Friction Stir Welding Dijelaskan: Proses, Manfaat, dan Aplikasi
Apa itu Friction Stir Welding?
Friction stir welding (FSW) adalah proses penggabungan state padat yang menggunakan panas gesekan yang dihasilkan oleh alat berputar untuk menggabungkan dua workpiece yang berhadapan tanpa melelehkan materi workpiece. Panas dihasilkan oleh gesekan antara alat berputar dan materi workpiece, yang mengakibatkan daerah yang melunak di dekat alat FSW.
Saat alat dilewati sepanjang garis sambung, ia secara mekanis mencampur dua potong logam, dan memajunya logam panas dan melunak oleh tekanan mekanis yang diterapkan oleh alat, mirip dengan menggabungkan liat atau adonan.
Ia terutama digunakan pada alumunium tiruan atau diekstrusi dan terutama untuk struktur yang membutuhkan kekuatan las yang sangat tinggi. FSW mampu menggabungkan paduan alumunium, padana tembaga, padana titanium, baja ringan, baja tahan karat, dan padana magnesium.
Baru-baru ini, berhasil digunakan dalam las polimer. Selain itu, penggabungan logam yang berbeda, seperti alumunium ke padana magnesium, baru-baru ini berhasil dilakukan oleh FSW. Aplikasi FSW dapat ditemukan dalam pembuatan kapal modern, kereta api, dan aplikasi penerbangan luar angkasa.
Prinsip Operasi
Perkembangan alat melalui sambung, juga menunjukkan zona las dan daerah yang terpengaruh oleh bahu alat
FSW dilakukan dengan alat silinder berputar yang memiliki pin profiled yang diameternya lebih kecil dari diameter bahu. Durante las, alat diadvance ke dalam sambung butt antara dua workpiece yang dijamin hingga probe menembus ke dalam workpiece dan bahu menyentuh permukaan workpiece.
Probe sedikit lebih pendek dari kedalaman las yang diperlukan, dengan bahu alat berada di atas permukaan kerja. Setelah waktu diam singkat, alat digerus ke maju sepanjang garis sambung pada kecepatan las yang ditetapkan.
Panas gesekan dihasilkan antara alat tahan aus dan workpiece. Panas ini, bersama dengan yang dihasilkan oleh proses pencampuran mekanis dan panas adiabatik dalam bahan, menyebabkan bahan yang diaduk melunak tanpa meleleh.
Saat alat digerus ke maju, profil khusus pada probe memaksa bahan plastis dari sisi depan ke belakang, di mana gaya tinggi membantu dalam konsolidasi forged dari las.
Proses alat melintasi garis las dalam tabur logam plastis menghasilkan deformasi state padat yang parah yang melibatkan dynamic recrystallization dari bahan dasar.
Proses Friction Stir Welding
Friction stir welding menggunakan alat yang dirancang khusus yang berputar dengan kecepatan tinggi di atas benang yang perlu digabungkan. Saat alat berputar di atas logam, panas dihasilkan di antara mereka. Panas ini menyebabkan logam menjadi plastis dan bersatu satu sama lain. Friction stir welding mampu melas dua jenis sambung:
Lap Joints
Butt joints
Alat yang digunakan untuk friction stir welding memiliki dua bagian. Bagian silinder yang disebut bahu berputar di atas benang, dan pin profiled yang membentang dari bahu.
Pin pertama kali ditusuk ke dalam benang. Kemudian, bahu berputar di atas workpiece untuk waktu tertentu hingga suhu optimum tercapai dan terserap ke dalam bahan.
Kemudian, alat bergerak di seluruh benang, yang menciptakan las berkelanjutan. Ini mungkin karena panas volumetrik yang dihasilkan oleh alat dan pencampuran partikel logam oleh pin profiled. Dari pin profiled yang masuk ke ruang kerja tempat ia mendapatkan nama “Stir” karena pin secara harfiah mengaduk partikel yang melunak untuk menyatu.
Aplikasi Friction Stir Welding
Proses FSW awalnya 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 offshore, penerbangan luar angkasa, otomotif, rolling stock untuk kereta api, fabrikasi umum, robotika, dan komputer.
Friction stir welding menemukan aplikasi dalam berbagai industri yang menggunakan alumunium.
Pembuatan Kapal: FSW pertama kali digunakan untuk melas panel alumunium rongga untuk perikanan. Hari ini, teknik las ini umum dalam melas panel freezer alumunium yang digunakan dalam badan dan hull kapal. Karena FSW menciptakan deformasi minimal, panel alumunium akan mempertahankan bentuknya bahkan dengan las yang panjang.
Penerbangan Luar Angkasa: Tangki bahan bakar alumunium yang digunakan di pesawat luar angkasa untuk menyimpan oksigen kriogenik menggunakan FSW. Teknik penggabungan memajukan dom ke struktur silinder yang membentuk tangki bahan bakar ini. Boeing menggunakan FSW di Interstage Module dari roket Delta II yang memiliki keberhasilan liftoff pada Agustus 1999.
FSW juga digunakan untuk menggabungkan rangka alumunium ringan yang terlihat di fuselage pesawat. Ini karena teknik ini menawarkan alternatif yang jauh lebih ringan daripada baut atau baut semak.
Kereta Api: Friction stir welding digunakan pada profil rongga dan ekstrusi T-stiffener untuk manufaktur kereta api kecepatan tinggi.
Industri Otomotif: Industri otomotif telah beralih ke alumunium sebagai bahan optimal untuk menyiapkan chassis mobil. Oleh karena itu, ini adalah salah satu pengadopsi utama teknologi FSW. Metode las konvensional tidak dapat mereproduksi bagian toleransi tinggi seperti yang dihasilkan FSW. Waktu las yang cepat FSW juga membuatnya lebih menarik daripada bentuk las lain untuk alumunium.
Friction stirs welding vs friction welding – perbedaan
Beberapa teknik las menggunakan gesekan untuk menghasilkan panas, dan di antaranya yang paling umum adalah friction welding. Dalam metode friction welding yang umum, panas dihasilkan di antara dua workpiece dengan menggerakkan satu workpiece relatif terhadap yang lain di benang.
Gesekan antara kedua permukaan menyebabkan mereka meleleh dan bersatu.
Namun, ini membatasi friction welding ketika datang ke setup workpiece, karena harus dapat menggerakkan workpiece dengan kecepatan tinggi melalui gerak linier往復.
Friction stir welding mengatasi keterbatasan ini dengan menempatkan workpiece tetap dan kemudian menggerakkan alat di sepanjang benang, menciptakan las dalam proses.
Keuntungan Friction Stir Welding
Keuntungan friction stir welding timbul dari las uniknya di mana tidak ada penggunaan bahan konsumsi atau teknik elemen shielding. Ini memberikan karakteristik berikut pada las:
Las yang selesai tanpa sambungan dan estetis
Ia dapat melas padana yang tidak dapat dilas seperti Alumunium 2xxx dan 7xxx range
Proses yang sepenuhnya terotomatisasi
Tidak ada bentuk flux atau agen shielding yang diperlukan
Suhu puncak rendah mencegah penyusutan dan porositas pada retakan
Kerugian Friction Stir Welding
Diperlukan susunan alat khusus yang rumit.
Ia menciptakan lubang terlihat dalam las plat.
Biaya awal atau setup tinggi.
Ia lebih sedikit fleksibel dibandingkan proses las arc.
