Fisika dan kimia busur las: plasma busur dan sebaran panas, polaritas, cara pindah logam, gas pelindung, fluks dan terak, deoksidasi, sumber hidrogen, dan efisiensi panas proses

Braket penahan motor pada rangka mesin cuci-peras di sebuah laundry hotel retak di lasan lamanya. Pada sif malam, teknisi menggerinda retak itu lalu mengelasnya ulang dengan elektroda rendah hidrogen dari kotak yang berbulan-bulan terbuka di gudang dekat ruang cuci, tempat udara hampir selalu lembap. Busurnya mudah menyala, tetapi berdesis dan banyak memercik, teraknya sulit dilepas, dan permukaan lasan penuh lubang jarum. Keesokan paginya operator melihat retak rambut di samping lasan baru (kasus ilustrasi).

Gas di lubang jarum dan retak yang muncul belakangan berasal dari sumber yang sama: air di bungkus elektroda yang dipecah busur. Bab ini memandang busur sebagai peristiwa fisika dan kimia: gas terionisasi, kutub yang menerima panas tidak sama besar, tetesan logam, serta gas dan terak yang bereaksi dengan logam cair. Retak di samping lasan dibahas di Bab 14 tentang metalurgi daerah las.

Batas pembahasan

Bab ini membahas fisika dan kimia busur: plasma, polaritas, sebaran panas, efisiensi termal, cara pindah logam, gas pelindung, fluks, terak, deoksidasi, dan hidrogen. Proses las praktis, masukan panas dasar, persiapan sambungan, cacat las, keselamatan kerja panas, dan batas wewenang, termasuk apakah braket itu boleh dilas teknisi sendiri, ada di Bab 13 · Mekanikal & Mekatronika tentang sambungan las dalam perbaikan.

Karbon ekuivalen dasar ada di Bab 2 tentang besi dan baja, aluminium di Bab 4 tentang aluminium, penggetasan hidrogen di Bab 7 tentang mekanisme kegagalan, hukum Faraday di Bab 18 · Kimia tentang elektrokimia, gas larut di Bab 12 tentang pengecoran, deoksidasi baja di Bab 16 tentang pembuatan baja, oksidasi di Bab 17 tentang oksidasi logam, dan pemeriksaan lasan di Bab 18 tentang uji tak merusak. Status setiap sumber dicatat di peta sumber. Parameter las di bab ini angka latihan; parameter nyata diambil dari prosedur las dan lembar data pabrik.

Busur sebagai plasma

Busur las (welding arc) adalah lucutan listrik terus-menerus melalui gas terionisasi di antara elektrode dan benda kerja. Plasma (plasma) adalah gas yang sebagian atomnya kehilangan elektron sehingga berisi elektron bebas dan ion positif dan dapat menghantar listrik (pengetahuan umum). Narasi Teknik Elektro mengutip buku teknik listrik bahwa pada suatu titik tegangan cukup tinggi untuk mengionisasi molekul udara, dan bahwa arus lalu mengalir sebagai percikan atau busur karena dielektriknya tembus.

Buku instalasi listrik dalam narasi yang sama menjelaskan bahwa begitu gas terionisasi, hambatannya turun, sehingga tegangan lebih rendah cukup untuk menjaga ionisasi. Kalimat itu ditulis untuk lampu lucutan, tetapi berlaku juga untuk busur (penalaran editorial): tegangan tanpa beban mesin las lebih tinggi daripada tegangan busur kerja karena gas harus diionisasi dulu. Busur TIG sering dinyalakan dengan percikan bertegangan tinggi; narasi Kimia mengutip bahwa plasma analitik dibuat dengan mengionisasi argon dengan percikan, prinsip yang sama. Busur juga sumber cahaya yang kuat menurut narasi Fisika Teknik; perlindungan ultraviolet ada di Bab 13 · Mekanikal & Mekatronika tentang keselamatan kerja panas.

Energi ionisasi pertama (first ionization energy) adalah energi yang diperlukan untuk melepas elektron paling longgar dari atom gas dalam keadaan dasar. OpenStax mencatat bahwa nilainya selalu positif dan umumnya turun dari atas ke bawah dalam satu golongan; narasi Kimia mengutip bahwa energi ionisasi gas mulia termasuk yang tertinggi. Menurut sumber sekunder, argon sekitar 15,7 eV dan helium sekitar 24,5 eV, sehingga busur argon lebih mudah dinyalakan dan busur helium memerlukan tegangan lebih tinggi. Dengan tetapan Faraday 96.485 C/mol dari OpenStax, 1 eV per atom setara 96,485 kJ/mol (Contoh 1). Suhu kolom busur belum dapat dipastikan dari sumber resmi per 18 Oktober 2026 dan tidak ditulis.

Katode, anode, dan polaritas

Katode (cathode) adalah kutub busur yang memancarkan elektron ke kolom busur. Anode (anode) adalah kutub busur yang menerima elektron dari kolom busur. Elektron yang dipercepat melepas energinya saat menumbuk anode, sedangkan ion positif menumbuk katode (pengetahuan umum), sehingga kedua kutub tidak menerima panas yang sama.

Menurut suplemen riset jurnal las American Welding Society (AWS), kajian neraca energi awal menemukan sekitar 60 sampai 80 persen panas yang dibangkitkan diserap di anode. Angka dua pertiga dan sepertiga, atau 70 dan 30 persen, yang beredar di sumber lain belum dapat dipastikan asalnya per 18 Oktober 2026. Bab ini memakai rentang 60 sampai 80 persen; pembagiannya bergantung pada gas, arus, dan panjang busur.

Polaritas las (welding polarity) adalah cara menghubungkan elektrode dan benda kerja ke kutub sumber arus las, yang menentukan kutub mana yang menjadi katode dan anode.

TIG baja dan baja tahan karat lazim memakai DCEN supaya tungsten tetap dingin dan panas terpusat di benda kerja (pengetahuan umum; Contoh 2). Polaritas yang benar untuk elektrode atau kawat tertulis di lembar data pabriknya.

Aluminium berbeda. OpenStax mencatat bahwa logam golongan 13 pasif karena lapisan tipis oksida yang liat dan keras, dan bahwa aluminium oksida meleleh pada 2050 °C, jauh di atas aluminium sekitar 660 °C (nilai literatur umum). Pembersihan katodik (cathodic cleaning) adalah pengikisan lapisan oksida permukaan benda kerja oleh tumbukan ion positif ketika benda kerja menjadi katode busur. Suplemen riset AWS menyebut bahwa setengah siklus elektrode positif pada arus bolak-balik membuang oksida aluminium dengan cara ini, dan jurnal teknik mesin Brasil mencatat bahwa las DCEN pada aluminium hanya berhasil bila aluminium sangat bersih. Akibat oksida dan hidrogen bagi lasan aluminium dibahas di Bab 14 tentang las aluminium.

Energi busur, masukan panas, dan efisiensi termal

Bab 13 · Mekanikal & Mekatronika sudah memberi rumus masukan panas $Q = \eta VI/v$ beserta contohnya; bagian ini memperdalam faktor efisiensinya. Lembaga las Inggris TWI membedakan dua besaran. Energi busur (arc energy) adalah energi listrik busur per satuan panjang las:

$AE = \frac{U\, I}{v}$

dengan $U$ tegangan busur (V), $I$ arus (A), dan $v$ kecepatan las (mm/s), sehingga $AE$ dalam J/mm. Masukan panas (heat input) adalah bagian energi busur yang diperhitungkan masuk ke benda kerja per satuan panjang las:

$HI = k \cdot AE$

dengan $k$ faktor efisiensi termal tanpa satuan. Bila kecepatan dalam mm/menit, $HI$ dalam kJ/mm sama dengan $k\,U\,I \times 60/(1000\, v)$.

