Paduan titanium banyak digunakan dalam bidang kedirgantaraan, industri kimia, dan teknik kelautan karena kekuatan spesifiknya yang tinggi dan ketahanan terhadap korosi yang sangat baik. Namun, titanium memiliki reaktivitas kimia yang sangat tinggi. Ketika suhu melebihi kisaran 500-700 derajat , ia akan menyerap oksigen, hidrogen, dan nitrogen dengan kuat dari udara. Hal ini akan menyebabkan retak las dan penurunan plastisitas, yang sangat mempengaruhi kinerja sambungan. Hasilnya, Saat mengelas paduan titanium, menggunakan metode las busur argon (TIG) untuk melindungi kumpulan lelehan dan area lapisan las yang bersuhu tinggi dengan suhu di atas 400 hingga 650 derajat Celcius, dan obor las berukuran besar digunakan untuk memperluas zona perlindungan gas. Ketika nosel tidak dapat secara efektif menutupi lasan dan logam bersuhu tinggi di dekat lasan, penutup pelindung gas argon harus ditambahkan untuk memastikan isolasi lengkap dari udara selama proses berlangsung.
Pra-Persiapan pengelasan dan Desain Alur
Pembersihan Permukaan
Kualitas permukaan las dan kawat las secara langsung menentukan sifat mekanik sambungan las. Sebelum pengelasan, benda uji dan kawat las harus menjalani perlakuan pencucian asam, dilanjutkan dengan pembilasan dengan air bersih dan pengeringan. Maka pengelasan harus segera dilakukan. Jika kondisi pencucian asam tidak tersedia, pelarut organik seperti aseton, etanol, karbon tetraklorida, atau metanol dapat digunakan untuk menyeka alur pelat titanium secara hati-hati dan area dalam jarak 50 mm di kedua sisi, permukaan kawat las, dan bagian perlengkapan perkakas yang bersentuhan dengan pelat titanium, menghilangkan kerak oksida, noda minyak, dan zat organik lainnya secara menyeluruh.
Peralatan Pengelasan
Untuk pengelasan busur titanium dan paduan titanium, catu daya pengelasan busur argon DC dengan karakteristik eksternal menurun dan fungsi permulaan busur frekuensi tinggi-harus dipilih. Untuk mencegah lapisan las teroksidasi atau terkontaminasi selama pendinginan, mesin las harus disetel ke waktu pasokan gas tertinggal tidak kurang dari 15 detik. Dalam contoh ini, mesin las busur argon pulsa arus searah inverter IGBT tipe WSM-315 dipilih, yang dapat memenuhi persyaratan di atas.
Bahan Las
Persyaratan untuk gas pelindung argon adalah sebagai berikut: kemurniannya harus tidak kurang dari 99,99%, titik embun harus lebih rendah dari -40 derajat, dan kelembaban relatif harus kurang dari 5%. Ketika tekanan di dalam silinder argon turun menjadi 0,981 MPa, penggunaannya harus dihentikan untuk memastikan efek perlindungan. Pada prinsipnya, kawat las yang diisi harus dari bahan yang sama dengan logam dasar; untuk meningkatkan plastisitas sambungan, kawat las dengan paduan yang sedikit lebih sedikit, seperti TC3, juga dapat dipilih.
Bentuk Alur
Desain alur harus meminimalkan jumlah lapisan pengelasan dan jumlah logam pengisi, karena peningkatan jumlah lapisan akan menyebabkan peningkatan penyerapan gas kumulatif pada lapisan las, sehingga menurunkan kinerja sambungan. Mengingat ukuran kolam cair yang besar selama pengelasan paduan titanium, pengelasan harus dikerjakan dengan alur tunggal berbentuk V-, dengan sudut yang dikontrol pada 70 derajat hingga 80 derajat .
Parameter Proses Pengelasan dan Titik Kontrol
PengelasanParameter Proses dan Titik Kontrol
Parameter proses yang masuk akal adalah kunci untuk memastikan kualitas pengelasan. Selama pengoperasian, laju aliran dan kecepatan gas argon perlu dikontrol secara tepat untuk menghindari aliran turbulen yang melemahkan efek perlindungan. Pengelasan gas inert tungsten manual cocok untuk pengelasan pelat titanium tipis dan pelat titanium dengan ketebalan-sedang. Selama parameter dipilih dengan tepat, kualitas pengelasan yang memuaskan dapat dicapai. Selain itu, semua proses pembersihan harus diselesaikan sesegera mungkin dan pengelasan harus dilakukan segera untuk mencegah polusi sekunder.
Cacat Umum dan Mekanisme Perbaikannya
Retak Dingin (Retak Tertunda)
Saat mengelas titanium dan paduan titanium, kemungkinan terjadinya retakan panas pada sambungan sangat rendah. Hal ini karena bahan tersebut mengandung sangat sedikit pengotor seperti belerang, fosfor, dan karbon, yang sulit membentuk eutektik-titik leleh-rendah, dan kisaran suhu kristalisasi efektif yang sempit, dengan jumlah penyusutan solidifikasi yang kecil. Namun, retakan dingin dapat terjadi di zona-yang terkena dampak panas, yang muncul hanya beberapa jam atau bahkan lebih lama setelah pengelasan, sehingga disebut retakan tertunda.
Pembentukan retakan tertunda berkaitan erat dengan perilaku hidrogen: Selama proses pengelasan, hidrogen berdifusi dari-kolam cair bersuhu tinggi ke zona yang terkena-panas bersuhu-yang lebih rendah, sehingga meningkatkan kandungan hidrogen di area ini. Ini membentuk fase TiH₂ yang rapuh dan, pada saat yang sama, senyawa hidrogen mengendap, menyebabkan tekanan mikrostruktur yang besar karena ekspansi volume. Selain itu, atom hidrogen terakumulasi di-area bertekanan tinggi, yang pada akhirnya menyebabkan inisiasi dan penyebaran retakan.
Porositas
Porositas adalah cacat umum lainnya dalam pengelasan paduan titanium. Penyebab mendasarnya juga terkait dengan hidrogen. Kelarutan hidrogen dalam -Ti sangat rendah, hanya sekitar 0,002% (fraksi massa) pada suhu kamar. Ketika zona yang terkena las atau panas mendingin di bawah 300 derajat, hidrogen jenuh berlebih mengendap dalam bentuk titanium hidrida (fasa), disertai dengan pemuaian volume dan tegangan antar butir. Hal ini dapat menyebabkan retakan mikro intergranular. Retakan mikro ini, di bawah pengaruh gaya eksternal, akan meluas menjadi retakan makroskopis, dan adanya porositas secara signifikan mengurangi kekuatan lelah sambungan.
Singkatnya, kunci keberhasilan pengelasan paduan titanium terletak pada-pembersihan pra-pengelasan, pencegahan oksidasi dan penyerapan hidrogen di seluruh proses, perlindungan gas argon dengan kemurnian tinggi, desain alur yang masuk akal, dan kontrol proses yang presisi. Pengelasan gas inert tungsten manual dikombinasikan dengan perlindungan pelat penutup berpelindung adalah solusi efektif dalam praktik teknik saat ini, yang dapat memperoleh sambungan las berkualitas tinggi-yang memenuhi persyaratan penggunaan secara stabil.
Baca selengkapnya:
Analisis Kinerja Pemotongan Dan Pengelasan Plat Titanium TA2
Penjelasan Detil Teknologi Pengelasan Perbaikan Pipa Paduan Titanium