Pengelasan Gesekan di Dijelaskan: Proses, Manfaat, dan Aplikasi

Apa Itu Pengelasan Gesekan?

Pengelasan gesekan (FSW) adalah proses penggabungan padat yang menggunakan panas geser yang dihasilkan oleh alat berputar untuk menggabungkan dua benda kerja yang berhadapan tanpa melelehkan materi benda kerja. Panas dihasilkan oleh geser di antara alat berputar dan materi benda kerja, yang mengarah pada daerah yang melunak di dekat alat FSW.

Saat alat dilewati sepanjang garis sambungan, alat secara mekanis mencampur dua potongan logam, dan memewakil logam panas dan melunak dengan tekanan mekanis yang diterapkan oleh alat, mirip dengan menggabungkan tanah liat, atau adonan.

Ini terutama digunakan pada aluminium taht atau tertekstrusi dan terutama untuk struktur yang membutuhkan kekuatan pengelasan sangat tinggi. FSW mampu menggabungkan paduan aluminium, padana tembaga, padana titanium, baja ringan, baja karat, dan padana magnesium.

Baru-baru ini, berhasil digunakan dalam pengelasan polimer. Selain itu, penggabungan logam yang berbeda, seperti aluminium dengan padana magnesium, baru saja dicapai oleh FSW. Aplikasi FSW dapat ditemukan dalam pembuatan kapal modern, kereta api, dan aplikasi penerbangan.

Prinsip Operasi

Perkembangan alat melalui sambungan, juga menunjukkan zona pengelasan dan daerah yang terpengaruh oleh bahu alat

FSW dilakukan dengan alat silinder berputar yang memiliki pin profil dengan diameter lebih kecil dari diameter bahu. Selama pengelasan, alat diarahkan ke dalam sambungan punggung di antara dua benda kerja yang dicap sampai probe menembus ke dalam benda kerja dan bahu menyentuh permukaan benda kerja.

Probe sedikit lebih pendek dari kedalaman pengelasan yang diperlukan, dengan bahu alat melayang di atas permukaan kerja. Setelah waktu singkat, alat dipindahkan maju sepanjang garis sambungan pada kecepatan pengelasan yang ditetapkan.

Panas geser dihasilkan di antara alat tahan aus dan benda kerja. Panas ini, bersama dengan yang dihasilkan oleh proses pencampuran mekanis dan panas adiabatic di dalam materi, menyebabkan materi yang diaduk melunak tanpa meleleh.

Saat alat dipindahkan maju, profil khusus pada probe memaksa materi yang plastis dari wajah depan ke belakang, di mana gaya tinggi membantu dalam pengelapan padat dari pengelasan.

Proses alat melalui garis pengelasan dalam poros logam yang plastis menghasilkan deformasi padat yang berat melibatkan rekristalisasi dinamis dari materi dasar.

Proses Pengelasan Gesekan

Pengelasan gesekan menggunakan alat yang dirancang khusus yang berputar pada kecepatan tinggi di atas keratan yang perlu dielapkan bersama. Saat alat berputar di atas logam, panas dihasilkan di antara mereka. Panas ini menyebabkan logam menjadi plastis dan melekat satu sama lain. Pengelasan gesekan mampu melapangkan dua jenis sambungan:

• Sambungan Lap
• Sambungan Punggung

Alat yang digunakan untuk pengelasan gesekan memiliki dua bagian. Bagian silinder yang disebut bahu berputar di atas keratan, dan pin profil meluas dari bahu.

Pin pertama kali ditiangi ke dalam keratan. Kemudian, bahu berputar di atas benda kerja selama waktu tertentu sampai suhu optimum tercapai dan diserap ke dalam materi.

Kemudian, alat bergerak melintasi keratan, yang menciptakan pengelasan berkelanjutan. Ini mungkin karena pemanasan volumetrik yang dihasilkan oleh alat dan pencampuran partikel logam oleh pin profil. Dari pin profil yang masuk ke ruang kerja tempat mendapat nama “Stir” karena pin secara harfiah mengaduk partikel yang melunak untuk melekatkan mereka.

