PRODUK/JASA TENSOR

Fusion welding atau pengelasan fusi didefinisikan sebagai meleburkan dan menyatukan bahan dengan kerja panas. Logam pengisi, yaitu logam yang ditambahkan ke area las selama pengelasan, juga dapat digunakan. Las fusi dibuat tanpa menggunakan logam pengisi dikenal sebagai las autogenous. Proses fusi terdiri dari oxyfuel-gas, arc, dan proses pengelasan berkas energi tinggi (sinar laser dan berkas elektron), yang memiliki aplikasi penting dan unik dalam manufaktur modern.

OXYFUEL–GAS WELDING

Oxyfuel–gas welding (OFW) adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan setiap proses pengelasan yang menggunakan bahan bakar gas yang dikombinasikan dengan oksigen untuk menghasilkan nyala api. Nyala api adalah sumber panas yang digunakan untuk melelehkan logam pada sambungan. Pengelasan gas yang paling umum proses menggunakan asetilen; proses ini dikenal sebagai oxyacetylene-gas pengelasan (OAW) dan biasanya digunakan untuk fabrikasi logam struktural dan pekerjaan perbaikan.

a) Prinsip kerja oxyfuel-gas welding dan b) komponen-komponen dasar

Pengelasan oxyfuel-gas dapat digunakan dengan sebagian besar logam besi dan non besi untuk hampir semua ketebalan benda kerja, tetapi relatif masukan panas rendah membatasi proses hingga ketebalan kurang dari 6 mm (0,25 in.). Peralatan untuk pengelasan oxyfuel-gas pada dasarnya terdiri dari obor las dihubungkan dengan selang ke tabung gas bertekanan tinggi dan dilengkapi dengan pengukur tekanan dan regulator. Penggunaan peralatan keselamatan (seperti kacamata dengan pelindung) lensa, pelindung wajah, sarung tangan, dan pakaian pelindung) sangat penting. Koneksi yang tepat dari selang ke silinder merupakan faktor penting dalam keselamatan. Oksigen dan asetilena silinder memiliki ulir yang berbeda, sehingga selang tidak dapat dihubungkan ke yang salah silinder. Biaya peralatan yang rendah merupakan fitur menarik dari pengelasan oxyfuel-gas. Meskipun dapat dimekanisasi, operasi ini pada dasarnya manual dan, karenanya, rendah. Namun, ia memiliki keunggulan portabel, serbaguna, dan ekonomis untuk pekerjaan sederhana dan kuantitas rendah.

ARC-WELDING PROCESSES

Dalam pengelasan busur (arc welding), panas yang dibutuhkan diperoleh dari energi listrik. Prosesnya melibatkan elektroda habis pakai atau tidak habis pakai. Catu daya AC atau DC menghasilkan busur di antara ujung elektroda dan benda kerja yang akan dilas. Busur menghasilkan suhu sekitar 30.000 °C (54,000°F), yang jauh lebih tinggi daripada yang dikembangkan dalam oxyfuel-gas welding.

Nonconsumable Electrode

Dalam proses pengelasan elektroda yang tidak dapat dikonsumsi, elektroda biasanya elektroda tungsten. Karena suhu tinggi yang terlibat, pelindung gas eksternal yang dipasok diperlukan untuk mencegah oksidasi pada zona las. Umumnya, arus searah digunakan, dan polaritasnya (arah aliran arus) penting. Pemilihan level arus tergantung pada faktor-faktor seperti jenis elektroda, logam yang akan dilas, dan kedalaman dan lebar zona las.

Gas tungsten arc welding dan plasma arc welding

Gas tungsten arc welding. Logam pengisi dipasok dari kawat pengisi. Karena elektroda tungsten tidak dikonsumsi dalam hal ini operasi, celah busur konstan dan stabil dipertahankan pada tingkat arus yang konstan. Logam pengisi mirip dengan logam yang akan dilas, dan fluks tidak digunakan. Gas pelindung biasanya argon atau helium (atau campuran keduanya). Pengelasan ini dapat dilakukan tanpa logam pengisi—misalnya, dalam pengelasan sambungan close-fit.

Plasma-arc Welding. Dalam pengelasan busur plasma, dikembangkan pada 1960-an, busur plasma terkonsentrasi diproduksi dan diarahkan ke area las. Busurnya stabil dan mencapai suhu setinggi 33.000°C (60.000°F). Plasma adalah gas panas terioniasasi yang terdiri dari jumlah elektron dan ion yang hampir sama. plasmanya adalah dimulai antara elektroda tungsten dan lubang oleh busur pilot arus rendah. Apa yang membuat pengelasan busur plasma tidak seperti proses lainnya adalah bahwa busur plasma terkonsentrasi karena dipaksa melalui lubang yang relatif kecil. Arus operasi biasanya di bawah 100 A, tetapi bisa lebih tinggi untuk aplikasi khusus. Ketika sebuah pengisi logam digunakan, itu dimasukkan ke dalam busur, seperti yang dilakukan di gas tungsten. Pelindung busur dan zona las dipasok melalui pelindung luar cincin dan penggunaan gas seperti argon, helium, atau campuran.

