Ada berbagai macam metode pengelasan. Di antara mereka adalah proses eksotis seperti gesekan aduk pengelasan. Ciri khasnya adalah tidak adanya bahan habis pakai seperti elektroda, kawat las, gas pelindung. Metode yang baru dikembangkan semakin diterima secara luas.
Riwayat Penampilan
Sejarah Friction Stir Welding (FSW) dimulai pada tahun 1991. Itu adalah pengembangan inovatif dari British Welding Institute (TWI). Beberapa tahun kemudian, teknologi tersebut digunakan dalam pembuatan pesawat terbang dan kapal laut.
Perusahaan pertama yang menerapkan teknologi baru ke dalam produksi adalah Norwegian Marine Aluminium dan American Boeing. Mereka menggunakan peralatan las dari perhatian ESAB, yang mengkhususkan diri dalam pengembangan di bidang pengelasan gesekan rotasi (PCT), di perusahaan mereka.
Sejak tahun 2003, perusahaan terus meneliti kemungkinan pengelasan gesekan aduk. Misalnya, adametode telah dikembangkan untuk pengelasan paduan aluminium dan modifikasinya, yang digunakan dalam konstruksi pesawat terbang, kapal dan kontainer kereta api.
Dalam industri pesawat terbang, ditemukan kemungkinan untuk mengganti sambungan paku keling dengan sambungan yang dilas. Selain itu, kecepatan pengelasan dengan metode FSW secara signifikan melebihi kecepatan busur listrik. Lasan sepanjang 6m dapat dibentuk dalam satu menit, sedangkan kecepatan pengelasan konvensional hanya 0,8-2m/menit untuk ketebalan bagian 0,5cm.
Inti dari proses
Penyambungan logam terjadi karena pemanasan di zona pengelasan dengan metode gesekan. Alat las utama las gesekan aduk adalah batang logam, terdiri dari dua bagian: kerah dan bahu.
Dengan bagiannya yang menonjol, batang yang berputar terbenam di dalam material, menyebabkan pemanasan yang kuat. Pasokannya dibatasi oleh bahu, tidak memungkinkan benda kerja yang akan dilas melewatinya. Di zona pemanasan, material secara signifikan meningkatkan plastisitasnya dan, ditekan oleh bahu, membentuk satu massa.
Langkah selanjutnya adalah pergerakan batang di sepanjang zona yang dilas. Bergerak maju, bahu mencampur massa logam yang dipanaskan, yang, setelah pendinginan, membentuk sambungan yang kuat.
Yang mempengaruhi kualitas STP
Friction stir welding adalah proses yang terus berkembang. Tapi sekarang sudah ada beberapa parameter yang mempengaruhi kualitas koneksi:
- Gaya yang dihasilkan oleh alat.
- Tingkat umpankepala las.
- Nilai bahu.
- Kecepatan keliling batang.
- Sudut miring.
- Kekuatan umpan batang.
Manipulasi karakteristik pengelasan memungkinkan Anda mencapai sambungan logam yang berbeda. Misalnya aluminium dan litium. Litium, karena densitasnya yang rendah dan kekuatannya yang tinggi, dapat bertindak sebagai komponen paduan bagian paduan aluminium, yang memungkinkan teknologi ini digunakan dalam industri dirgantara.
Friction stir welding dapat dengan mudah menggantikan penempaan, stamping, casting, ketika digunakan untuk memproduksi suku cadang dari logam yang sulit dicocokkan. Misalnya baja dengan struktur austenit dan perlit, baja dari aluminium atau perunggu.
Di area apa yang digunakan
Industri seperti industri otomotif terus bekerja untuk meningkatkan sifat kekuatan produk sekaligus mengurangi bobotnya. Dalam hal ini, ada pengenalan terus menerus dari bahan-bahan baru yang sebelumnya tidak seperti biasanya karena kerumitan pemrosesan. Semakin banyak elemen struktural seperti subframe dan terkadang seluruh bodi terbuat dari aluminium atau kombinasi aluminium.