TWI menulis bahwa semua faktor itu relatif terhadap busur rendam; nilai 1,0 tidak berarti tidak ada panas yang hilang. Faktor yang sama dipakai kalkulator lembaga las Australia, tetapi nomor standar asal tabel belum dapat dipastikan per 18 Oktober 2026; bab ini menyebutnya faktor yang lazim dipakai standar Eropa dan dikutip TWI.

Urutan faktor dapat dijelaskan dengan neraca energi (penalaran editorial). Busur rendam terbenam di bawah fluks sehingga radiasinya tertahan. Pada SMAW, FCAW, dan GMAW, busur terbuka memancarkan sebagian energi, tetapi panas di elektrode habis dibawa tetesan ke kolam. Pada TIG, panas di tungsten dibuang lewat obor. Busur TIG tampak paling terang, tetapi per milimeter las dapat memasukkan panas paling kecil (Contoh 3). Panas yang kemudian mengalir menjauh di dalam benda kerja menentukan laju pendinginan di Bab 14 tentang siklus termal.

Menurut sumber sekunder, kebiasaan kode Amerika menghitung masukan panas tanpa faktor efisiensi, setara $k = 1$, sedangkan standar Eropa memakai faktor $k$. Sebelum membandingkan parameter dengan batas prosedur, periksa apakah yang dibatasi energi busur atau masukan panas (Contoh 4 dan 5).

Cara pindah logam

Cara pindah logam (metal transfer mode) adalah pola perpindahan logam cair dari ujung kawat atau elektrode ke kolam las. Handbook teknik manufaktur dalam narasi Mekanikal menyebut bahwa sejumlah kecil logam pengisi dipindahkan melintasi busur ke kolam las. Pada las MIG/MAG, polanya bergantung terutama pada arus, tegangan, diameter kawat, dan gas.

Uraian tiga mode pertama berasal dari lembaga sertifikasi las Kanada dan majalah fabrikasi logam (sumber sekunder).

Arus transisi (transition current) adalah arus batas peralihan dari pindah butiran ke pindah semprot. Menurut sumber sekunder yang sama, nilainya bergantung pada diameter kawat, campuran gas, dan jarak ujung kontak ke benda kerja, dan pindah semprot memerlukan argon umumnya minimal sekitar 80 persen. Angkanya per diameter kawat dibaca di lembar data kawat. Cara kerja mode pulsa belum dapat dipastikan dari sumber resmi per 18 Oktober 2026.

Handbook teknik manufaktur juga mencatat bahwa bila kecepatan umpan kawat dinaikkan, arus naik otomatis. Fisikanya (pengetahuan umum): sumber MIG/MAG umumnya bertegangan tetap; kawat yang lebih cepat memperpendek busur, hambatan turun, arus naik, kawat meleleh lebih cepat, dan panjang busur kembali. Kamus istilah teknik mesin dalam narasi Mekanikal mendefinisikan laju leleh sebagai berat atau panjang elektrode yang meleleh per satuan waktu (Contoh 7).

Gas pelindung: argon, helium, CO2, dan campuran

Kamus istilah teknik mesin dalam narasi Mekanikal menulis bahwa perlindungan dilakukan oleh gas atau campuran gas. Tugas pertamanya mengusir udara: nitrogen, oksigen, dan uap air yang masuk kolam las menimbulkan pori dan oksida, seperti gas pelindung yang tertiup angin di Bab 13 · Mekanikal & Mekatronika tentang cacat las. OpenStax mencatat bahwa helium dipakai sebagai atmosfer lembam untuk melebur dan mengelas logam yang mudah teroksidasi, dan bahwa argon, gas ketiga paling melimpah di udara kering, diperoleh dari distilasi fraksional udara cair. Sebutan MIG dipakai untuk gas lembam dan MAG untuk gas aktif berisi CO2 atau oksigen (pengetahuan umum).