Consumable Electrode

Shielded metal-arc welding adalah salah satu yang tertua, paling sederhana, dan paling serbaguna proses bergabung. Sekitar 50% dari semua pengelasan industri dan pemeliharaan saat ini adalah dilakukan oleh proses ini. Busur listrik dihasilkan dengan menyentuh ujung elektroda berlapis terhadap benda kerja dan menariknya dengan cepat ke jarak yang cukup untuk mempertahankan busur. Elektroda berbentuk tipis, panjang batang (oleh karena itu, proses ini juga dikenal sebagai tongkat pengelasan) yang dipegang secara manual. Panas yang dihasilkan melelehkan sebagian dari ujung elektroda, lapisannya, dan logam dasar di daerah busur langsung. Logam cair terdiri dari campuran logam dasar (benda kerja), logam elektroda, dan zat dari lapisan pada elektroda; campuran ini membentuk lasan saat mengeras. Lapisan elektroda mendeoksidasi area las dan menyediakan gas pelindung untuk melindunginya dari masuknya oksigen dari lingkungan.

Shielded metal-arc welding

Submerged-arc welding. busur las dilindungi oleh fluks granular yang terdiri dari: kapur, silika, oksida mangan, kalsium fluorida, dan senyawa lainnya. Fluks diumpankan ke zona las dari hopper oleh aliran gravitasi melalui nosel. Lapisan tebal fluks benar-benar menutupi logam cair. Hal ini mencegah percikan dan percikan api dan menekan radiasi ultraviolet intens dan karakteristik asap dari proses. Fluks juga bertindak sebagai isolator termal dengan mendorong penetrasi yang dalam panas ke dalam benda kerja. Fluks yang tidak digunakan dapat dipulihkan (menggunakan pemulihan tabung), dirawat, dan digunakan kembali.

Electrogas Welding. Digunakan terutama untuk mengelas tepi bagian secara vertikal dan dalam satu lintasan dengan potongan ditempatkan dari ujung ke ujung (butt joint). Ini diklasifikasikan sebagai sebuah proses pengelasan mesin, karena memerlukan peralatan khusus. Logam las diendapkan ke dalam rongga las antara dua bagian yang akan disambung. Ruang tertutup oleh dua bendungan tembaga berpendingin air untuk mencegah terak cair dari kehabisan; penggerak mekanis menggerakkan shoe ke atas. Las melingkar (seperti yang ada di pipa) juga dimungkinkan, dengan benda kerja yang berputar.

PENGELASAN ELEKRON DAN LASER

Dalam pengelasan berkas elektron, yang dikembangkan pada 1960-an, panas dihasilkan oleh kecepatan tinggi elektron berkas sempit. Energi kinetik elektron diubah menjadi panas saat mereka menabrak benda kerja. Prosesnya membutuhkan peralatan khusus untuk fokus pada benda kerja, biasanya dalam ruang hampa. Semakin tinggi vakum, semakin banyak itu balok menembus, dan semakin besar rasio kedalaman terhadap lebar. Hampir logam apa pun dapat dilas dengan pengelasan elektron, dan ketebalan benda kerja dapat berkisar dari foil ke piring. Kapasitas tembakan elektron berkisar hingga 100 kW. Umumnya, tidak diperlukan gas pelindung, fluks, atau logam pengisi.

Laser-beam welding (LBW) menggunakan sinar laser berdaya tinggi sebagai sumber panas, untuk menghasilkan las fusi. Karena sinar dapat difokuskan ke area yang sangat kecil, ia memiliki kepadatan energi yang tinggi dan kemampuan penetrasi yang dalam. Sinar dapat diarahkan, dibentuk, dan difokuskan dengan tepat pada benda kerja. Akibatnya, proses ini sesuai terutama untuk pengelasan sambungan yang dalam dan sempit dengan rasio kedalaman-ke-lebar biasanya berkisar dari 4 sampai 10.

KUALITAS SAMBUNGAN LAS DAN PENGUJIANNYA

Sebagai hasil pengelasan dari siklus termal dan perubahan mikrostruktur yang menyertainya, sambungan las dapat mengembangkan berbagai diskontinuitas. Diskontinuitas pengelasan juga bisa disebabkan oleh penerapan yang tidak memadai dari teknologi pengelasan yang tepat atau oleh pelatihan operator yang buruk. Diskontinuitas utama yang mempengaruhi kualitas las adalah:

Porositas. Porositas pada lasan dapat disebabkan oleh: Gas yang dilepaskan selama pelelehan area las, tetapi terperangkap selama pemadatan; Reaksi kimia selama pengelasan; Kontaminan. Sebagian besar sambungan las mengandung beberapa porositas, yang umumnya berbentuk bola atau kantong memanjang. Distribusi porositas di zona las mungkin acak, atau porositas mungkin terkonsentrasi di tertentu wilayah di dalam zona.

