Friction Welding Dijelaskan: Proses, Manfaat, dan Aplikasi
Apa itu Friction Welding?
Friction welding adalah teknik las state padat yang melas workpiece dengan menghasilkan panas melalui gesekan mekanis antara workpiece dalam gerak relatif satu sama lain, dengan penambahan gaya lateral yang disebut “upset” untuk memindahkan dan menyatukan materi secara plastis.
Karena tidak ada pencairan, friction welding bukan proses las fusi, tetapi teknik las state padat lebih mirip dengan forge welding. Friction welding digunakan dengan logam dan termoplastik dalam berbagai aplikasi penerbangan dan otomotif.
Dalam kenyataan, permukaan yang tampak halus terdiri dari banyak proyeksi mikroskopik yang disebut asperities. Saat satu permukaan bergerak relatif terhadap yang lain, asperitas ini berinteraksi, menghasilkan gesekan gaya yang menghalangi gerakan antara dua atau lebih permukaan yang berinteraksi.
Interaksi asperitas ini melalui pengakhiran elastis dan plastis menghasilkan panas. Friction welding memanfaatkan fenomena ini untuk aplikasi penggabungan. Gerakan mekanis yang diinduksi friction welding menghasilkan panas, menyebabkan bahan yang akan digabungkan melunak dan menjadi viskos. Sementara dalam keadaan melunak, gerakan mekanis proses mencampur bahan untuk menciptakan ikatan.
Cara di mana panas gesekan dan pencampuran materi terjadi sangat tergantung pada proses friction welding yang digunakan, di mana ada empat proses utama: Friction stir welding (FSW), friction stir spot welding (FSSW), linear friction welding (LFW) dan rotary friction welding (RFW).
Bagaimana Friction Welding Bekerja?
FSW bekerja dengan menggunakan alat non-konsumsi, yang diputar dan ditusuk ke dalam antarmuka dua workpiece. Alat kemudian digerus melalui antarmuka dan panas gesekan menyebabkan bahan memanaskan dan melunak.
Alat yang berputar kemudian secara mekanis mencampur bahan yang melunak untuk menghasilkan ikatan. FSSW adalah varian dari FSW dan bekerja dengan memutar, menusuk, dan mencabut alat non-konsumsi ke dalam dua workpiece dalam konfigurasi lap-joint untuk membuat las “spot”. Selama FSSW tidak ada traversing alat melalui workpiece.
LFW dan RFW tidak memerlukan alat non-konsumsi, yaitu, workpiece individual yang akan digabungkan digunakan untuk menghasilkan panas gesekan dan pencampuran mekanis. LFW bekerja dengan mengosilasi satu workpiece secara linier relatif terhadap yang lain di bawah gaya kompresi.
Gesekan antara permukaan yang berosilasi menghasilkan panas, menyebabkan bahan di antarmuka melunak dan secara mekanis mencampur. RFW mirip dengan LFW kecuali bahwa workpiece seringkali bulat dan diputar relatif satu sama lain. Selama LFW dan RFW workpiece biasanya menyusut (“burn-off”) dalam arah gaya kompresi, membentuk flash.
Selama burn-off antarmuka kontaminan, seperti oksida dan partikel asing, diusir ke dalam flash. Setelah bebas dari kontaminan, pencampuran logam murni ke logam terjadi, menghasilkan ikatan integral. Meskipun suhu yang dihasilkan selama friction welding sangat panas, bahan tetap dalam kondisi state padat (yaitu, tidak ada pencairan).
Aplikasi
Friction welding dapat digunakan untuk membangun roller industri, tabung, dan poros yang lebih baik. Proses ini sering digunakan untuk memproduksi sub-assembly ini untuk printer industri, peralatan penanganan bahan, serta aplikasi otomotif, penerbangan luar angkasa, laut, dan minyak.
Contoh lain komponen termasuk gear, poros axle, driveline, katup, batang piston hidrolik, bus roller truk, poros pompa, bor, rod koneksi, dll.
Keuntungan Friction Welding
Mengaktifkan penggabungan materi yang berbeda yang biasanya tidak kompatibel untuk dilas oleh metode penggabungan lainnya.
Menciptakan zona terpengaruh panas yang sempit
Proses konsisten dan berulang dari pencairan logam yang lengkap
Persiapan sambung minimal – permukaan potong gerigi yang paling sering digunakan
Turn-around Times lebih cepat – dibandingkan waktu tunggu panjang untuk forgings, yang saat ini 6 bulan atau lebih lama.
Meningkatkan fleksibilitas desain secara besar – pilih bahan yang sesuai untuk setiap area dari blank
Cocok untuk berbagai kuantitas – dari satu prototipe hingga produksi volume tinggi
Tidak memerlukan flux, bahan filler, atau gas
Proses ramah lingkungan – tidak ada asap, gas, atau asap yang dihasilkan
Proses state padat – tidak ada kemungkinan porositas atau inklusi scoria
Menciptakan blank seperti cetakan atau forged – tanpa peralatan mahal atau persyaratan kuantitas minimum
Mengurangi tenaga kerja pemesinan, sehingga mengurangi biaya peralatan yang mudah rusak sambil meningkatkan kapasitas
Las permukaan penuh memberikan kekuatan yang lebih baik di area krusial
Mengurangi biaya bahan baku dalam aplikasi bi-metal. Bahan mahal hanya digunakan di tempat yang diperlukan dalam blank.
Kerugian friction welding
Proses ini digunakan hanya untuk batang bulat dengan potongan silang yang sama.
Terbatas pada sambung butt sudut dan datar.
Biaya setup sangat tinggi.
Persiapan workpiece sulit.
Materi non-forgeable tidak dapat dilas.
Ia hanya dapat digunakan untuk bagian kecil mesin; bagian besar tidak kompatibel dengannya.
