ISI
A.
Pengertian Pematrian
Mematri atau menyolder merupakan
proses penyambungan logam, baik logam yang sama jenisnya ataupun yang berlainan
bahan penyambung. Bahan yang digunakan untuk menyolder dinamakan solder atau
patri. Cara penyambungan dilakukan melalui proses pemanasan dimana bahan
pengisi atau solder yang digunakan mempunyai titik lebur dibawah titik lebur
bahan dasar yang akan disambung atau dilekatakan. Bahan dasar yang disambung pada
proses itu tidak ikut melebur,sambungan terjadi hanya akibat perekatan bahan
solder pada bidang penyolderan. Untuk menghindari dan menghilangkan terjadinya
oksidasi, maka pada proses penyambungan digunakan bahan pembersih (fluks) atau
digunakan gas pelindung oksidasi.
Sambungan
patri digunakan terutama untuk mencegah kebocoran pada sambungan lipat. Selain
itu, juga digunakan untuk sambungan tumpang pada benda-benda kerja yang tidak
memerlukan kekuatan tarik yang besar.
B.
Peralatan Pematrian dan Keselamatan Kerja
1.Peralatan
Pematrian
Untuk mematri digunakan
berbagai peralatan diantaranya sebagai berikut:
a.Alat Pemanas atau Pembakar
Pada pematrian lunak, alat pemanas yang digunakan adalah baut
pematri. Baut pematri berfungsi sebagai alat untuk mencairkan solder. Sumber
panasnya diperoleh dari pembakaran arang ataupun tenaga listrik. Baut pematri
terdiri atas tiga bagian, yaitu tembaga pemanas, batang pemegang, dan gagang.
Sedangkan pada pematrian keras, alat pemanas yang biasa digunakan adalah nyala
api dari las oksi-asetilena.
b.Bahan Pembersih (Fluks)
Bahan pembersih (fluks) berfungsi untuk membersihkan bagian
yang akan dipatri sehingga timah patri dapat menempel dengan baik dan kuat.
Berbagai macam bahan pembersih yang dipakai pada sambungan patri dapat dalam
bentuk lapisan yang dibalutkan pada batang pengisi atau dapat dalam bentuk
serbuk atau pasta. Agar dapat menghasilkan sambungan yang baik, fluks-fluks
untuk pengelasan satu logam tidak boleh digunakan untuk logam lain. Untuk itu,
perlu diperhatikan hal berikut untuk memilih fluks diantaranya:
1) Jenis
logam yang akan disambung.
2) Jenis
proses penyambungan.
3) Suhu
penyambungan.
Penggunaan
fluks yang tepat sebagai berikut.
1) Fluks
harus dapat mengatasi oksida pada awal dan selama prose pematrian.
2) Fluks
dapat ditambah air murni hingga berbentuk pasta dan dapat dicatkan pada
permukaan yang akan disambung.
3) Pematrian
dilakukan saat fluks masih lembab.
4) Pemakaian
fluks dapat juga dilakukan dengan cara mencelupkan bahan tambah yang masih
panas pada fluks.
c.Bahan Pematri atau Solder
Bahan pematri berfungsi sebagai alat perekat.
Bahan pematri ada yang lunak da nada yang keras.
1) Bahan
Pematri Lunak
Bahan pematri lunak terbuat dari
timah yang terdiri atas timah dan timbel yang dicampur dengan perbandingan 1:1.
Suhu pencairan masing-masing bahan adalah timbel murni 6210F dan timah
murni 2500F. Selain itu, bahan pematri untuk mematri lunak juga
terdiri atas campuran antara timah hitam dan timah putih dengan perbandingan
tertentu, antara lain:
a)
10 bagian timah putih, 10 bagian timah
hitam
b)
10 bagian timah putih, 6 bagian timah hitam
c)
10 bagian timah putih, 5 bagian timah
hitam
d)
10 bagian timah putih, 4 bagian timah
hitam
2) Bahan
Pematri Keras
Banyak jenis bahan penyambung untuk
patri keras, sesuai dengan banyaknya jenis logam dasar yang disambung. Bahan
penyambung dari tembaga dan perak adalah yang lebih banyak dipakai. Ada empat
macam bahan solder keras tembaga, yaitu sebagai berikut:
a)
Solder Keras Tembaga
i.