Inklusi Terak. Inklusi terak adalah senyawa seperti oksida, fluks, dan pelapisan elektroda material yang terperangkap di dalam zona las. Jika gas pelindung tidak efektif selama pengelasan, kontaminasi dari lingkungan juga dapat berkontribusi pada inklusi tersebut. Kondisi pengelasan juga penting: Dengan kontrol proses pengelasan parameter, terak cair akan mengapung ke permukaan logam las cair dan dengan demikian tidak akan terjebak.

Profil Las. Profil las penting bukan hanya karena efeknya pada kekuatan dan penampilan lasan, tetapi juga karena dapat menunjukkan tidak lengkap fusi atau adanya inklusi terak dalam las multi-lapisan. •

  • Hasil underfilling ketika sambungan tidak diisi dengan jumlah las yang tepat logam
  • Hasil undercutting dari pelelehan logam dasar dan akibatnya pembentukan alur dalam bentuk lekukan atau takik yang tajam. Jika dalam atau tajam, undercut dapat bertindak sebagai penambah stres dan dapat mengurangi kelelahan kekuatan sendi; dalam kasus seperti itu, dapat menyebabkan kegagalan prematur.
  • Overlap adalah diskontinuitas permukaan biasanya disebabkan oleh pengelasan yang buruk latihan atau dengan pemilihan bahan yang tidak tepat.

Retak. Retak dapat terjadi di berbagai lokasi dan arah di daerah las. Jenis retakan yang khas adalah retak memanjang, melintang, kawah, underbead, dan kaki.

Retak umumnya hasil dari kombinasi faktor-faktor berikut:

  • Gradien suhu yang menyebabkan tekanan termal di zona las
  • Variasi komposisi zona las yang menyebabkan perbedaan laju kontraksi selama pendinginan
  • Penggetasan batas butir, yang disebabkan oleh segregasi unsur-unsur seperti belerang ke batas butir dan terjadi ketika batas padat-cair bergerak ketika logam las mulai mengeras
  • Penggetasan hidrogen
  • Ketidakmampuan logam las untuk berkontraksi selama pendinginan. Ini adalah sebuah situasi yang mirip dengan tetesan panas yang berkembang di coran dan terkait menahan benda kerja secara berlebihan selama operasi pengelasan.

Pengujian Pengelasan

Sambungan las dapat diuji baik secara destruktif maupun nondestruktif. Setiap teknik memiliki kemampuan dan keterbatasan tertentu, serta sensitivitas, keandalan, dan persyaratan untuk peralatan dan operator khusus keahlian.

Tipe destruktif.

  • Uji tegangan: Uji tegangan longitudinal dan transversal dilakukan pada spesimen dipindahkan dari sambungan las yang sebenarnya dan dari area logam las. Kurva tegangan-regangan kemudian diperoleh. Kurva ini menunjukkan kekuatan luluh, Y, kekuatan tarik ultimit, UTS, dan daktilitas sambungan las (perpanjangan dan pengurangan luas) di lokasi yang berbeda dan arah.
  • Uji tarik-geser: Spesimen dalam uji tarik-geser disiapkan untuk mensimulasikan kondisi di mana sambungan las sebenarnya dikenakan. Spesimen ini dikenai tegangan sehingga kuat geser lasan logam dan lokasi fraktur dapat ditentukan.
  • Uji Bending: Beberapa tes bending telah dikembangkan untuk menentukan daktilitas dan kekuatan sambungan las. Dalam satu pengujian umum, spesimen yang dilas bending di sekitar perlengkapan. Tes ini membantu untuk menentukan keuletan dan kekuatan relatif dari sambungan las.
  • Uji ketangguhan retak: Uji ketangguhan retak biasanya menggunakan pengujian benturan teknik. Spesimen charpy takik V adalah yang pertama disiapkan dan kemudian diuji ketangguhannya. Tes ketangguhan lainnya adalah dropweight, di mana energi disuplai oleh berat yang jatuh.
  • Uji korosi dan mulur: Selain menjalani uji mekanis, dilas sambungan juga dapat diuji ketahanannya terhadap korosi dan mulur. Karena perbedaan komposisi dan struktur mikro bahan dalam zona las, korosi preferensial dapat terjadi di zona tersebut. Tes merayap itu penting dalam menentukan perilaku sambungan las dan struktur yang mengalami suhu tinggi.

Tipe Nondestruktif

Struktur yang dilas sering kali harus diuji nondestruktif, terutama untuk aplikasi penting di mana kegagalan las dapat terjadi bencana, seperti di bejana tekan, anggota struktural yang menahan beban, dan pembangkit listrik. Teknik pengujian tak rusak untuk sambungan las umumnya terdiri dari metode berikut:

  • Visual
  • Radiographic (X-rays)
  • Magnetic-particle
  • Liquid-penetrant
  • Ultrasonic.

Proses pengelasan merupakan proses yang cukup kompleks dan melibatkan banyak fenomena fisis di dalamnya, yang setiap parameternya dapat mempengaruhi kualitas hasil akhir pengelasan. Oleh karena ini, terdapat tool software yang didesain khusus untuk melakukan analisis welding ini, sehingga dapat dilakukan “trial-and-error” sebanyak mungkin secara virtual, dengan insights yang lebih mendalam.