Energi ionisasi dan sifat helium di tabel berasal dari sumber sekunder dan sebuah pracetak ilmiah. Anggapan bahwa busur helium lebih panas karena energi ionisasinya tinggi disangkal makalah Eagar dari MIT: suhu busur helium tidak lebih tinggi, dan daya lelehnya yang lebih besar dijelaskan oleh konduktivitas termal. Menurut perkiraan makalah itu, sekitar 20 persen panas yang masuk ke anode dari busur argon dihantarkan melalui lapisan batas, dibanding 43 persen pada busur helium. Tegangan busur helium yang lebih tinggi juga memberi daya lebih besar pada arus yang sama (Contoh 6).

Fluks, terak, dan deoksidasi

OpenStax menjelaskan terak sebagai zat bertitik leleh rendah yang mudah dipisahkan dari logam cair, dan fluks sebagai bahan yang membantu membuang pengotor; di tanur tinggi, terak yang kurang rapat mengapung di atas besi cair dan melindunginya dari oksidasi. Narasi Kimia mengutip buku kimia umum bahwa campuran kalsium silikat dan kalsium aluminat yang tetap cair pada suhu tanur disebut terak. Bungkus elektroda, fluks busur rendam, dan isi kawat berinti fluks bekerja dengan prinsip yang sama dalam ukuran kecil (penalaran editorial).

Terak las (welding slag) adalah lapisan lelehan oksida dan mineral dari fluks yang mengapung di atas logam las lalu membeku menjadi kerak. Fungsi fluks (pengetahuan umum):

1. Menghasilkan gas pelindung ketika sebagian bahannya terurai oleh panas busur.
2. Membentuk terak yang menutup kolam las dan logam yang mendingin dari udara.
3. Menstabilkan busur dengan senyawa logam alkali, yang menurut OpenStax berenergi ionisasi pertama lebih rendah daripada logam alkali tanah dalam periode yang sama.
4. Memasok deoksidator dan unsur paduan ke logam las.

Narasi Kimia mengutip buku elektrokimia bahwa logam cair yang bersentuhan dengan terak setara secara elektrokimia dengan logam yang bersentuhan dengan elektrolit. Terak cair adalah lelehan ionik (pengetahuan umum), sehingga di antarmukanya terjadi oksidasi dan reduksi seperti di permukaan elektrode dalam larutan, dengan arah menurut kecenderungan tiap unsur untuk teroksidasi (penalaran editorial; dasarnya di Bab 18 · Kimia tentang potensial elektrode).

Deoksidasi (deoxidation) adalah pengikatan oksigen terlarut dalam logam cair oleh unsur yang lebih mudah teroksidasi daripada logam induk sehingga oksidanya naik ke terak. Pada logam las baja, mangan dan silikon dari kawat atau fluks bereaksi dengan oksigen terlarut (pengetahuan umum):

$2\,\text{FeO} + \text{Si} \rightarrow \text{SiO}_2 + 2\,\text{Fe} \qquad \text{FeO} + \text{Mn} \rightarrow \text{MnO} + \text{Fe}$

Oksigen yang tidak terikat dapat bereaksi dengan karbon membentuk gas CO yang terperangkap sebagai pori (pengetahuan umum). Karena CO2 dan oksigen dalam gas MAG oksidatif, kawat baja untuk MAG mengandung deoksidator (pengetahuan umum; Contoh 8). Deoksidasi skala besar ada di Bab 16 tentang pembuatan baja.

Sumber hidrogen dan hidrogen difusibel

Hidrogen masuk ke busur dari uap air di bungkus elektroda atau fluks yang lembap, karat dan kerak terhidrasi, minyak, gemuk, dan cat, serta uap air di gas atau udara yang tersedot (pengetahuan umum). Busur memecah air dan hidrokarbon, dan hidrogen atom larut di logam cair. Untuk aluminium, TWI mencatat sumber yang sama: uap air atau hidrokarbon yang terurai di busur. Elektroda rendah hidrogen yang dibiarkan terbuka di udara lembap menyerap air; penyimpanan dan pengeringan ulangnya mengikuti lembar data pabrik, yang berbeda per jenis elektroda.