Aplikasi Pengelasan Gesekan

Proses FSW awalnya dipatenkan oleh TWI di sebagian besar negara industrialisasi dan dilisensikan untuk lebih dari 183 pengguna. Pengelasan gesekan dan varian-fannya pengelasan titik gesekan dan pemrosesan gesekan digunakan untuk aplikasi industri berikut: pembuatan kapal dan daratan, penerbangan, otomotif, kereta api, fabrikasi umum, robotika, dan komputer.

Pengelasan gesekan menemukan aplikasi dalam berbagai industri yang menggunakan aluminium.

Pembuatan Kapal: FSW pertama kali digunakan untuk melapangkan panel aluminium rongga untuk perkapalan ikan. Saat ini, teknik pengelasan ini umum digunakan untuk melapangkan panel freezer aluminium yang digunakan dalam badan dan hull kapal. Karena FSW menciptakan distorsi minimal, panel aluminium akan mempertahankan bentuknya bahkan dengan pengelasan yang panjang.

Penerbangan: Tangki bahan bakar aluminium yang digunakan di pesawat luar angkasa untuk menyimpan oksigen kriogenik menggunakan FSW. Teknik penggabungan melekatkan dome ke struktur silinder yang membentuk tangki bahan bakar ini. Boeing menggunakan FSW di Modul Antartas roket Delta II yang berhasil lepas landas pada Agustus 1999.

FSW juga digunakan untuk menggabungkan rangka aluminium ringan yang terlihat di fuselage pesawat. Ini karena teknik ini menawarkan alternatif yang jauh lebih ringan dibandingkan baut atau rem.

Kereta Api: Pengelasan gesekan digunakan pada profil rongga dan extrusi T-stiffener untuk pembuatan kereta cepat.

Industri Otomotif: Industri otomotif beralih ke aluminium sebagai bahan optimal untuk membuat rangka mobil. Oleh karena itu, ini adalah salah satu pengadopsi utama teknologi FSW. Metode pengelasan konvensional tidak dapat menghasilkan bagian toleransi tinggi seperti yang dihasilkan FSW. Waktu pengelasan cepat FSW juga membuatnya lebih menarik daripada bentuk pengelasan lain untuk aluminium.

Perbedaan Pengelasan Gesekan vs Pengelasan Gesekan

Beberapa teknik pengelasan menggunakan geser untuk menghasilkan panas, dan di antaranya yang paling umum adalah pengelasan gesekan. Dalam metode pengelasan gesekan typikal, panas dihasilkan di antara dua benda kerja dengan menggerakkan satu benda kerja relatif terhadap yang lain di keratan.

Geser di antara dua permukaan menyebabkan mereka meleleh dan melekat.

Namun, ini membatasi pengelasan gesekan ketika datang ke pengaturan benda kerja, karena harus dapat menggerakkan benda kerja pada kecepatan tinggi melalui gerakan bolak-balik linier.

Pengelasan gesekan mengatasi keterbatasan ini dengan memasang benda kerja di tempat dan kemudian memindahkan alat di sepanjang keratan, menciptakan pengelasan dalam prosesnya.

Keuntungan Pengelasan Gesekan

Keuntungan pengelasan gesekan muncul dari pengelasannya yang unik di mana tidak ada penggunaan bahan habis atau teknik elemen pelindung. Ini memberikan karakteristik berikut pada pengelasan:

• Pengelasan yang selesai tanpa sambungan dan estetis
• Dapat melapangkan padana yang tidak dapat dielapkan seperti Aluminium 2xxx dan 7xxx
• Proses otomatis penuh
• Tidak memerlukan flux atau agen pelindung
• Suhu puncak rendah mencegah penyusutan dan porositas pada retakan

Kerugian Pengelasan Gesekan

• Diperlukan susunan peralatan yang rumit atau khusus.
• Menciptakan lubang terlihat dalam pengelasan plat.
• Biaya awal atau pengaturan tinggi.
• Kurang fleksibel dibandingkan proses pengelasan busar.
• FSW tidak dapat membuat sambungan bahan tambah.
• Bahan yang tidak dapat dipanaskan tidak dapat dielapkan.