Proses pengelasan yang paling umum, terutama untuk mengelas baja yaitu memakai energi listrik sebagai sumber panas. Pengelasan dengan menggunakan energi listrik yang paling banyak digunakan adalah las busur listrik. Busur listrik adalah pancaran yang relatif besar antara elektroda dengan bahan dasar yang dialiri melalui kolom gas ion hasil pemanasan. Kolom gas ini disebut plasma.
Terjadinya busur nyala listrik diakibatkan oleh perbedaan tegangan listrik antara kedua kutub, yaitu benda kerja dan elektroda. Perbedaan tegangan ini disebut dengan tegangan busur listrik.
Las elektroda terbungkus atau pengelasan busur listrik logam terlindung (Shieled Metal Arc Welding atau SMAW) merupakan salah satu jenis yang paling sederhana dan paling canggih untuk pengelasan baja struktural. Proses SMAW sering disebut proses elektroda tongkat manual. Pemanasan dilakukan dengan busur nyala (listrik) antara elektroda yang dilapis dan logam yang akan disambung yang kemudian akan menjadi satu dan membeku bersama.
Cara pengelasan dengan elektroda terbungkus adalah cara pengelasan yang banyak digunakan pada masa sekarang. Dalam cara pengelasan ini digunakan kawat elektroda logam yang dibungkus dengan fluks. Dalam gambar 2 dapat dilihat dengan jelas bahwa busur listrik terbentuk di antara logam induk dan ujung elektroda.
Elektroda yang dilapis akan habis karena logam pada elektroda dipindahkan ke logam induk selama proses pengelasan. Kawat elektroda (kawat las) menjadi bahan pengisi dan lapisannya sebagian dikonversikan menjasi gas pelindung, sebagian menjadi terak (slag), dan sebagian lagi diserap oleh logam las. Bahan pelapis elektroda adalah campuran seperti lempung yang terdiri dari pengikat silikat dan bahan bubuk seperti senyawa flour, karbonat, oksida, paduan logam, dan selulosa. Campuran ini ditekan dan dipanasi hingga diperoleh lapisan konsentrasi kering dan keras.
Jenis elektroda yang digunakan akan sangat menentukan hasil pengelasan, sehingga penting untuk mengetahui jenis dan sifat masing-masing elektroda sebagai dasar pemilihan elektroda yang tepat. Selain jenis elektroda yang harus dipilih dengan tepat, diameter elektroda las juga harus diperhatikan. Ukuran elektroda dipilih berdasarkan ukuran las yang akan dibuat dan arus listrik yang dihasilkan oleh alat las. Karena umumnya mesin las mempunyai pengatur untuk memperkecil maupun memperbesar arus listrik.
Berdasarkan selaput pelindungnya, elektroda dibedakan menjadi dua macam, yaitu elektroda polos dan elektroda beselaput.
Elektroda berselaput terdiri dari bagian inti dan zat pelindung atau fluks. Selaput elektroda atau fluks mempunyai fungsi-fungsi, antara lain:
1) Mencegah terbentuknya oksida-oksida dan nitride logam, sewaktu proses pengelasan berlangsung.
2) Membuat kerak pelindung sehingga dapat mengurangi kecepatan pendinginan, hal ini bertujuan agar hasil lasan tidak getas dan rapuh.
3) Menstabilkan terjadinya busur api dan mengarahkan nyala busur api sehingga mudah dikontrol.
4) Mengontrol ukuran dan frekuensi tetesan logam cair.
Untuk pemilihan jenis elektroda yang digunakan, harus diperhatikan beberapa hal, yaitu :
1) jenis logam yang akan dilas;
2) ketebalan bahan yang akan dilas;
3) kekuatan mekanis yang diharapkan dari pengelasan;
4) posisi pengelasan; dan
5) bentuk kampuh benda kerja.
Kode elektroda, berupa huruf dan angka mempunyai arti khusus yang sangat berguna untuk pemilihan elektroda. Kode elektroda sudah distandarkan atau ditetapkan. Badan standarisasi kode elektroda yaitu AWS (American Welding Society) dan ASTM (American Society for Testing and Materials). Simbol atau kode yang diberikan yaitu satu huruf E diikuti oleh 4 (empat) atau 5 (lima) angka dibelakangnya. Sebagai contoh elektroda dengan kode E7016, artinya yaitu:
E : elektroda untuk las busur listrik
70 : menyatakan nilai kekuatan tarik minimum dari hasil pengelasan dikalikan dengan 1000 psi, menjadi 70.000 psi.
1 : menyatakan posisi pengelasan, angka 1 berarti dapat digunakan untuk pengelasan semua posisi.
6 : elektroda dengan penembusan sedang, dan bahan dari selaput soda hidrogen rendah.
Angka urutan ke 3 (tiga) pada kode elektroda yaitu angka yang menyatakan posisi pengelasan :
1 : Semua posisi pengelasan
2 : Pengelasan posisi horizontal dan di bawah tangan
3 : Pengelasan posisi di bawah tangan
Angka terakhir pada kode elektroda :
0 : Elektroda dengan penembusan dalam, dan bahan dari selaput selulosa soda.
