Las gas, atau lebih dikenal sebagai pengelasan oksiasetilena (Oxy-acetylene Welding/OAW), merupakan salah satu metode penyambungan logam tertua dan paling fleksibel yang masih digunakan secara luas dalam berbagai industri, mulai dari perbaikan mobil, seni logam, hingga pekerjaan pipa kritis. Metode ini mengandalkan pembakaran campuran gas oksigen dan asetilena (atau gas bakar lainnya) untuk menghasilkan nyala api yang memiliki suhu sangat tinggi, mampu melelehkan material dasar dan bahan pengisi secara simultan.
Meskipun teknologi pengelasan modern seperti MIG dan TIG semakin dominan, las gas tetap memiliki keunggulan tak tertandingi dalam hal portabilitas, biaya peralatan awal yang relatif rendah, dan kemampuannya untuk melakukan tidak hanya pengelasan, tetapi juga brazing, soldering, hardfacing, dan pemotongan (cutting) termal. Memahami secara mendalam setiap aspek dari proses las gas—mulai dari kimia api hingga prosedur keselamatan ketat—adalah kunci untuk mencapai kualitas sambungan yang optimal dan memastikan lingkungan kerja yang aman.
Proses pengelasan oksiasetilena memanfaatkan reaksi kimia antara oksigen (O₂) dan asetilena (C₂H₂) untuk menghasilkan nyala api dengan suhu yang mencapai puncaknya hingga sekitar 3.200°C. Suhu ekstrem ini jauh melampaui titik leleh baja, memungkinkan fusi dua atau lebih bagian logam.
Oksigen yang digunakan dalam las gas haruslah oksigen murni, bukan udara. Fungsinya sangat krusial: oksigen bertindak sebagai pendukung pembakaran. Tanpa oksigen murni, asetilena akan terbakar dengan suhu yang jauh lebih rendah (seperti pada kompor gas biasa), yang tidak memadai untuk melelehkan logam. Oksigen dimasukkan ke dalam obor dengan tekanan tertentu untuk mengontrol kecepatan dan intensitas nyala api.
Asetilena adalah gas bakar primer yang paling umum digunakan dalam las gas karena menghasilkan suhu nyala api tertinggi. Gas ini disimpan dalam silinder khusus yang berisi zat penyerap (biasanya aseton dan massa berpori) karena asetilena murni sangat tidak stabil dan rentan terhadap dekomposisi eksplosif pada tekanan tinggi. Metode penyimpanan ini, yang disebut asetilena terlarut, memastikan bahwa gas dapat diangkut dan digunakan dengan aman.
Pembakaran asetilena terjadi dalam dua tahap utama yang menciptakan tiga zona nyala api berbeda, yang masing-masing memiliki fungsi termal dan metalurgi yang spesifik:
Reaksi ini terjadi tepat di ujung obor, di mana asetilena dan oksigen bercampur. Ini adalah zona terpanas (sekitar 3.000–3.200°C). Produk utamanya adalah karbon monoksida dan hidrogen, serta pelepasan panas yang sangat besar:
$$C_2H_2 + O_2 \rightarrow 2CO + H_2 + \text{Panas}$$
Pada zona ini, karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H₂) yang dihasilkan dari reaksi primer bereaksi lebih lanjut dengan oksigen dari udara sekitar, membentuk karbon dioksida dan uap air. Zona ini berfungsi melindungi kolam las cair dari kontaminasi atmosfer, bertindak sebagai selimut gas pelindung yang penting untuk mencegah oksidasi.
Sistem las gas memerlukan beberapa komponen krusial yang harus bekerja selaras untuk mengalirkan, mengatur, dan mencampur gas dengan aman dan efisien. Keandalan dan kalibrasi setiap komponen sangat menentukan keberhasilan proses pengelasan.
Gambar 1: Ilustrasi skematis silinder gas dan regulator (Oksigen dan Asetilena).
