminar.
Berisi porous barrier diffuser (penghalang berpori)
Memungkinkan elektrode keluar lebih panjang sehingga
mempermudah welder untuk menjangkau lokasi pengelasan yang
agak sulit seprti pojokan dari sambungan.
Electrode
Tungsten murni dan tungsten paduan dapat digunakan sebagai
elektrode
Tungsten elektrode tidak terkonsumsi jika pengelasan dilakukan
secara benar memiliki temperatur cair sekitar 3410oC
Penggunaan arus pengelasan yang tidak sesuai dengan diameter
elektrode akan mengakibatkan ujung elektrode akan mencair.
DCEP mengharuskan penggunaan diameter elektrode yang lebih
besar.
Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT
 Proses GTAW

Peralatan
Klasifikasi Electrode
Dikelompokkan berdasarkan komposisi kimia elektrode
dengan kodifikasi warna
a) Electrode EWP (Pure Tungsten Electrode)
Kandungan tungsten minimum 99,5%
Kapasitas arus maksimum lebih rendah daripada paduan tungsten.
Menghasilkan busur yang stabil jika menggunakan arus AC.
Penggunaan arus DC juga bisa akan tetapi inisiasi dan stabilitas
busur kurang baik
Umumnya digunakan untuk pengelasan Aluminum dan paduan
Magnesium.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
b) Electrode EWTh (Tungsten Electrode Paduan Oksida
Thorium atau thoria ThO2)

Dapat digunakan dengan kapasitas arus pengelasan 20% lebih besar

daripada tungsten murni.
Tersedia 2 macam yaitu EWTh-1 dan EWTh-2 yang mengandung
thoria 1% dan 2%.
Penyalaan busur awal lebih mudah daripada tungsten murni dan
tungsten electode paduan zirconia.
Cocok digunakan untuk arus DCEN, jarang digunakan pada arus AC
karen sulit untuk menjaga bentuk ujung lektrode agar tetap bulat.
Thorium adalah material low-radioactive, sehingga perlu diwaspadai
jika pemakaian sangat lama

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
c) Electrode EWCe (Tungsten Electrode Paduan Cerium CeO2)

Elektrode jenis ini banyak dikembangkan untuk menggantikan

elektrode tungsten paduan Thorium mengingat bahan tersebut adalah
low radioactive.
Tersedia EWCe-2 dengan kandungan Ceria atau Cerium Oxide CeO2
2%
Dapat digunakan pada arus AC, DCEP dan DCEN.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
d) Electrode EWLa (Tungsten Electrode Paduan Lanthanum
Oxide atau Lanthana La2O3)

Tersedia EWLa-1, EWLa-1,5, EWLa-2 dimana angka terakhir

menunjukkan kandungan Lanthanum Oxide.
Karakteristik mirip dengan EWCe
Semakin besar kandungan Lanthanum Oxide semakin stabil dan
mudah penyalaan busur awal dan semakin besar kapasitas arus
pengelasan.
Tidak cocok untuk arus AC

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
e) Electrode EWZr (Tungsten Electrode Paduan Zirconium
Oxide ZrO2)

Tersedia EWZr-1
Karakteristik berada di antara EWP dan EWTh.
Cocok atau lebih stabil untuk arus AC.
Kapasitas maksimum arus yang dapat digunakan mirip dengan EWTh.
Cocok untuk untuk pengelasan yang mempersyaratkan tidak adanya
kontaminasi tungsten pada logam las.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
f) Electrode EWG (Tungsten Electrode Paduan selain yang
telah disebutkan)

Umumnya dipadu dengan yttrium oxide atau

magnesium oxide

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
Kode Warna dan Macam-macam Paduan Elektrode Tungsten

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
Kode Warna dan Macam-macam Paduan Elektrode Tungsten

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW
Konfigurasi Ujung Tungsten Elektrode
Balling (ujung elektroda di bentuk setengah
bola atau hemispherical)
Ujung elektrode cocok di bentuk setengah bola
Jika menggunakan jenis arus AC dengan elektrode
tungsten murni dan tungsten paduan zirconia.
Ukuran tidak melebihi 1,5 kali diameter elektrode.

Tungsten elektrode paduan

thoria, ceria dan lanthana tidak
disarankan untuk dibentuk ujung
bulat karena tidak cocok untuk
arus AC, bentuk ujung yang
runcing akan lebih baik dalam
stabilitas busur.
Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT
 Proses GTAW

Peralatan
2. WIRE FEEDERS
merupakan komponen yang di desain untuk mengumpankan
filler metal pada automatic GTAW
Terdapat 2 macam sistem pengumpanan kawat cold wire
(room temperatur) dan hot wire (electrically preheated)
system.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
hot wire system tidak disarankan untuk pengelasan
aluminum dan tembaga karena tahanan listrik yang rendah
sehingga membutuhkan arus yang lebih besar untuk
memanaskannya.
Hot wire system umumnya diaplikasikan dengan
menggunakan shielding gas campuran 75% Helium dan 25%
Argon.
Kecepatan deposisi lebih tinggi dari pada sistem cold wire
karena bisa menggunakan kecepatan pengumpanan kawat
yang lebih cepat.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Peralatan
3. POWER SOURCES
Sumber daya bertipe constant current baik AC maupun DC
umumnya digunakan untuk proses GTAW.

dengan menggunakan arus DC elektrode dapat dihubungkan

pada salah satu terminal positif atau negatif.

pada umumnya DC elektrode negatif lebih baik dan umum

digunakan untuk pengelasan GTAW di bandingkan dengan
DCEP.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Karakteristik Jenis Arus pada Pengelasan GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Pulsed DC Welding (Pulsed Current)

Pulsed GTAW (GTAW-P)

merupakan modifikasi dari
jenis arus DC (DCEN) dimana
arus dibuat tidak menerus
(continous) yaitu dibuat
terputus putus (pulsed).
Bertujuan agar heat input lebih
rendah, cocok untuk material
yang sensitif terhadap heat
input.
Hasil penetrasi dan fusi las
lebih baik dari pada
menggunakan continous
current.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Pulsed DC Welding (Pulsed Current)

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung)

Gas pelindung berfungsi untuk melindungi elektrode dan logam las cair
dari kontaminasi atmosfer.

Dalam beberapa kasus, gas purging (infus gas) juga diperlukan untuk
melindungi bagian sisi lainnya dari oksidasi.

Gas purge ini berfungsi untuk meghasilkan kontur akar las yang uniform,
meminimalisisr undercut, dan pada beberapa kasus gas purge atau gas
backup dapat mengurangi crack dan porositi pada las.

Argon dan Helium adalah gas inert/mulia yang banyak digunakan sebagai
gas pelindung.
Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT
 Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung)

GAS ARGON
Argon adalah gas mulia monoatomic dengan berat molekul 40.

Argon yang digunakan untuk gas pelindung harus memiliki tingkat

kemurnian minimum 99,99% untuk logam logam non reaktif,
sedangkan untuk logam yang reaktif kemurnian harus mencapai
99,997%

Argon lebih banyak digunakan dibandingkan dengan Helium

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung)

KELEBIHAN GAS ARGON
Memberikan aksi pembersihan cleaning action saat
pengelasan pada aluminum dan magnesium
Biaya lebih murah dan lebih mudah didapatkan
Perlindugan maksimum walau laju aliran gas pelindung rendah
Penyalaan busur lebih mudah
Penetrasi tidak terlalu dalam sehingga dapat diaplikasikan
pada plat tipis (menghindari burn through)
Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT
 Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung)

GAS HELIUM
Adalah gas inert yang sangat ringan, dengan berat molekul 4.
Helium dengan tingkat kemurnian mencapai 99,99% jarang, sehingga
konsekuensi jika menggunakan gas ini adalah besar kemungkinan adanya
kontaminant.
Helium dapat mentransfer panas lebih tinggi daripada argon sehingga
cocok digunakan pada logam dengan konduktivitas panas yang tinggi.
Campuran antara argon dan helium bisa digunakan jika mengharapkan
hasil yang memiliki karakteristik diantara keduanya.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Shielding Gas (Gas Pelindung)

Efektif tidaknya gas pelindung sangat dipengaruhi oleh density gas.

Argon 10 x lebih berat daripada helium sehingga perlindungan

efektif akan lebih mudah didapat apabila menggunakan gas argon.
Jika menggunakan helium maka harus meningkatkan laju aliran gas
yang lebih tinggi antara 2x-3x lebih tinggi dari argon karena helium
lebih ringan.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Pemilihan Gas Pelindung

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Recomended Gas Flow Rate

Laju aliran gas pelindung tergantung ukuran nozzle dan
kondisi lingkungan (kecepatan angin).

Laju aliran yang dianjurkan untuk gas Argon antara 7-16 liter
per menit (L/min) atau 15-35 cubic per feet hour (cfh)

Untuk gas Helium antara 14-24 liter per menit (L/min) atau
30-50 cfh

Laju aliran yang terlalu besar dapat menyebabkan turbulensi

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT
 Proses GTAW

Backup Purge Gas (Infus Gas)

Sisi belakang dari plat yang dilas tidak terjangkau oleh gas
pelindung saat pengelasan root pass, sehingga perlu
dilindungi dengan mengalirkan gas purge atau di infus agar
terhindar dari kontaminasi atmosfer.

Gas yang digunakan sama dengan gas pelindung, bisa

menggunakan argon dan helium atau nitrogen juga bisa
digunakan dalampegelasan stainless steel, tembaga dan
tembaga paduan.
Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT
 Proses GTAW

Backup Purge Gas (Infus Gas)

Gas flow rate yang disarankan unruk backup purge antara
0,5-42 L/min (1-90 cfh).

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Technique Manual
GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Technique Manual GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Technique Manual GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Technique Manual GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Technique Manual GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Technique Manual GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Material
GTAW dapat digunakan untuk pengelasan logam-logam:

Beryllium
Baja karbon dan baja Tembaga paduan
paduan Besi Cor
Stainless Steel dan Nickel Paduan
Baja tahan panas Logam Refractory (Molybdenum,
Aluminum paduan Tantalum, Noibium dan Chromium)
da reaktif (Titanium, Zirconium dan
Magnesium paduan Hafnium)

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Filler Metal
Filler metal atau logam pengisi untuk GTAW tersedia untuk
pengelasan bermacam logam dan logam paduan.

dalam pemilihan filler metal diupayakan memiliki kesamaan

komposisi kimia walau tidak harus identik dengan base metal.

Filler metal GTAW tersedia dengan ukuran panjang umumnya

0,91 meter untuk pengelasan manual dengan diameter antara 0,5
mm sd 5 mm

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Filler Metal
Spesifikasi Filler Metal GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Cacat Las
Tungsten Inclusions
Cacat ini hanya ditemukan pada hasil pengelasan GTAW
Partikel tungsten yang berasal dari elektrode dapat
tertanam/terperangkap di dalam logam las ketika teknik las
GTAW yang dilakukan kurang benar
Desebabkan oleh kontak antara elektrode dengan logam las cair,
kontak filler metal dengan ujung elektrode dan arus pengelasan
yang melampaui batas kemampuan elektrode (arus yang tidak
sesuai dengan ukuran elektrode) extensi elektrode dari collet
terlalu panjang sehingga overheating.

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT

 Proses GTAW

Moh. Syaiful Amri, S.ST., MT