Hidrogen difusibel (diffusible hydrogen) adalah hidrogen dalam logam las yang dapat bergerak di dalam kisi logam dan keluar dari logam pada suhu sekitar (pengetahuan umum). Hidrogen ini dapat mengumpul di daerah keras dan bertegangan lalu menimbulkan retak tertunda, seperti di Bab 14 tentang retak hidrogen dan Bab 7 tentang penggetasan hidrogen. Kadarnya dinyatakan dalam mililiter hidrogen pada keadaan standar per 100 gram logam las terdeposit.

Menurut forum teknik AWS (sumber sekunder), penanda H4, H8, dan H16 pada sertifikat logam pengisi berarti kurang dari 4, 8, atau 16 ml hidrogen per 100 g logam las terdeposit, dan penanda ini opsional. Standar AWS A4.3 mengatur metode pengukuran hidrogen difusibel pada logam las baja martensitik, bainitik, dan feritik; menurut katalog ANSI, edisi terbarunya A4.3:2025. Padanannya dengan penanda ISO belum dapat dipastikan per 18 Oktober 2026 dan tidak dipakai. Dengan volume molar gas sekitar 22,4 L/mol pada keadaan standar menurut OpenStax, 1 ml per 100 g setara sekitar 0,90 bagian per juta massa (Contoh 9).

Contoh kerja

Contoh 1: energi ionisasi dalam kJ/mol. Satu eV per atom dikali bilangan Avogadro sama dengan $e N_A \times 1\ \text{V} = F \times 1\ \text{V} = 96\,485$ J/mol. Argon: $15{,}7 \times 96{,}485 = 1\,515$ kJ/mol. Helium: $24{,}5 \times 96{,}485 = 2\,364$ kJ/mol, atau $24{,}5/15{,}7 = 1{,}56$ kali argon. Masukan eV dari sumber sekunder, jadi hasilnya orde besaran.

Contoh 2: panas di anode pada TIG DCEN. Busur 12 V dan 120 A (angka latihan) berdaya $12 \times 120 = 1\,440$ W. Dengan 60 sampai 80 persen di anode, benda kerja menerima 864 sampai 1.152 W sebelum rugi radiasi; sisanya, 288 sampai 576 W, ke katode dan rugi busur. Pada DCEP, bagian besar itu jatuh di ujung tungsten, yang dapat meleleh (penalaran editorial).

Contoh 3: tiga proses per milimeter las. Dengan angka latihan: SMAW 24 V, 150 A, 3 mm/s memberi $AE = 1\,200$ J/mm dan $HI = 0{,}96$ kJ/mm. GTAW 12 V, 120 A, 1,5 mm/s memberi $AE = 960$ J/mm dan $HI = 0{,}6 \times 0{,}96 = 0{,}58$ kJ/mm. SAW 30 V, 500 A, 8 mm/s memberi $AE = HI = 1\,875$ J/mm. Busur paling terang memasukkan panas paling kecil.

Contoh 4: mm/menit dan dua kebiasaan pelaporan. GMAW 26 V, 220 A, 300 mm/menit (angka latihan): energi busur $26 \times 220 \times 60/300 = 1\,144$ J/mm, masukan panas dengan $k = 0{,}8$ adalah 0,92 kJ/mm. Terhadap batas 1,0 kJ/mm, parameter ini lolos bila yang dibatasi masukan panas berfaktor, tetapi melampaui bila angka tanpa faktor. Selisih 25 persen ini hanya dari cara pelaporan.

Contoh 5: kecepatan las minimum. Prosedur membatasi masukan panas 1,0 kJ/mm (angka latihan). SMAW 23 V dan 140 A dengan $k = 0{,}8$: $v \ge 0{,}8 \times 23 \times 140/1\,000 = 2{,}58$ mm/s, sekitar 155 mm/menit. Lasan 100 mm harus selesai paling lama $100/2{,}58 = 39$ detik; tangan yang melambat atau mengayun lebar melampaui batas.