Silinder adalah wadah bertekanan tinggi untuk menyimpan gas. Silinder oksigen biasanya memiliki tekanan kerja sangat tinggi (sekitar 2.000 psi atau lebih) dan ulir katup yang standar. Silinder asetilena memiliki konstruksi internal yang kompleks untuk menahan aseton dan harus selalu digunakan dalam posisi tegak agar aseton tidak keluar dan merusak regulator serta obor.
Pentingnya Warna dan Ulir: Silinder gas memiliki kode warna standar (walaupun berbeda di beberapa negara) dan yang paling penting, ulir katup yang berbeda. Ulir asetilena biasanya adalah ulir kiri (ulir terbalik) untuk mencegah koneksi yang salah dengan regulator oksigen (ulir kanan). Ini adalah fitur keselamatan yang mutlak.
Regulator adalah komponen paling vital kedua setelah silinder. Fungsi utamanya adalah mengurangi tekanan penyimpanan yang sangat tinggi di dalam silinder menjadi tekanan kerja yang stabil dan jauh lebih rendah yang dibutuhkan di obor. Regulator memiliki dua buah pengukur tekanan (gauge):
Pengaturan tekanan yang tepat adalah krusial. Tekanan kerja yang terlalu tinggi dapat menyebabkan konsumsi gas yang boros dan nyala api yang liar, sementara tekanan yang terlalu rendah akan menyebabkan nyala api yang tidak stabil atau mudah padam.
Selang yang menghubungkan regulator ke obor harus berkode warna sesuai standar internasional (merah untuk gas bakar, hijau/biru untuk oksigen). Selang harus memiliki kualitas yang tinggi, tahan terhadap abrasi, dan diperiksa secara rutin dari kebocoran atau kerusakan akibat panas percikan.
Ini adalah perangkat keselamatan yang tidak boleh diabaikan. Arrestor kilas balik dipasang antara regulator dan selang, atau antara selang dan obor. Fungsinya adalah mencegah aliran balik gas dan menghentikan 'kilas balik' (flashback)—di mana nyala api tiba-tiba bergerak mundur ke dalam selang atau bahkan silinder. Kilas balik dapat menyebabkan ledakan catastrophic.
Peringatan Keamanan Regulator: Regulator asetilena tidak boleh dibuka melebihi 15 psi (sekitar 1 bar). Tekanan di atas batas ini dapat menyebabkan asetilena menjadi tidak stabil secara kimia, bahkan tanpa adanya sumber panas eksternal.
Obor adalah tempat di mana kedua gas dicampur sebelum keluar dan dibakar. Terdapat dua desain obor utama:
Ujung obor (tips) menentukan ukuran nyala api dan laju aliran gas. Pemilihan ukuran tips harus disesuaikan dengan ketebalan material yang akan dilas.
Dalam las gas, operator memiliki kendali penuh atas komposisi nyala api dengan mengatur rasio oksigen terhadap asetilena. Pengaturan ini sangat menentukan kualitas sambungan dan reaksi metalurgi pada logam dasar.
Nyala api netral dicapai ketika rasio oksigen terhadap asetilena adalah 1:1. Ini adalah nyala api yang paling umum digunakan untuk pengelasan baja karbon, besi cor, stainless steel, dan tembaga.
Dicapai ketika terdapat kelebihan asetilena. Rasio O₂:C₂H₂ kurang dari 1:1. Ditandai dengan adanya 'bulu' asetilena berwarna putih terang di antara kerucut dalam dan selubung luar.
Dicapai ketika terdapat kelebihan oksigen. Rasio O₂:C₂H₂ lebih dari 1:1. Kerucut dalam menjadi lebih pendek dan lebih tajam, serta menghasilkan suara mendesis yang keras.
Teknik pengelasan gas melibatkan pergerakan obor dan batang pengisi (filler rod) yang sinkron untuk memastikan penetrasi yang memadai dan penampilan sambungan yang seragam. Terdapat dua metode dasar yang diaplikasikan tergantung ketebalan material.
Teknik ini, juga dikenal sebagai pengelasan maju, adalah metode standar yang digunakan untuk material yang lebih tipis (di bawah 3 mm). Obor bergerak dari kanan ke kiri. Panas diarahkan ke bagian yang belum dilas.
Teknik ini, dikenal sebagai pengelasan mundur, digunakan untuk material yang lebih tebal (di atas 3 mm). Obor bergerak dari kiri ke kanan. Nyala api diarahkan kembali ke kolam las yang baru terbentuk.
Untuk memastikan fusi yang merata di seluruh lebar sambungan, obor harus digerakkan dengan pola tertentu. Pola yang umum meliputi pola lingkaran, setengah lingkaran (C), atau zig-zag, tergantung pada posisi pengelasan dan jenis sambungan (misalnya, sambungan tumpul, sambungan sudut, atau sambungan tumpang).
Fleksibilitas las gas menjadikannya alat multifungsi. Selain menyambung logam secara fusi, ia unggul dalam teknik sambungan yang tidak melibatkan pelelehan material dasar.
Brazing dan soldering adalah proses penyambungan di mana hanya material pengisi yang dilelehkan, sementara material dasar tetap padat. Teknik ini ideal untuk menyambung logam yang berbeda (misalnya tembaga ke baja) atau material yang sensitif terhadap panas tinggi.
Pemotongan menggunakan las gas adalah proses termal yang mengandalkan pembakaran logam, bukan pelelehan. Proses ini hanya efektif pada baja karbon rendah dan baja paduan tertentu (baja tahan karat dan aluminium tidak dapat dipotong dengan cara ini).
Obor pemotong dirancang berbeda dari obor pengelasan; ia memiliki lubang sentral untuk jet oksigen bertekanan tinggi dan lubang-lubang sekitarnya untuk nyala api pemanasan.
Las gas melibatkan gas yang sangat mudah terbakar dan tekanan tinggi. Karena itu, standar keamanan dalam pengoperasian, penyimpanan, dan pemeliharaan peralatan adalah hal yang tidak bisa ditawar. Protokol keamanan yang ketat tidak hanya melindungi operator tetapi juga mencegah kerusakan peralatan dan insiden fatal.
Penggunaan PPE yang tepat melindungi operator dari panas radiasi, percikan, dan sinar inframerah/ultraviolet (walaupun OAW memancarkan lebih sedikit UV daripada pengelasan busur).
Silinder gas harus diperlakukan sebagai potensi bahaya ledakan dan harus ditangani dengan sangat hati-hati.
Kilas balik adalah kondisi paling berbahaya dalam las gas, terjadi ketika nyala api berpindah ke belakang melalui obor dan selang, menuju regulator, dan berpotensi mencapai silinder. Kilas balik dapat dipicu oleh tekanan kerja yang tidak seimbang, ujung obor yang tersumbat, atau katup yang rusak.
Urutan penyalaan dan pemadaman harus diikuti dengan presisi untuk mencegah kilas balik dan tekanan berlebihan.
Berbeda dengan pengelasan busur yang menggunakan fluks pada elektroda, las gas seringkali menggunakan batang pengisi (filler rod) polos atau yang dilapisi fluks minimal. Pemilihan material pengisi sangat penting karena material ini membentuk sebagian besar volume sambungan yang dilas.
Material pengisi harus memiliki komposisi kimia dan titik lebur yang kompatibel dengan logam dasar. Dalam kebanyakan kasus baja, batang pengisi OAW adalah baja karbon rendah, seringkali dengan tambahan deoksidator seperti silikon atau mangan untuk melawan oksidasi yang mungkin terjadi akibat nyala api.
Fluks adalah senyawa kimia, seringkali berupa pasta atau bubuk, yang digunakan dalam las gas (terutama saat mengelas material non-ferrous seperti aluminium, tembaga, dan stainless steel).
Fungsi Utama Fluks:
Las gas dikenal menghasilkan zona yang dipengaruhi panas (HAZ) yang lebih lebar daripada pengelasan busur, karena laju panas yang dimasukkan (heat input) lebih menyebar. HAZ yang lebar dapat menyebabkan distorsi yang signifikan, terutama pada pelat tipis. Untuk mengelola distorsi:
Seperti proses pengelasan lainnya, las gas rentan terhadap berbagai cacat yang dapat mengurangi integritas dan kekuatan sambungan. Identifikasi dan koreksi cacat ini adalah bagian integral dari keahlian operator.
Terjadi ketika nyala api terlalu bersifat oksidasi atau ketika material dasar tidak dilindungi oleh fluks atau selimut gas sekunder. Hasilnya adalah permukaan yang kasar, berpori, dan kehilangan kekuatan material paduan. Koreksi: Atur nyala api menjadi netral atau sedikit karburasi.
Terjadi ketika panas yang terlalu banyak diterapkan pada material tipis, menyebabkan logam dasar meleleh dan jatuh. Koreksi: Gunakan tips obor yang lebih kecil, kurangi tekanan gas, atau tingkatkan kecepatan pengelasan.
Jika nyala api terlalu karburasi pada baja tertentu, dapat terjadi penambahan karbon yang membuat sambungan terlalu keras dan getas (brittle). Koreksi: Gunakan nyala api netral yang lebih presisi.
Las hanya mengisi permukaan alur, tetapi tidak mencapai akar sambungan. Ini biasanya disebabkan oleh panas yang tidak cukup atau kecepatan pengelasan yang terlalu tinggi. Koreksi: Turunkan kecepatan, pastikan persiapan alur (beveling) yang memadai.
Terjadi ketika las gas melelehkan tepi logam dasar tetapi tidak terisi kembali oleh logam pengisi, meninggalkan lekukan tajam di sepanjang tepi sambungan. Ini mengurangi ketebalan material dan meningkatkan titik stres. Penyebabnya adalah sudut obor yang salah atau panas yang berlebihan. Koreksi: Jaga sudut obor agar mengarah ke kolam las, tidak ke tepi pelat.
Porositas adalah gelembung gas yang terperangkap dalam lasan yang membeku. Terak adalah inklusi non-logam yang terperangkap. Kedua cacat ini mengurangi kekuatan. Penyebabnya dapat berupa kotoran pada material dasar, penggunaan fluks yang tidak tepat (untuk terak), atau ketidakmampuan gas pelindung sekunder (selubung luar) untuk bekerja efektif (untuk porositas). Koreksi: Pastikan pembersihan sambungan yang menyeluruh.
Keberhasilan las gas sangat bergantung pada stabilitas tekanan kerja. Penyimpangan tekanan, bahkan sedikit, dapat mengubah nyala api secara drastis.
Meskipun regulator tahap tunggal (single-stage) umum digunakan, regulator dua tahap (two-stage) menawarkan stabilitas yang unggul, terutama penting ketika silinder gas hampir kosong dan tekanan reservoir turun drastis.
Kebocoran gas tidak hanya boros tetapi juga sangat berbahaya. Setiap kali sistem dipasang atau sebelum penggunaan yang lama, pengujian kebocoran harus dilakukan.
Di tengah dominasi mesin las listrik canggih, las gas tetap memegang peranan penting di pasar. Keunggulannya seringkali terletak pada situasi di mana listrik tidak tersedia atau ketika karakteristik pemanasan unik diperlukan.
Sistem las gas portabel dapat dibawa ke lokasi terpencil tanpa memerlukan sumber daya listrik. Ini menjadikannya alat yang tak tergantikan dalam pekerjaan lapangan, perbaikan infrastruktur pedesaan, atau pekerjaan instalasi HVAC (pemanasan, ventilasi, dan pendingin udara) yang seringkali memerlukan brazing tembaga di lokasi yang sulit dijangkau.
Nyala api las gas menghasilkan panas yang lebih menyebar dan "lunak" dibandingkan busur listrik yang sangat terfokus. Kontrol panas yang lebih baik ini sangat menguntungkan untuk:
Las gas adalah metode yang seringkali direkomendasikan untuk perbaikan besi cor. Laju pemanasan dan pendinginan yang lebih lambat secara alami membantu mengurangi tegangan internal dan risiko keretakan yang tinggi pada material yang rapuh ini.
Gambar 2: Zona nyala api netral, menunjukkan kerucut dalam dan selubung pelindung.
Penguasaan las gas membutuhkan intuisi yang tinggi terhadap kontrol panas. Berbeda dengan busur listrik yang panasnya konstan pada arus tertentu, panas pada las gas diatur oleh operator melalui jarak obor, sudut, dan ayunan (weaving).
Sudut obor (biasanya antara 60° hingga 70° terhadap permukaan logam) sangat memengaruhi distribusi panas dan arah kolam las. Sudut yang terlalu datar akan menyebar panas terlalu luas dan menyebabkan penetrasi dangkal. Sudut yang terlalu tegak dapat meniup kolam las dan meningkatkan risiko undercut atau oksidasi.
Preparasi sambungan yang tepat adalah 50% dari keberhasilan pengelasan. Untuk las gas, persiapan meliputi:
Pada material tebal atau material dengan konduktivitas termal tinggi (seperti tembaga), pemanasan awal pada area sekitar sambungan sangat penting. Pre-heating mengurangi gradien suhu antara sambungan dan material sekitarnya, mengurangi risiko retak dan memastikan kolam las tetap cair dalam waktu yang cukup lama untuk fusi yang sempurna. Las gas, dengan nyala api yang besar, sangat efektif untuk melakukan pemanasan awal lokal.
Pengelasan baja tahan karat (stainless steel) dengan las gas memerlukan perhatian khusus terhadap nyala api. Stainless steel sangat sensitif terhadap karburasi dan oksidasi. Harus digunakan nyala api netral atau sedikit oksidasi untuk menghindari penambahan karbon (yang dapat menyebabkan korosi intergranular) dan harus menggunakan fluks pelindung yang kuat atau pelindung gas sekunder tambahan (walaupun jarang pada OAW). Kecepatan harus dijaga tinggi untuk meminimalkan input panas dan distorsi.
Tembaga memiliki konduktivitas termal yang sangat tinggi, yang berarti panas cepat menyebar menjauhi sambungan. Hal ini seringkali memerlukan penggunaan obor yang lebih besar atau pemanasan awal yang ekstensif. Untuk kuningan (paduan tembaga dan seng), nyala api oksidasi ringan sering digunakan karena uap seng (zinc) dapat merusak lasan. Oksidasi ringan membantu menekan penguapan seng.
Pembakaran gas asetilena menghasilkan karbon monoksida (CO) dan karbon dioksida (CO₂). Selain itu, pengelasan pada beberapa logam (terutama yang mengandung seng, timbal, atau kadmium, dan penggunaan fluks) menghasilkan asap beracun. Ventilasi yang memadai (baik mekanis maupun alami) adalah hal yang mutlak. Operator tidak boleh mengelas di ruang tertutup tanpa ekstraktor asap yang efisien.
Pemahaman menyeluruh tentang las gas, mulai dari fisika api hingga kimia logam dan prosedur keselamatan ketat, adalah fondasi bagi setiap profesional logam. Proses ini tidak hanya menawarkan solusi yang kuat dan portabel untuk penyambungan, tetapi juga merupakan keterampilan dasar yang memperkaya pemahaman metalurgi dan manipulasi panas dalam dunia rekayasa material.