Terbuat dari tembaga tungku lebur (FCu)
dan (SF-Cu).
ii.
Sifatnya sangat mudah dibentuk,
menghasilkan jalur sambungan yang kedap, tahan asam, karat, dan suhu.
iii.
Pemakaian untuk menyolder celah sambungan
antara baja dan baja.
iv.
Bahan pelumer (fluks) yang cocok, yaitu
FSH3.
b)
Solder Keras Tembaga- Timah ( Solder
Perunggu)
i.
Terbuat dari tembaga dan timah dengan
sedikit fosfor.
ii.
Pemakaianya untuk penyolderan keras pipa
baja.
iii.
Bahan pelumer yang cocok, yaitu FSH3.
c)
Solder Keras Tembaga-Seng( Solder
Kuningan)
i.
Terbuat dari tembaga dan seng dengan
campuran sedikit silisium timah, mangan, dan besi. Untuk keperluan khusus, ada
juga yang dicampur perak dan nikel.
ii.
Sifatnya memiliki daya regang tinggi,
kekuatan batas menengah, kekerasan rendah, dan merupakan bahan solder keras
yang paling banyak dipakai.
iii.
Pemakaianya untuk menyolder macam-macam
celah dan celah sambungan.
iv.
Bahan pelumer yang cocok, yaitu FSH2,
tetapi bahan pelumer ini tidak cocok untuk penyolderan logam keras.
d)
Solder Keras Tembaga-Nikel-Seng
i.
Terbuat dari tembaga, nikel, dan
sengdengan sedikit sisipan silisium.
ii.
Sifatnya menghasilkan sambungan
berkekuatan panas, kekuatan tarik tinggi hingga 800 N/mmz.
iii.
Pemakaianya untuk penyolderan celah
(0,5-0,3 mm) dan penyolderan celah sambungan baja, nikel, paduan nikel, dan
besi tuang.
iv.
Bahan pelumer yang cocok, yaitu FSH2.
e)
Bahan Solder Keras Perak
Solder keras perak distandarisasikan
terdiri atas tembaga (Cu), perak (Ag), seng (Zn), mangan(Mn), nikel(Ni), dan
lain-lain. Beberapa jenis ada yang mengandung cadmium(Cd) untuk menurunkan
titik lebur. Semakin tinggi kandungan cadmium, maka semakin rendah suhu kerja
solder. Suhu kerja paling rendah 6100C, yaitu jenis solder L-Ag-40
Cd.
Sifat-sifat dari
solder perak adalah sebagai berikut:
i.
Sangat encer dan mengalir dengan kecepatan
tinggi ke dalam celah.
ii.
Jalur hasil penyambungan sangat kuat,
liat, tahan karat, dan putih.
iii.
Dengan memperhatikan sifat jenis solder
ini, solder perak cocok untuk penyolderan keras berbagai logam berat.
Selain peralatan utama, dalam proses pematrian juga
dibutuhkan alat bantu yang akan memperlancar proses pematrian tersebut.
Macam-macam alat bantu yang digunakan, antara lain:
1)
Klem (penjepit),
2)
Palu besi,
3)
Alat pemegang atau penyangga, dan
4)
Tang penjepit.
2.Alat
Keselamatan Kerja
Pada saat mematri, kita perlu menggunakan alat-alat
keselamatan kerja. Alat keselamatan kerja berfungsi untuk melindungi pekerja
dari kecelakaan pada saat bekerja. Macam-macam alat keselamatan kerja yang
harus kita gunakan selama proses pematrian, yaitu:
a) Baju
praktik,
b) Helm,
c) Kacamata
pengaman,
d) Sepatu
kerja, dan
e) Sarung
tangan.
C.
Syarat Umum Pematrian
Untuk memperoleh hasil ikatan yang lebih baik, maka perlu
memenuhi beberapa syarat dalam pekerjaan mematri, yaitu sebagai berikut:
1. Bidang
solder harus bersifat logam murni. Pada bidang pematrian atau solderan yang
mengkilap, solder akan merambat sengan baik. Jika bidang pematrian kotor,
solder cair akan menggelembungdan menghalangi ikatan.
