Menguasai Pengelasan Titanium: Proses dan Teknik Teruji

Titanium dianggap logam eksotis karena bobot rendah, kekuatan baik, dan resistensi korosi. Namun, di masa lalu, dipercaya bahwa pengelasan titanium yang benar hanya dapat dilakukan dalam ruang terpaku.

Ini adalah logam reaktif yang dapat tercemar oleh gas atmosfer. Tetapi pengelasan titanium sebenarnya tidak seberapa sulit yang diharapkan banyak pengelasan. Anda hanya perlu mempertahankan pelindungan gas yang benar selama pengelasan, sisanya sangat mirip dengan pengelasan jenis logam lainnya.

Pengelasan Titanium

Titanium dan padanannya paling sering dielapkan dengan proses pengelasan gas tungsten arc (GTA atau TIG) dan gas metal-arc (GMA atau MIG). Pengelasan resistensi, plasma arc, electron beam, dan friction juga digunakan pada titanium dalam skala terbatas. Semua proses ini menawarkan keuntungan untuk situasi tertentu.

Titanium dan sebagian besar paduan titanium dapat dielapkan dengan mudah, menggunakan beberapa proses pengelasan. Pengelasan yang dibuat dengan benar dalam keadaan as-elap adalah lentur dan, di sebagian besar lingkungan, tahan korosi sebanding dengan logam dasar. Sebaliknya, pengelasan yang tidak tepat mungkin rapuh dan kurang tahan korosi dibandingkan logam dasar.

Teknik dan peralatan yang digunakan dalam pengelasan titanium mirip dengan yang diperlukan untuk bahan berkinerja tinggi lainnya, seperti baja karat atau paduan nickel-basis. Namun, titanium memerlukan perhatian yang lebih besar terhadap kebersihan dan penggunaan pelindungan gas iners tambahan dibandingkan bahan ini.

Logam pengelasan titanium cair harus sepenuhnya dilindungi dari kontaminasi udara. Juga, zona terpengaruh panas dan sisi akar pengelasan titanium harus dilindungi hingga suhu turun di bawah 800°F (427°C).

Titanium bereaksi dengan mudah dengan udara, kelembapan, lemak, kotoran, refraktori, dan sebagian besar logam lain untuk membentuk senyawa rapuh. Reaksi titanium dengan gas dan flux membuat proses pengelasan umum seperti gas welding, shielded metal arc, flux-cored arc, dan submerged arc welding tidak cocok.

Demikian pula, pengelasan titanium dengan sebagian besar logam yang berbeda tidak dapat dilakukan, karena titanium membentuk senyawa rapuh dengan sebagian besar logam lain; namun, titanium dapat dielapkan dengan zirconium, tantalum, dan niobium.

Meskipun ada langkah pengawasan yang perlu diambil, banyak pembuat secara rutin dan ekonomis mengelap titanium, membuat pengelasan yang kokoh dan lentuk pada tingkat yang sebanding dengan banyak bahan berkinerja tinggi lainnya.

Salah satu manfaat penting dari pengelasan grades titanium yang murni adalah bahwa mereka lebih dari 99% titanium murni dan tidak ada khawatir tentang segregasi. Hal yang sama berlaku untuk kawat atau batang pengelasan dalam grades titanium murni.

Lingkungan Pengelasan

Sebagian besar pengelasan titanium saat ini dilakukan di bengkel fabrikasi terbuka, meskipun pengelasan ruang masih dilakukan dalam skala terbatas. Pengelasan lapangan umum. Di mana pun pengelasan dilakukan, lingkungan bersih diperlukan untuk mengelap titanium.

Area terpisah, yang khusus disediakan untuk pengelasan titanium, membantu dalam membuat pengelasan berkualitas. Area ini harus dijaga bersih dan terisolasi dari operasi yang menghasilkan kotoran seperti penggerinda, pemotongan pelat, dan pengecatan. Selain itu, area pengelasan harus bebas dari angin dan kelembapan harus dikontrol.

Persiapan Pengelasan

Salah satu faktor paling penting dalam menentukan pengelasan titanium berkualitas adalah persiapan pengelasan yang tepat.

• Bersihkan permukaan titanium untuk menghilangkan semua kotoran dan hapus minyak, lemak atau kotoran. Terbaik untuk menggunakan kimia yang dirancang khusus untuk titanium. Ingatlah bahwa semakin bersih titanium, semakin kuat pengelasan yang Anda buat.
• Untuk menghilangkan kontaminan, Anda dapat menggunakan steam cleaner atau larutan natrium hidroksida yang dicampur.
• Gunakan penyalut udara panas kecil untuk memastikan tidak ada kelembapan yang tersisa pada permukaan. Namun, pastikan Anda tidak menggunakannya pada pelarut mudah terbakar.
• Pastikan semua bagian pengelasan juga bersih dan kering.
• Jangan pernah menggunakan larutan pembersih berbasis klorin pada titanium.
• Bahkan tangan Anda bisa menjadi sumber kontaminasi. Namun ingatlah bahwa sarung tangan karet dapat mengandung klorin, jadi pilih sarung tangan plastik atau kapas sebagai gantinya.
• Sebelum menyalakan busar, pastikan pelarut yang Anda gunakan untuk membersihkan permukaan telah sepenuhnya menguap, karena biasanya memiliki titik nyala rendah.