1 : Elektroda dengan penembusan dalam, dan bahan dari selaput selulosa potassium.
2 : Elektroda dengan penembusan sedang, dan bahan dari selaput titania sodium.
3 : Elektroda dengan penembusan dangkal, dan bahan dari selaput titania rutil.
4 : Elektroda dengan penembusan sedang, dan bahan dari selaput titania serbuk besi.
5 : Elektroda dengan penembusan sedang, dan bahan dari selaput soda hidrogen rendah.
6 : Elektroda dengan penembusan sedang, dan bahan dari selaput soda hidrogen rendah.
7 : Elektroda dengan penembusan menengah, dan bahan dari selaput oksida besi.
8 : Elektroda dengan penembusan dangkal dan menengah, dan bahan dari selaput serbuk besi hidrogen rendah.
Proses pemindahan logam elektroda terjadi pada saat ujung elektroda mencair dan membentuk butir-butir yang terbawa oleh arus busur listrik yang terjadi. Bila digunakan arus listrik yang besar maka butiran logam cair yang terbawa menjadi halus (Gambar 3a) dan sebaliknya bila arus listriknya kecil maka butiran logam tidak halus (Gambar 3b). Hasil pengelasan yang mempunyai sifat yang baik yaitu pemindahan terjadi dengan butiran yang halus.
Proses pengelasan busur nyala lainnya yaitu:
1) Pengelasan busur nyala terbenam (Submerged Arc Welding atau SAW) Pada proses SAW, busurnya tidak terlihat karena tertutup oleh lapisan bahan granular (berbentuk butiran) yang melebur (gambar 4). Elektroda logam telanjang akan habis karena ditimbun sebagai bahan pengisi. Ujung elektroda terus terlindung oleh cairan fluks yang berada di bawah lapisan fluks granular yang tak terlebur.
Fluks yang merupakan ciri khas dari metode ini, memberikan penutup sehingga pengelasan tidak menimbulkan kotoran sepanjang kampuh, percikan api atau asap. Fluks granular biasanya terletak secara otomatis sepanjang kampuh di permukaan lintasan gerak elektroda. Hasil pengelasan yang menggunakan proses SAW memiliki mutu yang tinggi dan merata, kekuatan kejut (impact) yang tinggi, kerapatan yang tinggi dan tahan karat yang baik. Sifat mekanis las ini sama baiknya seperti bahan dasar.
2) Pengelasan busur nyala logam gas (Gas Metal Arc Welding atau GMAW) Pada prose GMAW, elektrodanya adalah kawat menerus dari gulungan yang disalurkan melalui pemegang elektroda (alat yang berbentuk pistol seperti gambar 5). Perlindungan dihasilkan seluruhnya dari gas atau campuran gas yang diberikan dari luar.
Selain melindungi logam yang meleleh dari atmosfir, gas pelindung mempunyai fungsi sebagai berikut :
a) mengontrol karakteristik busur nyala dan pemindahan logam;
b) mempengaruhi penetrasi, lebar peleburan, dan bentuk daerah lasan;
c) mempengaruhi kecepatan pengelasan; dan
d) mengontrol peleburan berlebihan (undercutting).
3) Pengelasan busur nyala berinti fluks (Flux Cored Arc Welding atau FCAW) Proses FCAW sama seperti GMAW tetapi elektroda logam pengisi yang menerus berbentuk tubular (seperti pipa) dan mengandung bahan fluks dalam intinya. Bahan inti ini sama fungsinya seperti lapisan SMAW atau fluks granular pada SAW. Untuk kawat yang diberikan secara menerus, lapisan luar tidak akan tetap lekat pada kawat. Gas pelindung dihasilkan oleh inti fluks tetapi biasanya diberi gas pelindung tambahan dengan gas CO
4) Pengelasan terak listrik (Electro Slag Welding atau ESW) Proses ESW merupakan proses pengelasan yang digunakan terutama untuk pengelasan dalam posisi tegak atau vertikal. Ini biasanya dipakai untuk memperoleh las lintasan tunggal (sekali jalan) seperti untuk sambungan pada penampang kolom yang besar. Logam las yang ditimbun ke dalam alur yang dibentuk oleh tepi pelat yang terpisah dan alas yang didinginkan dengan air. Terak cair yang konduktif melindungi las serta mencairkan bahan pengisi dan tepi pelat. Karena terak padat tidak konduktif, busur nyala diperlukan untuk mengawali proses dengan mencairkan terak dan memanaskan pelat.
5) Pengelasan stud
Proses yang paling umum digunakan dalam pengelasan stud (baut tanpa ulir) ke bahan dasar atau logam induk disebut pengelasan stud busur nyala (arc stud welding). Proses ini bersifat otomatis tetapi karakteristiknya sama seperti proses SMAW. Stud berlaku sebagai elektroda, dan busur listrik timbul dari ujung stud ke pelat.