2. Harus
menggunakan bahan pelumer atau fluks. Bahan ini disalurkan sebelum dan selama
proses pematrian. Bahan tersebut berfungsi untuk melarutkan lapisan oksida yang
selalu ada pada permukaan bahan dasar dan bahan solder secara kimiawi, kemudian
mengubahnya manjadi terak cair. Selain itu, bahan pelumer juga berfungsi untuk
mencegah pembentukan oksida baru selama proses pematrian.
3. Suhu
pemanasan harus tetap. Suhu pemanasan harus sesuai dengan ketentuan jenis
soldernya. Apabila suhu terlalu rendah, solder cair akan membentuk butiran bola
dan akan merembes. Jika suhu terlalu tinggi, solder akan menguap. Suhu terendah
pada bidang penyolderan yangmasih memungkinkan perembesan dan pengikatan solder
cair disebut suhu kerja. Suhu ii berada dibawah titik lebur bahan dasar.
4. Besar
celah harus tetap. Besar celah penyambungan sangat menentukan kekuatan ikatan
solder. Celah ini harus dibuat sempit agar didapat efek isap yang baikoleh
celah dan pori-pori bahan dasar. Semakin encer solder, maka harus semakin
sempit pula celah. Solder dari tembaga dan perak yang encer menuntut celah yang
lebih sempit dibanding solder dari kuningan dan solder lunak yang kental.
D.
Proses Terjadinya Ikatan Patri
Proses
pengikatan di dalam pematrian hanya berlangsung pada permukaan bahan dasar yang
akan disambung. Prinsip dasar yang membedakan pematrian dengan pengelasan ialah
bidang pematrian dipanaskan, namun tidak sampai meleleh. Proses terjadinya
ikatan patri dapat dijelaskan pada bagan berikut.
Bidang yang akan disambung (bidang pematrian)
dipanaskan.Energi panas melelehkan
patri, patri melelehdan menjaring bidang-bidang pematrian. Ikatan patri tersebut ditimbulkan oleh tiga proses fisika
yang secara terpisah atau bersama-sama memberikan pengaruhnya terhadap kekuatan
sambungan pematrian.
a. Adhesi (daya lekat)
antara patri dan bahan dasar. Patri melekat pada bahan dasar hanya karena daya
lekat, akibatnya pada beban yang kecil sambungan pematrian akan mudah terlepas
satu dengan yang lainnya.
b. Difusi (saling
menyusup). Partikel patri yang terhalus menyusup ke dalam tata susun permukaan
bahan dasar dan berakar (terjangkar) di sekitar batas butiran kristal. Proses
ini sangat menentukan pembentukan ikatan patri yang kokoh. Kekuatan ikatan sama
besar
dengan kekuatan patri.
c. Pembentukan leburan,
proses pembentukan paduan antara patri dan bahan tambah. Apabila selisih titik
lebur patri dan bahan dasar tidak terlalu jauh, maka dapat terjadi suatu paduan
berlapis tipis di antara kedua logam tersebut. Paduan yang terjadi memiliki
kekuatan yang lebih besar daripada kekuatan patri murni, namun pembentukan
leburan ini tidak selalu
terjadi pada semua logam.
Celah pematrian yang
diselaraskan dengan baik dan sangat sempit akan meningkatkan kekuatan
sambungan. Pada celah pematrian yang sempit hanya sedikit terdapat patri murni,
sebagian besar patri telah melebur dan meresap ke dalam bahan dasar. Oleh
karena itu dapat dihasilkan ikatan dengan kekuatan yang paling tinggi.
E. Posedur Pematrian atau Penyolderan
1.
Alat
Pemegang atau Penyangga
Penggunaan
alat pemegang atau penyangga sebagai berikut.
a.
Usahakan benda kerja selalu disangga
selama proses penyolderan atau menggunakan pemegang (penepat).
b.
Benda kerja tidak boleh bergeser dari
posisinya selama bahan tambah belum membeku.
2.
Pemakaian
Logam Tambah atau Bahan Pengisi
a.