Jadi, pada tahun 2012, Honda menerapkan manufaktur aditif dan pengelasan gesekan aduk untuk memproduksi subframe untuk kendaraannya. Mereka memperkenalkan kombinasi baja dan aluminium.
Pembakaran lembaran logam dapat terjadi selama produksi pengelasan bodi dari aluminium. Kekurangan ini adalah dicabutnya STP. Selain itukonsumsi listrik berkurang 1,5-2 kali lipat, biaya bahan habis pakai seperti kawat las, gas pelindung berkurang.
Selain produksi mobil, STP digunakan di area berikut:
- Industri konstruksi: rangka penopang aluminium, bentang jembatan.
- Transportasi kereta api: rangka, bogie beroda, gerbong.
- Pembuatan kapal: sekat, elemen struktur.
- Pesawat: tangki bahan bakar, bagian badan pesawat.
- Industri makanan: berbagai wadah untuk produk cair (susu, bir).
- Produksi listrik: rumah motor, antena parabola.
Selain paduan aluminium, pengelasan aduk gesekan digunakan untuk mendapatkan senyawa tembaga, misalnya, dalam produksi wadah tembaga untuk pembuangan bahan bakar radioaktif bekas.
manfaat STP
Mempelajari FSW memungkinkan pemilihan mode pengelasan saat menggabungkan berbagai kelompok paduan. Terlepas dari kenyataan bahwa pada awalnya FSW dikembangkan untuk bekerja dengan logam dengan titik leleh rendah, seperti aluminium (660 ° C), kemudian mulai digunakan untuk menggabungkan nikel (1455 ° C), titanium (1670 ° C), besi (1538 ° C).
Penelitian menunjukkan bahwa lasan yang diperoleh dengan cara ini sepenuhnya sesuai dalam strukturnya dengan logam bagian yang akan dilas dan memiliki indikator kekuatan yang lebih tinggi, biaya tenaga kerja yang lebih rendah, dan deformasi sisa yang rendah.
Benarmode pengelasan yang dipilih menjamin kesesuaian bahan las dan logam yang dilas sesuai dengan indikator berikut:
- kekuatan lelah:
- kekuatan lentur dan tarik;
- ketangguhan.
Kelebihan dibandingkan jenis pengelasan lainnya
STP memiliki banyak keunggulan. Diantaranya:
- Tidak beracun. Tidak seperti varietas lain, tidak ada pembakaran busur listrik, yang menyebabkan logam cair menguap di zona pengelasan.
- Peningkatan kecepatan pembentukan jahitan, menghasilkan waktu siklus yang lebih cepat.
- Mengurangi biaya energi hingga setengahnya.
- Tidak perlu proses las lebih lanjut. Friction Stir Tool membentuk las yang sempurna tanpa perlu dikupas.
- Tidak perlu tambahan bahan habis pakai (kawat las, gas industri, fluks).
- Kemampuan untuk mendapatkan sambungan logam yang tidak tersedia untuk jenis pengelasan lainnya.
- Tidak diperlukan persiapan khusus untuk tepi las, kecuali untuk pembersihan dan degreasing.
- Mendapatkan struktur las yang homogen tanpa pori-pori, sehingga kontrol kualitas lebih mudah, yang diatur untuk pengelasan aduk gesekan GOST R ISO 857-1-2009.
Bagaimana kualitas las diperiksa
Kualitas pengelasan diperiksa dengan dua jenis kontrol. Yang pertama melibatkan penghancuran prototipe yang dihasilkan darisambungan dua bagian. Yang kedua memungkinkan verifikasi tanpa penghancuran. Metode seperti kontrol optik, pemeriksaan audiometri digunakan. Ini membantu untuk menentukan keberadaan pori-pori dan inklusi tidak homogen yang menurunkan karakteristik jahitan. Hasil dari kontrol suara adalah diagram yang menunjukkan dengan jelas tempat-tempat di mana gema akustik menyimpang dari norma.
Kekurangan metode
Dengan banyak keuntungan, metode pengelasan gesekan memiliki kelemahan yang menyertainya:
- Kurangnya mobilitas. STP melibatkan koneksi bagian-bagian tetap, yang dipasang secara kaku di ruang angkasa. Ini membebankan sifat-sifat tertentu pada peralatan pengelasan aduk gesekan, seperti imobilitas.
- Fleksibilitas rendah. Peralatan besar dikonfigurasi untuk melakukan jenis operasi yang sama. Dalam hal ini, perangkat untuk pengelasan dirancang untuk tugas-tugas tertentu. Misalnya, untuk mengelas dinding samping mobil pada konveyor, dan tidak untuk yang lainnya.
- Lapisan las memiliki struktur radial. Dalam hal ini, dengan jenis deformasi tertentu atau ketika bagian dioperasikan di lingkungan yang agresif, kelelahan las dapat menumpuk.
Varietas STP menurut prinsip kerja
Proses pengelasan berdasarkan gesekan dapat dibagi menjadi beberapa jenis:
- Gesekan linier. Inti dari metode ini adalah untuk mendapatkan sambungan permanen bukan sebagai akibat dari aksi ujung yang berputar, tetapi karena pergerakan bagian-bagian relatif satu sama lain. Bertindak di permukaan pada titik kontak, mereka menciptakangesekan dan akibatnya suhu tinggi. Di bawah tekanan, bagian yang bersebelahan meleleh, dan sambungan las terbentuk.
- Pengelasan radial. Metode ini digunakan untuk produksi wadah berdiameter besar, tangki kereta api. Itu bermuara pada fakta bahwa sambungan bagian-bagiannya dipanaskan oleh cincin berputar yang dikenakan di luar. Dengan gesekan, itu menyebabkan suhu mendekati titik leleh. Contoh perusahaan yang menggunakan teknologi ini adalah Sespel, produsen mobil tangki Cheboksary. Pengelasan aduk gesekan mengambil sebagian besar pekerjaan pengelasan.
- Pejantan pengelasan. Varietas ini menggantikan koneksi keling. Jenis ini digunakan untuk koneksi yang tumpang tindih. Pin berputar pada titik kontak memanaskan bagian yang akan dilas. Dari suhu tinggi, peleburan terjadi, dan pin menembus ke dalam. Mendinginkan, itu menciptakan koneksi permanen yang kuat.
Varietas STP berdasarkan tingkat kesulitan
Operasi pengelasan yang dilakukan dengan menggunakan gesekan dapat dibagi menjadi planar dan volumetrik. Perbedaan utama antara varietas ini adalah bahwa dalam kasus pertama, lasan terbentuk dalam ruang dua dimensi, dan yang kedua - dalam ruang tiga dimensi.
Jadi, untuk sambungan planar, produsen peralatan las ESAB telah mengembangkan mesin 2D LEGIO. Ini adalah sistem pengelasan aduk gesekan yang dapat disesuaikan untuk berbagai logam non-ferrous. kelompok ukuran yang berbedaperalatan memungkinkan Anda untuk mengelas bagian ukuran kecil dan besar. Menurut penandaan, peralatan LEGIO memiliki beberapa tata letak, yang berbeda dalam jumlah kepala las, kemampuan untuk mengelas di beberapa arah aksial.
Ada robot 3D untuk pekerjaan pengelasan dengan posisi kompleks di luar angkasa. Perangkat semacam itu dipasang pada konveyor mobil, di mana pengelasan dengan konfigurasi yang rumit diperlukan. Salah satu contoh robot tersebut adalah Rosio dari ESAB.
Kesimpulan
STP lebih baik dibandingkan dengan jenis pengelasan tradisional. Penggunaannya secara luas tidak hanya menjanjikan manfaat ekonomi, tetapi juga menjaga kesehatan orang-orang yang dipekerjakan dalam produksi.