Contoh 6: argon dan helium pada arus yang sama. Pada 150 A, busur argon 12 V dan helium 18 V (angka latihan) memberi $12 \times 150 = 1\,800$ W dan $18 \times 150 = 2\,700$ W, rasio 1,5. Ditambah hantaran lewat lapisan batas 43 lawan 20 persen menurut Eagar, daya leleh helium lebih besar walaupun suhu busurnya tidak lebih tinggi.

Contoh 7: laju leleh kawat. Kawat baja 1,2 mm diumpan 6 m/menit (angka latihan), massa jenis 7,85 g/cm³ (nilai literatur umum, Bab 2). Luas $\pi/4 \times 0{,}12^2 = 0{,}01131$ cm², volume $0{,}01131 \times 600 = 6{,}79$ cm³ per menit, massa $6{,}79 \times 7{,}85 = 53{,}3$ g/menit, sekitar 3,2 kg/jam. Deposit nyata lebih kecil karena percikan.

Contoh 8: kebutuhan deoksidator. Oksigen berlebih 0,05 g per 100 g logam las (angka latihan); massa molar Si 28,09, Mn 54,94, O 16,00 g/mol (nilai literatur umum). Silikon mengikat dua atom oksigen: $0{,}05 \times 28{,}09/32{,}00 = 0{,}044$ g Si, membentuk 0,094 g SiO2. Mangan: $0{,}05 \times 54{,}94/16{,}00 = 0{,}17$ g, membentuk 0,22 g MnO. Per gram, silikon sekitar 3,9 kali lebih kuat.

Contoh 9: hidrogen difusibel dan air. Satu ml hidrogen pada keadaan standar adalah $1 \times 10^{-3}/22{,}4 = 4{,}46 \times 10^{-5}$ mol atau $9{,}0 \times 10^{-5}$ g; per 100 g sama dengan 0,90 bagian per juta. H4, H8, dan H16 berarti kurang dari sekitar 3,6, 7,2, dan 14,4 bagian per juta. Untuk 8 ml per 100 g diperlukan $3{,}57 \times 10^{-4}$ mol H2, setara air $3{,}57 \times 10^{-4} \times 18{,}02 = 6{,}4$ mg bila seluruhnya terserap: beberapa miligram air sudah mengubah kelas hidrogen lasan (penalaran editorial).

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan minta keputusan penyusun prosedur, penyelia, atau pabrik bila:

1. Elektroda rendah hidrogen berasal dari kemasan terbuka atau gudang lembap tanpa catatan pengeringan sesuai lembar data.
2. Pori muncul berulang dan sumbernya (angin, kipas, aliran gas, permukaan kotor) belum ditemukan.
3. Besaran batas di prosedur tidak jelas, atau tegangan, arus, dan kecepatan tidak dapat diukur.
4. Polaritas, mode arus, atau gas tidak diketahui atau tidak sesuai prosedur dan lembar data.
5. Minyak, karat, cat, air, atau sisa bahan kimia di sambungan tidak dapat dibersihkan.
6. Bagian bertekanan, berputar, menahan beban, atau menentukan keselamatan; kriterianya di Bab 13 · Mekanikal & Mekatronika tentang batas wewenang.
7. Retak muncul di samping lasan beberapa jam atau hari kemudian; mesin tidak dijalankan sebelum diperiksa menurut Bab 14 tentang retak hidrogen dan Bab 18 tentang pemeriksaan lasan.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Busur helium lebih panas karena energi ionisasinya lebih tinggi." Menurut Eagar suhu busur helium tidak lebih tinggi; daya lelehnya berasal dari tegangan busur dan hantaran panas yang lebih besar.

"Faktor 0,6 berarti TIG membuang 40 persen energinya." Faktor itu relatif terhadap busur rendam, bukan efisiensi mutlak.

