TEKNOLOGI PENGELASAN (REVIEW JURNAL)

Leave a comment

October 27, 2014 by evo3cx

PENGARUH LAPISAN REAKSI ANTARMUKA KONTINU PADA KEKUATAN TARIK SAMBUNGAN LAS RESISTANSI TITIK ANTARA PADUAN ALUMINIUM DAN BAJA

 

Abstrak

Sambungan paduan aluminium A5052 dengan cold-rolled baja SPCC  dan austenitik stainless steel SUS304 menggunakan las resistansi titik. Struktur mikro antarmuka diamati dengan menggunakan mikroskop elektron scanning dan kekuatan tarik sambungan dengan pengujian tegangan melintang. Pengaruh dari  lapisan reaksi  antarmuka pada kekuatan tarik sambungan  berdasarkan analisis permukaan patahan dan distribusi ketebalan lapisan reaksi antarmuka las untuk dua jenis sambungan bahan yang berbeda. Hasil menunjukkan bahwa kekuatan tarik sambungan berhubungan dengan fraksi lapisan reaksi diskontinu.

 

Pendahuluan

Kebutuhan sambungan antara bahan yang berbeda sering muncul di industri otomotif, karena memungkinkan metodologi desain multi-bahan dan biaya  proses fabrikasi pengerjaan yang rendah. Dari sudut pandang pasokan bahan, paduan aluminium dan baja adalah bahan konstruksi yang paling penting untuk struktur otomotif. Oleh karena itu, teknik sambungan antara paduan aluminium dan baja sangat diperlukan. Namun, sambungan antara dua jenis bahan terdapat beberapa kesulitan, karena perbedaan sifat fisik dan termal antara paduan aluminium dan baja, dan pembentukan hasil reaksi getas pada antarmuka las. Oleh karena itu, banyak peneliti memiliki berusaha untuk menggabungkan material tersebut dengan menggunakan beberapa metode pengelasan, misalnya:

  • Sun et al. dan Oikawa et al.

paduan aluminium dilas dengan baja menggunakan las resistansi titik dengan lembar bahan transisi, dan mengevaluasi kekuatan statis dan dinamis dari sambungan.

  • Rathod dan Kutsuna menggabungkan paduan aluminium 5052 dan baja karbon rendah dengan menggunakan metode pengelasan laser, dan menyelidiki struktur mikro antarmuka dan kekuatan sambungan.
  • Aizawa et al. mempelajari performa sambungan SPCC / paduan aluminium dengan pengelasan pulsa magnetik.

Diketahui bahwa hasil reaksi getas, yang terbentuk pada antarmuka las, akan memperburuk kekuatan tarik  sambungan baja / paduan aluminium. Namun, dalam hal bagaimana hasil reaksi mempengaruhi kekuatan sambungan antara paduan aluminium dan baja, beberapa penelitian telah dilaporkan sampai saat ini. Di sisi lain, memahami detail efek dari hasil reaksi pada kekuatan sambungan diperlukan untuk mengoptimalkan hubungan pengolahan-properti sehingga untuk mendapatkan sambungan  yang kuat. Oleh karena itu, meneliti hubungan antara lapisan reaksi antarmuka dan kekuatan tarik sambungan baja / paduan aluminium  dilas dengan las resistansi titik yang banyak digunakan dan proses pengelasan penting dalam bidang manufaktur otomotif.

Prosedur

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah lembar tebal 1,0 mm paduan aluminium A5052, cold-rolled baja SPCC dan austenitik stainless steel SUS304.

1

Tabel 1. Komposisi bahan

 

Kombinasi bahan A5052/SPCC, dan A5052/SUS304 yang dilas menggunakan teknik las resistansi titik dengan pelat penutup. Gambar. 1a dan b menunjukkan bentuk spesimen dan diagram skematik proses.

2

Gambar 1. Bentuk spesimen (a) diagram skematik proses (b)

3

 

Tabel 2. Kondisi pengelasan

 

Kekuatan tarik dari sambungan dievaluasi dengan berbagai tebal lapisan reaksi antarmuka, dengan mengubah arus  pengelasan setiap 1 kA antara 6 dan 12 kA pada proses pengelasan. Setelah pengelasan, spesimen dipotong melintang, dan dipoles. Struktur mikro pada antarmuka las diamati menggunakan mikroskop elektron scanning (SEM). Ketebalan lapisan reaksi yang terbentuk pada antarmuka las diukur sebagai nilai rata-rata pada 30×30 µm  SEM diambil setiap 100 µm sepanjang antarmuka. Pengujian tegangan melintang dilakukan di bawah kecepatan 1.7x 10-3 m/s pada suhu kamar. Sambungan bahan serupa dari paduan aluminium (A5052/A5052) juga disiapkan untuk membandingkan kekuatan dengan sambungan bahan yang berbeda A5052/SPCC dan A5052/SUS304. Paduan aluminium ditempatkan antara kedua plat penutup  ketika bahan dilas.

