Pelajaran 7.6MenyambungBab 7 · Penyambungan

Friction stir welding

Keadaan padat: perkakas berputar mengaduk tepi yang melunak menjadi satu

Friction stir welding menyambung pelat logam dengan mendorong perkakas berputar sepanjang sambungan: gesekan melunakkan logam dan perkakas mengaduk kedua tepi menjadi satu, tanpa pernah meleburnya. Seperti meremas dua gumpal tanah liat menjadi satu. Ditemukan pada 1991 di TWI di Inggris, kini teknik ini membangun tangki bahan bakar roket, bodi kereta, dan baki baterai mobil listrik.

Foto: NASA, Public domain, melalui Wikimedia Commons

Friction stir welding · perkakas berputar, zona teraduk, dan las, tampak sampingAngka dalam lingkaran sesuai dengan langkah-langkah di bawah; perkakas bergerak ke kanan, meninggalkan las di belakangnya.

Cara kerjanya

Jepit dengan kuat. Pelat saling menempel (butt) di atas batang penahan dan dijepit keras, karena perkakas mendorongnya terpisah dengan gaya besar.
Putar dan tusukkan. Perkakas keras, biasanya berputar beberapa ratus hingga sekitar 2.000 rpm, mendorong pin-nya ke dalam sambungan hingga shoulder yang lebih lebar menyentuh permukaan.
Panas oleh gesekan. Shoulder yang menggosok logam memanaskannya hingga kira-kira 70–90% dari suhu lelehnya. Logam menjadi lunak seperti plastisin tetapi tetap padat.
Bergerak dan aduk. Perkakas bergerak sepanjang sambungan. Pin berulir menyapu logam yang melunak dari depan ke belakang, mencampur kedua tepi menjadi satu.
Tempa dan selesaikan. Shoulder menekan logam teraduk ke bawah saat mendingin menjadi las padat dengan butir halus. Di akhir perkakas terangkat, meninggalkan lubang keluar kecil, sering pada tab sisa.

Mengapa tanpa peleburan membantu. Peleburan dan pembekuan kembali menyebabkan sebagian besar cacat las: gelembung gas, retak, dan butir cor yang lemah. Las friction stir menghindarinya, sehingga paduan aluminium yang sulit dilas peleburan tersambung dengan baik, dengan sedikit distorsi dan tanpa asap, percikan, atau logam pengisi.

Fakta kunci

Material: Terutama paduan aluminium; juga magnesium, tembaga, dan pasangan berbeda jenis; baja dan titanium dengan perkakas khusus yang mahal
Komponen khas: Tangki bahan bakar roket, bodi gerbong kereta, panel geladak kapal, baki baterai, heat sink
Ukuran komponen: Lembaran sekitar 1 mm hingga pelat aluminium setebal beberapa sentimeter; las sepanjang banyak meter
Presisi: Distorsi rendah; posisi las dalam kisaran sepecahan milimeter pada mesin CNC
Hasil permukaan: Las halus dengan riak halus berbentuk bulan sabit, sedikit di bawah permukaan; flash kecil (gerigi) di tepi
Ukuran batch yang cocok: Seri menengah hingga besar las panjang yang lurus atau sedikit melengkung
Biaya perkakas dan mesin: Puluhan ribu dolar untuk konversi CNC hingga jauh di atas $1 juta untuk mesin khusus yang besar
Kecepatan: Biasanya 0,1–2 m las per menit, dalam satu lintasan

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

Tanpa peleburan, sehingga tanpa porositas atau retak panas
Menyambung paduan aluminium yang sulit dilas peleburan
Distorsi rendah, dan las kuat berbutir halus
Tanpa logam pengisi, tanpa gas, tanpa asap atau percikan

Batasan

Butuh mesin yang berat dan kaku serta penjepitan kuat
Meninggalkan lubang keluar di ujung setiap las
Terbaik pada sambungan yang lurus atau datar sederhana
Baja dan titanium cepat mengikis perkakas

Di mana dipakai

AntariksaTangki bahan bakar dan oksidator wahana peluncur
Kereta apiBodi aluminium kereta cepat dan kereta komuter
Galangan kapalPanel geladak dan lambung aluminium yang besar
OtomotifBaki baterai mobil listrik, roda, komponen suspensi
Elektronik dan pemanasanHeat sink, cold plate, penukar panas boiler

Cara mengenalinya

Las yang halus dan datar dengan tanda bulan sabit halus berjarak merata yang semuanya menunjuk ke arah yang sama.
Cekungan ringan tempat shoulder menekan, dengan gerigi melengkung tipis (flash) di sepanjang tepi.
Lubang keluar bulat di ujung las, kecuali sudah dipotong.

Bandingkan dengan

Pengelasan busur7.1melelehkan logam dan menambah logam pengisi; lebih mudah untuk bentuk rumit tetapi menyebabkan lebih banyak distorsi dan cacat pada aluminium.Pengelasan ultrasonik7.7juga keadaan padat, tetapi memakai getaran untuk foil dan kawat tipis, bukan pelat tebal.Explosion welding7.8metode keadaan padat lain, mengikat seluruh pelat sekaligus dengan ledakan.

Tonton

TheGrenzebachGroup · Prinsipnya, dijelaskan oleh pembuat mesin

RIFTEC GmbH - Videos · Penusukan, pergerakan, dan sambungan keadaan padat, langkah demi langkah

Manufacturing Technology, Inc. (MTI) · Las nyata dari penusukan hingga lubang keluar

ESAB · Mesin industri bekerja

Lihat foto asli

Wikipedia: Friction stir welding — perkakas, zona teraduk, dan penggunaan di kereta api, antariksa, kapal, dan mobil
Pencarian foto Wikimedia Commons

Ingat

Gesekan, bukan nyala api atau busur, yang memanaskan logam, dan logam tidak pernah meleleh.
Pin mengaduk kedua tepi yang melunak menjadi satu, dan shoulder menempanya ke bawah.
Unggul pada las aluminium yang panjang: kuat, bersih, dan sedikit distorsi.