"Masukan panas di dua dokumen pasti sebanding." Satu dokumen dapat memakai faktor $k$ dan yang lain tidak, sehingga angkanya berbeda 25 persen untuk faktor 0,8.

"Polaritas hanya soal kebiasaan." Polaritas menentukan kutub mana yang menerima 60 sampai 80 persen panas dan apakah oksida aluminium dapat dibersihkan.

"Elektroda yang mudah menyala berarti kering." Busur dapat menyala baik walaupun bungkus elektroda mengandung cukup air untuk menaikkan hidrogen lasan.

Hubungan dengan bab lain

Bab 13 · Mekanikal & Mekatronika memberi proses las, cacat las, keselamatan kerja panas, dan batas wewenang. Bab 2 memberi karbon ekuivalen dasar, Bab 4 sifat aluminium, Bab 7 penggetasan hidrogen, dan Bab 18 · Kimia elektrokimia untuk terak. Bab 12 menjelaskan gas larut, Bab 14 meneruskan bab ini ke siklus termal, retak hidrogen, dan retak panas, Bab 16 deoksidasi baja, Bab 17 oksidasi suhu tinggi, dan Bab 18 pemeriksaan pori dan retak.

Latihan dan pembahasan

1. Busur TIG 14 V, 160 A, 2 mm/s (angka latihan). Hitung energi busur dan masukan panasnya.
2. Busur DCEN 15 V dan 200 A (angka latihan). Berapa daya yang diserap anode, dan bagian mana anodenya?
3. Prosedur membatasi masukan panas 1,2 kJ/mm untuk GMAW 28 V dan 250 A (angka latihan). Berapa kecepatan las minimum?
4. Ubah batas H16 dan H4 ke bagian per juta massa. Berapa kali lebih banyak hidrogen yang diizinkan H16?
5. Mengapa TIG aluminium memakai arus bolak-balik, dan apa yang terjadi bila DCEN dipakai pada aluminium yang tidak dibersihkan?
6. Berapa mangan yang mengikat 0,02 g oksigen per 100 g logam las sebagai MnO, dan apa akibatnya bila oksigen itu tidak terikat?

Kunci jawaban beralasan

1. Energi busur $14 \times 160/2 = 1\,120$ J/mm, dan masukan panas dengan $k = 0{,}6$ adalah 0,67 kJ/mm. Faktor 0,6 dipakai karena tungsten tidak habis, sehingga panas di elektrode tidak ikut masuk ke kolam.
2. Daya busur $15 \times 200 = 3\,000$ W, dan anode menyerap sekitar 60 sampai 80 persen, yaitu 1.800 sampai 2.400 W. Pada DCEN elektrode adalah katode, jadi benda kerja yang menjadi anode dan menerima bagian panas terbesar.
3. $v \ge 0{,}8 \times 28 \times 250/1\,200 = 4{,}67$ mm/s, atau 280 mm/menit. Kecepatan lebih rendah melampaui batas karena masukan panas berbanding terbalik dengan kecepatan las.
4. H16 berarti kurang dari $16 \times 0{,}90 = 14{,}4$ bagian per juta dan H4 kurang dari 3,6 bagian per juta. H16 mengizinkan empat kali lebih banyak hidrogen, jadi untuk baja yang rentan retak hidrogen dipilih pengisi berpenanda H4 bila prosedur memintanya.
5. Aluminium tertutup oksida yang meleleh pada 2050 °C, dan setengah siklus elektrode positif mengikis oksida itu dengan pembersihan katodik. Dengan DCEN pada aluminium kotor, oksida tetap utuh sehingga logam las sulit menyatu dan lasan kotor.
6. $0{,}02 \times 54{,}94/16{,}00 = 0{,}069$ g mangan, sekitar 0,07 persen massa, dan terbentuk sekitar 0,089 g MnO yang naik ke terak. Oksigen yang tidak terikat dapat bereaksi dengan karbon membentuk gas CO yang terperangkap sebagai pori, atau tinggal sebagai oksida di logam las.

Referensi