Hasil dan Pembahasan

Lapisan reaksi antarmuka menunjukkan  morfologi yang khas dalam arah tebal seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2a dan b. Pada antarmuka A5052/SPCC, lapisan reaksi menunjukkan morfologi seperti lidah berdekatan dengan SPCC, sedangkan hasil reaksi seperti jarum  berorientasi pada logam dasar di sisi daerah A5052. Hal ini juga terlihat dari Gambar. 2a dan b yang ada perbedaan yang signifikan dalam ketebalan lapisan reaksi yang terbentuk pada antarmuka  antara A5052/SPCC dan A5052/SUS304 dan lapisan reaksi antarmuka A5052/SPCC lebih tebal dari lapisan reaksi yang terbentuk pada antarmuka A5052/SUS304 .

4

Gambar 2. SEM antarmuka A5052/SPCC (a)  SEM antarmuka A5052/SUS304 (b) Distribusi ketebalan lapisan reaksi antarmuka A5052/SPCC (c) Distribusi ketebalan lapisan reaksi antarmuka A5052/SPCC (d)

Gambar. 2c dan d menunjukkan contoh distribusi ketebalan lapisan reaksi pada kedua antarmuka A5052/SPCC dan A5052/SUS304, masing-masing, diperoleh dari sambungan las dibawah kondisi pengelasan 10 kA. Kedua antarmuka A5052/SPCC dan A5052/SUS304 menunjukkan bahwa tebal lapisan reaksi di wilayah tengah, penurunan ketebalan dengan jarak dari pusat, dan akhirnya menjadi lapisan diskontinu di daerah perifer.

Lebar lapisan reaksi diskontinu(W) pada antarmuka pada A5052/SPCC adalah lebih luas daripada yang terbentuk pada A5052/SUS304. Hasil yang sama juga diamati pada sambungan lain yang dilas di bawah arus pengelasan yang berbeda. Nilai-nilai karakteristik dari distribusi ketebalan lapisan reaksi antarmuka semua sambungan bahan berbeda, ketebalan maksimum lapisan reaksi muncul di wilayah tengah (T), jari-jari las (R), lebar lapisan reaksi diskontinu muncul di daerah sekeliling lasan(W) ditandai pada Gambar. 2c dan d, dan fraksi lapisan reaksi diskontinu (F = W/R). Nilai-nilai ini didasarkan pada nilai rata-rata pada lima sambungan per kondisi. Seperti yang diberikan dalam Tabel 3, T dan R meningkat sedangkan W dan F menurun untuk antarmuka A5052/SPCC dan A5052/SUS304 dengan meningkatnya arus pengelasan.

5

Tabel 3. Data eksperimen

Dalam kondisi pengelasan yang sama,sambungan A5052/SPCC menunjukkan T yang lebih besar, W, F dan R yang lebih kecil daripada sambungan A5052/SUS304. Untuk menguji kekuatan tarik sambungan yang memiliki lapisan reaksi antarmuka seperti disebutkan di atas, dilakukan dengan pengujian tegangan melintang.

8

Gambar 3. Hubungan diameter nugget dengan beban tegangan melintang (a) dan hubungan antara arus pengelasan dengan kekuatan tarik (b)

Gambar. 3a menunjukkan hubungan antara diameter nugget dan beban tegangan melintang dari tiga jenis sambungan. Diameter nugget diukur pada permukaan patahan setelah pengujian geser-tarik sambungan. Kedua jenis sambungan berbeda bahan,  menunjukkan bahwa beban tegangan melintang hampir tidak bervariasi dengan meningkatnya diameter nugget, sedangkan beban tegangan melintang dari sambungan A5052/A5052 bertambah seiring dengan kenaikan diameter nugget. Berdasarkan diameter nugget yang sama, kedua jenis sambungan berbeda bahan menunjukkan beban tegangan melintang rendah dibandingkan dengan sambungan A5052/A5052 dimana ada lapisan reaksi yang terbentuk pada antarmuka pengelasan. Hasil ini menunjukkan bahwa kekuatan tarik dari sambungan A5052/SPCC dan A5052/SUS304 dipengaruh oleh lapisan reaksi antarmuka. Gambar. 3b menunjukkan hubungan antara arus pengelasan dan kekuatan tarik dari sambungan bahan berbeda. Nilai kekuatan tarik adalah nilai rata-rata pada lima sambungan las di bawah kondisi pengelasan yang sama. Kekuatan tarik A5052/SPCC lebih tinggi dari A5052/SUS304 di bawah kondisi pengelasan yang sama, meskipun lapisan reaksi pada antarmuka A5052/SPCC lebih tebal dari yang terbentuk pada antarmuka  A5052/SUS304 .