Pilih Gas Pelindung

Karena titanium bereaksi dengan mudah dengan udara, minyak, kotoran, kelembapan, dan logam lain untuk membentuk senyawa rapuh, menggunakan gas pelindung yang tepat sangat penting saat Anda ingin memastikan Anda akhirnya mendapatkan pengelasan yang kuat. Biasanya, sebagian besar pengelasan menggunakan Argon 99,999% murni untuk proses ini. Hanya Argon dan Helium yang benar-benar murni yang memberikan perlindungan optimal dari atmosfer.

Saat Anda membeli gas pelindung untuk proyek pengelasan Anda, pastikan Anda hanya mendapatkan gas ini dari pemasok terpercaya. Bahkan jika Argon sedikit kurang murni dari yang diperlukan, itu dapat menghasilkan perubahan warna. Anda akan akhirnya dengan pengelasan yang bernuansa kuning, yang bukan sesuatu yang Anda inginkan. Gas yang tidak murni atau cakupan yang tidak lengkap juga dapat menyebabkan nuansa biru dan bercak.

Dengan titanium, Anda perlu memastikan bahwa tidak hanya depan tetapi juga belakang dilindungi dari atmosfer. Area mana pun yang terpengaruh panas akan bereaksi buruk jika bersentuhan dengan oksigen.

Untuk bagian kecil, Anda dapat menggunakan kompartemen tertutup yang terbuat dari glove box yang diisi dengan gas pelindung. Anda bahkan dapat menggunakan kamar purge gas polyethylene yang dibuat khusus bersama dengan monitor purge. Dengan mereka, Anda dapat memverifikasi bahwa kamar memiliki cukup Argon untuk memberikan perlindungan optimal.

Jika Anda ingin memiliki tingkat cakupan yang ideal saat Anda mengelap, berikut adalah tiga langkah yang harus Anda ikuti:

• Primary Shielding – biasanya built-in di pelat pengelasan dan memberikan cakupan primer yang diperlukan untuk melindungi lumpul pengelasan cair. Anda dapat menggunakan pelat standar yang dilengkapi dengan cup keramik dan gas lenses. Kami menyarankan Anda memilih pelat dengan cup yang lebih lebar untuk cakupan terbaik.
• Secondary Shielding – trailing shields memberikan perlindungan sekunder. Mereka dipasang di ujung sebagian besar pelat pengelasan dan menjamin semua area terpengaruh panas tetap aman dari kontaminasi.
• Backup Shielding – perangkat ini tampak mirip dengan trailing shields dan berfungsi hampir sama. Mereka adalah perangkat handheld atau ditempel ke posisi. Mereka jarang pernah datang pre-fit ke pelat pengelasan.

Memilih Kawat Pengisi yang Tepat

Saat memilih logam tambah untuk mengelap titanium dan padanannya, kami menyarankan Anda memilih kawat pengisi yang terutama memegang properti yang sama dengan materi dasar. Anda juga dapat memilih kawat yang dikategorikan dalam tingkat kekuatan satu grade di bawah logam dasar. Dalam beberapa situasi, pengelasan bahkan dapat menggunakan kategori kawat pengisi yang berbeda sepenuhnya.

Pilihan kawat pengisi Anda akan bergantung pada properti dan kombinasi sambungan. Untuk meningkatkan kelembutan sambungan:

• Saat mengelap titanium murni dengan kekuatan yang lebih tinggi, gunakan logam tambah yang kekuatan leleh lebih rendah dari dasar.
• Anda dapat menggunakan bahan tambah murni saat mengelap titanium dari klasifikasi Ti-5A1-2.5Sn dan Ti-6A1-4V.
• Opsi lainnya adalah logam tambah dengan persentase oksigen, nitrogen, hidrogen, karbon, dan konten paduan lainnya yang lebih rendah dari pada logam dasar.

Proses Pengelasan yang Dapat Digunakan

Saat mengelap titanium dan paduan titanium, Anda dapat menggunakan salah satu prosedur pengelasan berikut:

• Electron-beam welding (EBW)
• Gas-tungsten arc welding (GTAW) atau (TIG) tungsten Inert Gas Welding
• Resistance welding (RW)
• Laser-beam welding (LBW)
• Plasma arc welding (PAW)
• Gas-metal arc welding (GMAW) atau (MIG) Metal Inert Gas
• Friction welding (FRW)

1. Electron Beam Welding

Ini adalah proses fusione yang menggunakan sinar elektron berkecepatan tinggi untuk menggabungkan dua logam bersama. Ketika sinar bersentuhan dengan potongan logam, ia menghasilkan panas intens. Dua plat meleleh dan melekat untuk membentuk sambungan kokoh. Industri produksi penerbangan dan pesawat utilizar electron beam welding karena ketahanan sambungan yang dihasilkan.

Anda dapat menggunakan prosedur electron beam welding untuk plat yang bervariasi dari 6mm hingga 76mm dan lebih. Proses ini menghasilkan pengelasan berkualitas tinggi dengan tingkat kontaminasi rendah karena proses berlangsung dalam atmosfer vakum tinggi.

2. Tungsten Inert Gas/GTAW

TIG atau GTA proses pengelasan menggunakan elektroda tungsten non-consumable yang mentransfer arus ke busar pengelasan. Gas pelindung digunakan untuk melindungi lumpul pengelasan dari kontaminasi eksternal, yang dapat menghasilkan pengelasan lemah dan kualitas rendah. Dalam proses, Anda membutuhkan logam tambah atau kawat untuk sambungan pengelasan.

Ini adalah proses yang banyak digunakan untuk mengelap titanium dan padanannya. Anda dapat menggunakan TIG tanpa bahan tambah untuk sambungan butt groove persegi pada logam dasar hingga ketebalan 2,5 mm. Untuk lembar lebih tebal, Anda perlu menggunakan logam tambah untuk menjamin sambungan pengelasan yang kokoh.

3. Resistance Welding (RW)

Resistance Welding adalah prosedur termo-listrik. Ini menggabungkan dua potongan logam bersama dengan melewati arus yang dikontrol melalui plat selama waktu yang dikontrol. Umumnya menggunakan sejumlah besar tekanan untuk prosedur juga. Dalam metode ini, panas dibatasi secara ketat pada area yang perlu digabungkan.

Anda dapat menggunakan resistance welding untuk menggabungkan titanium dan padanannya untuk pengelasan titik atau berkelanjutan. Ini sangat berguna ketika datang ke mengelap titanium dengan logam lain seperti plat baja karbon atau baja karat.

4. Laser-Beam Welding (LBW)

Ini adalah proses fusione pengelasan lain yang menggabungkan dua potongan logam bersama melalui laser. Ini memanaskan persimpangan di antara dua plat, yang meleleh dan menggabung, membentuk sambungan. Setelah lumpul pengelasan cair mendingin dan mengeras, hasilnya adalah pengelasan yang kokoh dan awet.

Pengelasan sekarang semakin memilih laser beam welding untuk titanium karena menghapus kebutuhan akan kamar vakum. Namun, penggunaan gas pelindung masih diperlukan karena risiko kontaminasi tetap ada.

Meskipun laser beam dan electron beam keduanya prosedur fusione pengelasan, cakupan yang pertama lebih terbatas. Anda tidak dapat menggunakan proses secara efisien pada plat titanium lebih tebal dari 13mm.

5. Plasma Arc Welding (PAW)

Plasma Arc Welding mirip dengan TIG karena juga menggunakan busar di antara elektroda tungsten dan benda kerja. Ini cocok untuk digunakan pada hampir semua klasifikasi titanium dan berfungsi baik bahkan pada lembar logam yang lebih tebal. Menggunakan teknik keyhole, Anda juga dapat menggunakannya pada plat satu lapis hingga ketebalan 13 mm.

6. Metal Inert Gas (MIG)/ Gas-Metal Arc Welding (GMAW)

MIG pengelasan menggunakan kawat logam tambah padat yang dipanaskan terus-menerus dan diumpankan melalui gun pengelasan. Proses ini memerlukan penggunaan gas pelindung untuk melindungi lumpul pengelasan dari kontaminasi. Banyak pengelasan lebih suka GMAW karena tingkat penyetoran dan produktivitas logam yang tinggi.

Anda juga dapat menggunakan proses untuk pengelasan titanium pada plat yang lebih tebal dari tiga 3mm. Menggunakan teknik arus dipulsa, Anda dapat menghasilkan pengelasan berkualitas tinggi. Metode ini terbukti lebih murah dari pada yang lain, terutama untuk penggunaan pada plat titanium lebih tebal dari 13mm.

7. Friction Welding (FRW)

Seperti namanya, metode ini menggunakan geser untuk menggabungkan dua potongan logam bersama. Ini adalah proses pengelasan padat di mana sambungan yang dihasilkan sekuat dasar. Ini banyak digunakan di berbagai industri dan berguna untuk menggabungkan pipa, tabung, atau batang. Ini berfungsi sangat baik dalam situasi di mana Anda dapat mencapai kebersihan sambungan tanpa menggunakan tindakan pelindung tambahan. Untuk informasi lebih lanjut klik What is Friction Welding?

Video Pengelasan Titanium