Apa itu Friction Stir Welding? - Proses, Dan Aplikasi
Apa itu Friction Stir Welding?
Friction stir welding (FSW) adalah proses penyambungan solid-state yang menggunakan panas gesekan yang dihasilkan oleh pahat yang berputar untuk menyatukan dua benda kerja yang berhadapan tanpa melelehkan material benda kerja. Panas dihasilkan oleh gesekan antara pahat yang berputar dan material benda kerja, yang menyebabkan daerah yang melunak di dekat pahat FSW.
Saat pahat dilintasi di sepanjang garis sambungan, pahat mencampurkan dua bagian logam secara mekanis, dan menempa logam panas dan lunak dengan tekanan mekanis, yang diterapkan oleh pahat, seperti menggabungkan tanah liat, atau adonan.
Ini terutama digunakan pada aluminium tempa atau ekstrusi dan terutama untuk struktur yang membutuhkan kekuatan las yang sangat tinggi. FSW mampu menggabungkan paduan aluminium, paduan tembaga, paduan titanium, baja ringan, baja tahan karat, dan paduan magnesium.
Baru-baru ini, itu berhasil digunakan dalam pengelasan polimer. Selain itu, penggabungan logam yang berbeda, seperti paduan aluminium dengan magnesium, baru-baru ini telah dicapai oleh FSW. Penerapan FSW dapat ditemukan dalam pembuatan kapal modern, kereta api, dan aplikasi luar angkasa.
Prinsip pengoperasian
Kemajuan pahat melalui sambungan, juga menunjukkan zona las dan wilayah yang dipengaruhi oleh bahu pahat
FSW dilakukan dengan pahat berbentuk silinder berputar yang memiliki profil pin yang diameternya lebih kecil dari diameter shoulder. Selama pengelasan, pahat dimasukkan ke sambungan pantat antara dua benda kerja yang dijepit sampai probe menembus benda kerja dan bahu menyentuh permukaan benda kerja.
Probe sedikit lebih pendek dari kedalaman las yang diperlukan, dengan bahu pahat berada di atas permukaan kerja. Setelah waktu diam yang singkat, pahat dipindahkan ke depan sepanjang garis sambungan dengan kecepatan pengelasan yang telah ditentukan sebelumnya.
Panas gesekan dihasilkan antara pahat tahan aus dan benda kerja. Panas ini, bersama dengan yang dihasilkan oleh proses pencampuran mekanis dan panas adiabatik di dalam bahan, menyebabkan bahan yang diaduk melunak tanpa meleleh.
Saat pahat digerakkan ke depan, profil khusus pada probe memaksa material terplastis dari muka depan ke belakang, di mana gaya tinggi membantu konsolidasi las yang ditempa.
Proses pahat yang melintasi sepanjang garis las dalam poros tabung logam yang diplastisisasi menghasilkan deformasi solid-state yang parah yang melibatkan rekristalisasi dinamis dari bahan dasar.
Proses pengelasan gesekan aduk
Pengelasan aduk gesekan menggunakan alat yang dirancang khusus yang berputar dengan kecepatan tinggi di atas lapisan yang perlu dilas bersama. Saat alat berputar di atas logam, panas dihasilkan di antara mereka. Panas ini menyebabkan logam menjadi plastik dan menyatu satu sama lain. Pengelasan aduk gesekan mampu mengelas dua jenis sambungan:
Sendi Lap
Sendi bokong
Alat yang digunakan untuk pengelasan adukan gesekan memiliki dua bagian. Bagian silindris yang disebut bahu berputar pada jahitan, dan pin yang diprofilkan memanjang dari bahu.
Pin pertama dibor ke dalam jahitan. Kemudian, bahu berputar di atas benda kerja untuk waktu tertentu sampai suhu optimal tercapai dan diserap ke dalam bahan.
Kemudian, pahat bergerak melintasi jahitan, yang menghasilkan lasan kontinu. Ini dimungkinkan karena pemanasan volumetrik yang dihasilkan oleh alat dan pencampuran partikel logam oleh pin yang diprofilkan. Ini dari pin yang diprofilkan yang masuk ke ruang kerja dan diberi nama "Aduk" karena pin secara harfiah mengaduk partikel yang dilunakkan untuk menggabungkannya.