Ini adalah kontradiksi dengan hasil yang dilaporkan oleh Kuroda dkk., yang telah meneliti pengaruh ketebalan lapisan reaksi pada kekuatan tarik baja / aluminium paduan sambungan las oleh ikatan difusi, dan mengklaim bahwa kekuatan tarik sambungan meningkat dengan meningkatnya ketebalan lapisan reaksi sampai kira-kira 1 µm dan menurun di atas ketebalan lapisan reaksi 1 µm . Untuk memperjelas alasan untuk perbedaan antara yang dilaporkan oleh Kuroda dkk. dengan mengamati dan menganalisis permukaan patahan. Gambar. 4a dan b menunjukkan sisi permukaan patahan A5052 yang diperoleh dari pengujian tegangan melintang dari sambungan A5052/SPCC dan A5052/SUS304, masing-masing, yang dilas di bawah kondisi pengelasan arus 10 kA. Hal ini dapat dilihat dari Gambar. 4a dan b bahwa ada dua wilayah di permukaan patahan, wilayah tengah datar (R) dengan kontras yang cerah dan daerah perifer (B) dengan kontras gelap seperti yang diilustrasikan dalam Gambar. 4c dan d.

Gambar 4 (a) Sisi permukaan retakan A5052/SPCC (b) Sisi permukaan retakan A5052/SUS304 (c) skema ilustrasi A5052/SPCC (d) skema ilustrasi A5052/SUS304

Analisis permukaan patahan dan distribusi ketebalan  lapisan  reaksi antarmuka, menunjukkan bahwa lapisan reaksi kontinu  adalah di daerah R, dan bahwa lapisan reaksi diskontinu adalah di daerah B. Dari Tabel 3, dapat dilihat bahwa lapisan reaksi diskontinu terbentuk pada antarmuka A5052/SPCC adalah lebih luas daripada yang terbentuk pada antarmuka A5052 / SUS304 di bawah kondisi pengelasan yang sama. Semakin lebar lapisan reaksi kontinu disebabkan area patahan sambungan  yang lebih luas dari A5052, sehingga sambungan A5052/SPCC memiliki kekuatan tarik tinggi meskipun lapisan reaksinya lebih tebal. Oleh karena itu, perbedaan dalam distribusi ketebalan  lapisan  reaksi antarmuka las dianggap menjadi alasan perbedaan antara hasil yang dilaporkan oleh Kuroda dkk.  Artinya, ketebalan lapisan reaksi yang terbentuk pada sambungan dengan pengelasan resistansi titik bervariasi dengan posisi di antarmuka pengelasan dan bahkan muncul diskontinu di daerah perifer lasan, sedangkan ketebalan lapisan reaksi yang terbentuk pada sambungan difusi berikat adalah keseragaman pada ikatan antarmuka.

9

Gambar 5. Hubungan antara fraksi reaksi lapisan diskontinu dan kekuatan tarik sambungan berbeda bahan

Distribusi ketebalan lapisan reaksi pada antarmuka las akan menyebabkan variasi alur patahan selama pengujian tarik. Dengan kata lain, pengaruh lebar lapisan reaksi diskontinu dipengaruhi ketebalan lapisan reaksi pada kekuatan tarik sambungan las dengan RSW. Gambar. 5 menunjukkan hubungan antara fraksi lapisan reaksi  diskontinu (F) dan kekuatan tarik dari sambungan bahan berbeda (S), di mana F dan S didasarkan pada nilai rata-rata lima sambungan per kondisi seperti yang disebutkan di atas. Kekuatan tarik kedua jenis sambungan bahan berbeda cenderung meningkatkan dengan meningkatnya fraksi lapisan reaksi  diskontinu. Hal ini menunjukkan bahwa kekuatan tarik sambungan dipengaruhi oleh fraksi lapisan reaksi  diskontinu.

 

 

Kesimpulan

Pengaruh dari lapisan reaksi antarmuka pada kekuatan tarik sambungan baja / paduan  aluminium, dengan menganalisis distribusi ketebalan lapisan reaksi  antarmuka dan permukaan patahan. Hasilnya  menunjukkan bahwa kekuatan tarik sambungan baja / paduan  aluminium dipengaruhi fraksi lapisan reaksi  diskontinu dan sambungan baja / paduan  aluminium yang kuat akan dibuat dengan proses pengelasan yang membantu formasi lapisan reaksi  diskontinu pada antarmuka pengelasan.

Sumber

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Gunadarma Logo

Categories

About Me

Reza Aditya Saputra 3ka07

visitor stats


%d bloggers like this: