Paduan titanium banyak digunakan di bidang luar angkasa, pembuatan kapal, peralatan medis, dan bidang lainnya karena kekuatannya yang tinggi, kepadatannya yang rendah, dan ketahanan terhadap korosi yang sangat baik. Namun, pengelasan paduan titanium rentan terhadap retak dan cacat lainnya, yang sangat mempengaruhi kualitas pengelasan dan sifat struktural. Untuk mengatasi masalah ini secara sistematis, perlu dilakukan pengendalian yang komprehensif dari berbagai aspek seperti proteksi proses, pengendalian termal, pencocokan material dan pretreatment las.
Terapkan secara ketat proses perlindungan pengelasan
Paduan titanium memiliki aktivitas tinggi terhadap oksigen, nitrogen, hidrogen, dan gas lainnya pada suhu tinggi, dan elemen ini akan membentuk oksida rapuh, nitrida, dan hidrida saat menyerang lasan, yang mengakibatkan penurunan ketangguhan plastik pada sambungan dan menyebabkan retakan. Oleh karena itu, seluruh proses pengelasan harus dilakukan di bawah perlindungan gas inert:
- Perlindungan lokal: Nosel pistol las berdiameter besar-digunakan untuk memastikan bahwa gas argon menutupi kolam las dan zona yang terkena dampak panas-yang berdekatan, dan aliran udara harus lancar dan seragam untuk menghindari turbulensi yang menyebabkan belitan udara.
-Perlindungan belakang: Setelah pengelasan, gunakan penutup mesin pemotong rumput untuk melanjutkan perlindungan argon hingga suhu las dan zona yang terkena panas-turun di bawah 200 derajat untuk mencegah oksidasi-suhu tinggi.
-Pelindung punggung: Untuk pengelasan butt pada pelat sedang dan berat, bantalan udara atau pelindung argon harus dipasang di bagian belakang untuk memastikan area-pembentukan dua sisi bebas dari polusi.
Kemurnian gas pelindung harus lebih besar dari atau sama dengan 99,99%, titik embun harus kurang dari -50 derajat, dan laju aliran udara di kawasan lindung harus dikontrol dengan ketat.
Menerapkan kontrol proses termal pengelasan
Paduan titanium memiliki konduktivitas termal yang rendah, dan akumulasi panas pengelasan dapat dengan mudah menyebabkan butiran kasar di zona-yang terpengaruh panas dan meningkatkan kecenderungan retak. Masukan panas pengelasan dan laju pendinginan perlu dikontrol dengan pendinginan paksa:
- Pelat belakang tembaga berpendingin air-: Pelat belakang tembaga dengan wastafel pendingin dipasang di bagian belakang las untuk mempercepat pembuangan panas dan membatasi waktu tinggal pada suhu tinggi.
-Kontrol suhu antar lapisan: Saat mengelas beberapa lapisan dan beberapa lintasan, suhu antar lapisan harus dikontrol di bawah 150 derajat untuk menghindari pembentukan jaringan yang terlalu panas.
- Parameter pengelasan yang dioptimalkan: Masukan panas rendah digunakan untuk mengurangi lebar zona-yang terpengaruh panas sekaligus memastikan penetrasi.
Pemilihan bahan dan metode pengelasan yang wajar
Pencocokan bahan las
Komposisi kawat las harus konsisten dengan atau mirip dengan logam dasar, dan nilai yang cocok seperti ER Ti-6Al-4V sebaiknya diutamakan. Untuk sambungan yang memerlukan ketangguhan tinggi, kekuatan yang sedikit lebih rendah dan plastisitas yang lebih baik dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan retak.
Pemilihan metode pengelasan
-Pengelasan berpelindung gas inert tungsten (GTAW/TIG): Cocok untuk pelat tipis, sedang, dan berat, dengan busur stabil dan mudah untuk mendapatkan-lasan berkualitas tinggi. Pengelasan TIG berdenyut direkomendasikan untuk lebih mengurangi masukan panas.
-Pengelasan busur plasma (PAW): cocok untuk pelat sedang dan berat, dengan sumber panas terkonsentrasi dan efisiensi pengelasan tinggi. Jika campuran argon-hidrogen digunakan, kandungan hidrogen harus dikontrol secara ketat dalam waktu Kurang dari atau sama dengan 5% untuk mencegah retakan yang disebabkan oleh hidrogen.
-Pengelasan berkas laser/elektron: cocok untuk komponen presisi, dengan zona yang terkena panas-sempit dan deformasi kecil, namun membutuhkan biaya peralatan yang tinggi, yang perlu dilakukan dalam kondisi vakum atau atmosfer pelindung yang tinggi.
Tingkatkan persiapan pra{0}}pengelasan dan kontrol proses
Pembersihan dan perawatan sendi
Sebelum pengelasan, permukaan sambungan dan kawat las harus dihilangkan secara menyeluruh dari permukaan kerak oksida, minyak, kelembapan, dan kontaminan lainnya. Langkah-langkah berikut direkomendasikan:
- Pembersihan mekanis: Gunakan sikat atau penggilingan kawat baja tahan karat untuk menghilangkan lapisan oksida;
- Pembersihan kimia: pengawetan dengan asam nitrat + larutan asam fluorida, lalu dibilas dengan air deionisasi dan dikeringkan;
- Skimming dengan aseton atau alkohol.
Setelah dibersihkan, pengelasan harus diselesaikan dalam waktu 4 jam untuk menghindari polusi sekunder.
Inspeksi perakitan dan perlindungan gas
Kesenjangan perakitan harus dikontrol dengan ketat, umumnya tidak lebih dari 0,5 mm. Sebelum pengelasan, gas terlebih dahulu-dibuang untuk memastikan bahwa gas pelindung menutupi area pengelasan dan aliran udara seragam. Tes asap atau detektor oksigen dapat digunakan untuk memverifikasi efek perlindungan.
Pengendalian lingkungan pengelasan
Pengelasan harus dilakukan di area khusus yang bersih dan tidak berangin, dengan kelembapan relatif dikontrol di bawah 60% untuk menghindari kelembapan sekitar memasuki area busur.
Pasca-inspeksi dan perawatan pengelasan
Inspeksi visual, pengujian penetran (PT) atau inspeksi sinar-X (RT) direkomendasikan, dan pengujian ultrasonik (UT) dapat dilengkapi untuk komponen-komponen penting. Jika perlu, anil bebas tegangan dilakukan setelah pengelasan, suhu anil umumnya 550~650 derajat, dan pendinginan udara setelah insulasi perlu dilakukan di bawah perlindungan vakum atau argon.
Kunci kualitas pengelasan titanium terletak pada kontrol seluruh proses: mulai dari pembersihan pra-pengelasan, perlindungan gas, pengelolaan masukan panas hingga pemilihan metode, spesifikasi proses harus ditegakkan secara ketat. Melalui desain proses dan kontrol proses yang sistematis, kecenderungan terjadinya retakan las dapat dikurangi secara signifikan, dan sambungan las paduan titanium yang andal dapat diperoleh untuk memenuhi kebutuhan manufaktur peralatan kelas atas.