Bahan pengisi jangan dimasukkan ke
sisi-sisi sambungan. Untuk pemaduan bahan pengisi yang baik, suhu pemanasan
harus tercapai dengan benar. Hal itu ditandai dengan mengalirnya bahan pengisi
secara tipis dan bersih.
b.
Jatuhkan lelehan bahan pengisi ke atas
sambungan yang telah diberi fluks.
1)
Jika bahan pengisi telah menempel pada
sambungan berbentukbala, berarti suhunya masih rendah.
2)
Jika terjadi seperti itu, teruskan
pemanasan sampai bahan tambah mengalir seperti air di atas kaca bersih.
c.
Jika suhu telah tercapai, lelehan bahan
tambah dan api langsung ke sepanjang sambungan sehingga penyolderan berlangsung
dari tekanan api gas.
d.
Jika menyolder keras pada samnbungan
panjang, bahan tambah diayun ke depan, setahap demi setahap mengunakan nyala
api. Bahan tambah akan meleleh apabila permukaan sambungan sudah mencapai suhu
penyolderan keras.
Pada permukaan sambungan yang luas, hasil
terbaik akan tercapai apabila menyisipkan
bahan tambah diantara dua bagian yang disambung.
Logam pengisi yang disisipkan, dibentuk sesuai dengan
bentuk bidang permukaan sambungan.
Gambar tersebut memperlihatkan beberapa contoh cara penempatan
bahan pengisi pada benda kerja.
3.
Pembersihan
Setelah Pematrian
Fluks
yang tertinggal dapat dihilangkan dengan mudah memakai air panas.
a.
Cara terbaik pembersihan adalah
mencelupkan benda kerja yang panas ke dalam air atau menyikatnya dengan sikat
basah.
b.
Pada pematrian keras yang luas,
pembersihan sering dilakukan dengan digosok.
4.
Pemanasan
a.
Pemanasan dapat dilakukan dengan pipa
hembus atau alat pembakar lainya.
b.
Untuk patri keras stainless steel, gunakan
nyala api netral. Untuk logam lainya, gunakan nyala api karburasi.
c.
Pembakar atau pipa hembus harus digerakkan
melingkar dan api bagian luarnya saja yang mengenai benda kerja.
d.
Apabila ketebalan pelat tidak sama, pelat
tebal harus diberikan panas yang lebih dibandingkan pelat yang tipis. Hal itu
dimaksudkan agar suhu pemanasan kedua benda tersebut dapat tercapai bersamaan.
e.
Hindarkan panas yang berlebihan karena
akan berakibat logam mengalir tidak lancer dan akan menimbulkan bintik-bintik.
5.
Pemanasan
Pada Solder Keras
Nyala api pemanasan harus dikenakan
pada logam induk, bukan langsung pada bagian sambungan. Jika pemanasan langsung
pada sambungan dan bahan tambah sekaligus, bahan tambah akan meleleh sebelum
sambungan mencapai suhu penyolderan. Kesalahan itu akan mengakibatkan daya
lekat penyolderan kurang kuat.
Kedua bagian yang akan disambung harus
mencapai suhu penyolderan dalam waktu yang bersamaan. Bagian yang tebal harus
diberikan panas yang lebih daripada bagian yang tipis.
Pemanasan dari luar mengakibatkan celah akan membesar, sebab bagian luar
mengembang lebih besar daripada yang didalam. Sebaliknya, pemanasan dari dalam
akan memperkecil celah karena bagian dalam memuai lebih besar daripada yang
diluar.
Gambar berikut memperlihatkan contoh cara pemanasan yang
baik. Dengan cara ini, pemanasan akan merambat dengan dengan baik ke sambungan.
6.
Bentuk
– Bentuk Sambungan
Bentuk
dasar sambungan untuk solder atau brazing
ditunjukkan pada gambar berikut.
7.
Cara
Pematrian atau penyolderan
Secara
umum proses pematrian dibedakan menjadi dua, yaitu patri lunak dan patri keras.
a. Patri Lunak
Patri lunak merupakan proses pematrian
yang memakai bahn tambah dari logam lunak. Pada proses ini, logam cair harus
mencair pada suhu dibawah 4500C. Pematrian ini digunakan, jika
diperlukan jalur sambungan yang kedap, tidak terlalu pejal, dan tidak untuk
menerima suhu yang tinggi.
Cara mematri lunak
sebagai berikut:
1)
Bersihkan bagian yang akan disambung
dengan menggunakan kikir atau kertas gosok sampai lapisanya hilang.
2)
Panaskan baut pematrinya dengan tenaga
listrik atau sumber panas lainya.
3)
Berikan pasta atau air keras yang
secukupnya pada bagian yang akan disambung.
4)
Perhatikan nyala api, apabila warna api
sudah menghijau tandanya baut pematri sudah cukup panas.
5)
Kenakan ujung baut pematri solder, sampai
solder cair dan menempel pada ujung baut.
6)
Tempelkan ujung baut yang bersoldertadi
pada ujung yang akan disambung, kemudian tarik mundur atau maju (hanya satu
arah).
7)
Selama menarik baut patri, sebagian yang
disambung ditekan dengan sepotong kayu, agar sambungan yang terjadi benar-benar
rapat.
b. Patri Keras
Patri keras menggunakan seperangkat las
asetilen dengan bahan tambahan kuningan dan fluks atau bahan mentah perak dan
fluks patri perak. Selain itu, dapat juga menggunakan bahan tambang
aluminiumdan fluksi patri unit aluminium. Cara pengelasan pada patrikeras sama
dengan pengelasan las karbit. Perbedaanya adalah pada bahan penambah dan
tingkat pemanasan yang dikehendaki. Pada patri keras tidak diperlukan perlakuan
panas sebagaimana halnya pada pengelasan karbit, hanya diperlukan tinning atau buttering (pelapisan atau pengolesan) permukaan bahan dasar yang
akan disolder keras dengan selapis tipis cairan bahan penambah. Tujuannya untuk
mempermudah pelekatan bahan penambah tersebut pada bahan dasar.
Bahan penambah solder keras disebut dengan
kawat solder (brazing filler metal). Ada beberapa cara solder keras, yaitu:
1)
Solder keras tungku (furnace brazing),
2)
Solder keras obor (torch brazing),
3)
Solder keras induksi (induction brazing)
4)
Solder keras tahan listrik (resistance brazing),dan
5)
Solder keras celup (dip brazing).
Solder keras tungku, menggunakan tungku
pemanas sebagai alat pemanas penyolderan, sedangkan bahan penambah yang dipakai
logam bukan baja (nonferrous metals),
seperti tembaga dan paduan perak. Jenis solder keras ini meletakkan bahan
penambah pada permukaan yang akan disolder, kemudian baru dipanaskan. Pemanas
dalam tungku memerlukan kondisi yang bebas oksidasi dan dekarburasi selama
proses penyolderan dan pendinginan. Solder keras obor adalah jenis yang paling
umum dipakai secara manual dan dapat digunakan untuk penyolderan berbagai
lioogam, seperti baja, baja paduan, dan stainless steel. Jenis solder inidapat
pula digunakan secara semi otomatis maupun otomatis sepenuhnya. Sebagai bahan
pemanas, dipakai pembakaran campuran gas-gas bakar, seperti asetilen,gas
alam,dan propan dengan zat asam. Untuk mencegah terjadinya produksi gas yang
beracun selama penyolderan, disarankan untuk memanaskan bahan penambah tepat
pada titik leburnya dan jangan berlebihan. Jenis solder lainnya tidak dibahas
karena penggunaanya jarang.
Cara pelaksanaan patri
keras
Pelaksanaan solder keras membutuhkan suhu pemanas sekitar
200-2100F, hanya cukup untuk melebur bahan pengisi dan memanaskan
bahan dasar tanpa meleburnya.
1)
Persiapan
a.
Menyiapkan peralatan baku dan peralatan
bantu, seperti:
(1)
Zat asam dan zat pembakar,
(2)
Selang gas yang teruji baik,
(3)
Katup pengurang tekanan,
(4)
Alat pemadam kebakaran,
(5)
Obor las dan potong zat asam,
(6)
Kacamata las dengan tingkat kegelapan
sesuai dan aman,
(7)
Kipas angina atau van pengeluaran,dan
(8)
Perlengkapan perorangan.
b.
Menyiapkan bahan- bahan yang diperlukan
yaitu:
(1)
System pemasukan zat asam dan gas bakar
yang tidak tersendat,
(2)
Fluks
(3)
Kawat atau batang las yang sesuai dengan
spesifikasi solder,
(4)
Persiapan permukaan bahan dasar, dan
(5)
Pemotongan sisi.
2)
Penyolderan
Ada dua cara penyolderan, yaitu
dengan cara maju (forehand) dan cara
mundur (backhand). Untuk jelasnya,
dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Adapun urutan langkah
pelaksanaanya sebagai berikut:
a)
Periksa semua persiapan telah benar- benar
selesai dan lengkap.
b)
Periksa semua keadaan peralatan,
perlengkapan, bahan dan alat-alat bantu lainya dalam keadaan baik.
c)
Pasang piranti pengatur tekanan pada
tabung gas asetilen atau gas bakar lainya.
d)
Hubungkan masing-masing gas ke piranti
pengatur tekanan dan obor gas.
e)
Atur tekanan zat asam dan asetilen atau
gas bakar lainya.
f)
Nyalakan obor las setelah katup asetilen
dibuka, kemudian pelan-pelan katup zat asam dibuka sehingga didapat bentuk
nyala yang dikehendaki.
g)
Sendainya memerlukan pemanasan pendahuluan
pada bahan dasar, maka dilaksanakan pemanasan pendahuluan pada pelat dengan
obor las yang bernyala asetilen sehingga tercapai suhu yang dikehendaki dengan
perantaraan tongkat tampil.
h)
Laksanakan penyolderan kunci untuk
mencegah pergerakkan bahan dasar.
i)
Penyolderan gerak maju atau gerak mundur
tergantung keahlian operator las masing-masing.
j)
Perhatikan nyala obor selama penylderan,
usahakan agar penggunaanya sebanyak dan serata mungkin untuk mencegah
terjadinya oksidasi.
8.
Praktik
Pematrian
a.
Latihan: pematrian sederhana
Langkah kerja:
(1)
Kedua permukaan benda yang akan disambung
dibersihkan supaya terhindar dari lapisaan oksida dan kotoran lainnya.
(2)
Siapkan fluks, fluks dapat dicampur dengan
air hingga berbentuk pasta.
(3)
Pemakain fluks dapat juga dilakukan dengan
mencelupkan bahan tambah yang masih panas pada tempat fluks.
(4)
Permukaan benda kerja yang bersih diberi
fluks, kemudian tempelkan.
(5)
Panaskan bagian yang akan disambung dengan
menggunakan nyala api sedikit karburasi.
(6)
Jika suhu tercapai,lelehkan bahan tambah
dan api langsung kesepanjang sambungan sehingga pematrian berlangsung.
(7)
Jika pematrian telah selesai, benda kerja
dibersihkan dengan cara digosokkan dengan sikat baja atau ampelas.
b.
Latihan: Membuat Rigi-Rigi pada Pematrian
Langkah kerja
a) Bersihkan permukaaan benda kerja yang akan dipatri.
b) Aturlah nyala api hingga terdapat nyala api oksidasi yang
inti nyalanya setelah inti nyala netral.
c) Pegang brander pada posisi 600-700
dan kawat las 300-400 terhadap permukaan. Perhatikan
gambar berikut.
d) Panaskan ujung kawat las dengan brander, kemudian
celupkan pada fluks atau boraks. Jika berupa pasta, pulaskan pada bagian
sambungan dan kawat listrik.
e) Panaskan permukaan bahan yang akan dipatri hingga
berwarna merah, kemudian masukkan ujung kawat las pada nyala api dan cairkan
diatas permukaan yang telah merah.
f) Jika pemanasan bahan kurang, penempelan bahan patri tidak
baik, tetapi jika pemanasan terlalu banyak, bahan patri akan melebar menutupi
seluruh bagian yang panas.
g) Gerakkan brander biasanya diturunnaikkan untuk menjaga
suhu bahan dasar tidak terlalu panas untuk mengatur cairan.
Add to Cart
More Info