Aplikasi pengelasan aduk gesekan
Proses FSW awalnya telah dipatenkan oleh TWI di sebagian besar negara industri dan dilisensikan untuk lebih dari 183 pengguna. Friction stirs welding dan variannya Friction stir spot welding dan friction stir processing digunakan untuk aplikasi industri berikut:pembuatan kapal dan lepas pantai, aerospace, otomotif, rolling stock untuk perkeretaapian, fabrikasi umum, robotika, dan komputer.
Pengelasan aduk gesekan menemukan aplikasi di berbagai industri yang menggunakan aluminium.
Pembuatan Kapal: FSW pertama kali digunakan untuk mengelas panel aluminium berongga untuk kapal penangkap ikan. Saat ini, teknik pengelasan ini umum digunakan dalam pengelasan panel freezer aluminium yang digunakan di badan dan lambung kapal. Karena FSW menciptakan distorsi minimal, panel aluminium akan mempertahankan bentuknya bahkan dengan pengelasan yang panjang.
Aerospace: Tangki bahan bakar aluminium yang digunakan dalam pesawat ruang angkasa untuk menyimpan oksigen kriogenik menggunakan FSW. Teknik penyambungan mengelas kubah ke struktur silinder yang membentuk tangki bahan bakar ini. Boeing menggunakan FSW dalam Modul Interstage roket Delta II yang berhasil lepas landas pada Agustus 1999.
FSW juga digunakan untuk menyambung rangka aluminium ringan yang terlihat di badan pesawat. Ini karena teknik ini menawarkan alternatif yang jauh lebih ringan dibandingkan dengan bolting atau riveting.
Kereta Api: Pengelasan aduk gesekan menemukan penggunaannya pada profil berlubang dan ekstrusi pengaku-T untuk pembuatan kereta api berkecepatan tinggi.
Industri otomotif: Industri otomotif telah beralih ke aluminium sebagai bahan yang optimal untuk mempersiapkan sasis mobil. Oleh karena itu, ini adalah salah satu pengadopsi utama teknologi FSW. Metode pengelasan konvensional tidak dapat mereproduksi bagian toleransi tinggi seperti FSW. Waktu pengelasan FSW yang cepat juga membuatnya lebih menarik daripada bentuk pengelasan aluminium lainnya.
Pengelasan gesekan gesekan vs pengelasan gesekan – perbedaannya
Beberapa teknik pengelasan menggunakan gesekan untuk menghasilkan panas, dan di antaranya yang paling umum adalah pengelasan gesekan. Dalam metode pengelasan gesekan yang umum, panas dihasilkan di antara dua benda kerja dengan menggerakkan satu benda kerja dalam kaitannya dengan yang lain pada sambungannya.
Gesekan antara dua permukaan menyebabkan keduanya meleleh dan melebur.
Namun, hal ini membatasi pengelasan gesekan dalam hal penyiapan benda kerja, karena harus dapat menggerakkan benda kerja dengan kecepatan tinggi melalui gerakan bolak-balik linier.
Pengelasan aduk gesekan mengatasi keterbatasan ini dengan memperbaiki benda kerja di tempatnya dan kemudian menggerakkan pahat di sepanjang jahitan, menciptakan lasan dalam prosesnya.
Keuntungan dari pengelasan aduk gesekan
Keuntungan dari Friction Stir Welding muncul dari lasnya yang unik dimana tidak ada penggunaan teknik elemen habis pakai atau pelindung. Ini memberikan karakteristik berikut pada lasan:
Las yang sudah selesai mulus dan estetis
Dapat mengelas paduan yang tidak dapat digunakan seperti Aluminium 2xxx dan 7xxx
Proses yang sepenuhnya otomatis
Tidak diperlukan fluks atau bahan pelindung
Suhu puncak yang rendah mencegah penyusutan dan porositas retakan
Kerugian pengelasan aduk gesekan
Perlu pengaturan perlengkapan yang rumit atau khusus.
Ini menciptakan lubang yang terlihat di pelat las.
Biaya awal atau penyiapan yang tinggi.
Kurang fleksibel dibandingkan dengan proses las busur.
FSW tidak dapat membuat sambungan pengisi.
Material yang tidak dapat ditempa tidak dapat dilas.
