Aplikasi pengelasan laser pada baja tahan karat 7

Cacat: Penyebab dan Solusi

Pengelasan laser pada baja tahan karat menawarkan ketepatan yang tak tertandingi, tetapi cacat tetap dapat terjadi jika persiapan material, parameter proses, atau aliran gas pelindung tidak dioptimalkan sepenuhnya. Berbeda dengan pengelasan busur, kolam lebur kecil pada pengelasan laser membeku sangat cepat, sehingga gangguan kecil sekalipun dalam pengiriman energi atau pelindung dapat menghasilkan cacat yang terlihat maupun tersembunyi. Di bawah ini adalah uraian rinci mengenai jenis-jenis cacat umum, penyebab utamanya, serta tindakan korektif yang telah terbukti efektif.

Porositas

· Penyebab Metalurgis: Gelembung gas (hidrogen, oksigen, nitrogen) yang terperangkap di dalam kolam cair selama pembekuan. Hidrogen merupakan penyebab paling umum—sering kali berasal dari uap air atau hidrokarbon pada permukaan sambungan.

· Pemicu Khusus Laser:

1. Penghilangan lemak yang tidak memadai (cairan pemotong, minyak, residu perekat).

2. Penyerapan uap air dari lingkungan yang lembap.

3. Turbulensi gas pelindung menarik udara sekitar.

· Solusi:

1. Kebersihan: Bersihkan dengan pelarut dan keringkan bagian segera sebelum pengelasan.

2. Pelindung: Pertahankan aliran gas laminar; gunakan nozzle atau diffuser yang lebih besar untuk mencegah turbulensi.

3. Penyesuaian Parameter: Kurangi sedikit kecepatan perpindahan untuk memungkinkan gas keluar sebelum pembekuan; hindari kedalaman keyhole yang berlebihan yang dapat menjebak gas.

Retak Panas (Retak Pembekuan)

· Penyebab Metalurgi: Kandungan ferit rendah dalam lasan austenitik penuh menyebabkan pengumpulan pengotor di batas butir selama pembekuan. Tegangan tarik dari penyusutan memicu retak sebelum pembekuan sempurna.

· Pemicu Khusus Laser:

1. Kecepatan perpindahan yang sangat tinggi menghasilkan pembekuan sempit dan sepenuhnya austenitik.

2. Peralatan penjepit yang kaku sehingga membatasi kontraksi.

· Solusi:

1. Metalurgi: Gunakan bahan pengisi dengan potensi ferit lebih tinggi (misalnya, ER308L, ER316L) untuk mencapai kadar ferit 3–8%.

2. Manajemen Tegangan: Kurangi pengekangan pada peralatan penjepit; susun lasan secara berseling untuk menyebarkan gaya penyusutan.

3. Penyetelan Parameter: Hindari kecepatan sangat tinggi pada jenis yang sensitif; sesuaikan fokus balok untuk profil bead yang sedikit lebih lebar.

Kurang Gabung / Penetrasi Tidak Lengkap

· Penyebab Metalurgi: Peleburan yang tidak lengkap pada permukaan sambungan atau akar karena kerapatan energi yang tidak mencukupi atau posisi berkas yang buruk.

· Pemicu Khusus Laser:

1. Berkas yang tidak fokus akibat posisi fokus yang salah.

2. Keselarasan yang tidak tepat antara berkas dan garis tengah sambungan.

3. Kecepatan perpindahan yang berlebihan.

· Solusi:

1. Optik: Periksa panjang fokus dan posisi; cek adanya kontaminasi pada lensa.

2. Parameter: Tingkatkan daya atau kurangi kecepatan perpindahan; kurangi amplitudo goyangan jika berlebihan.

3. Pemasangan: Perbaiki persiapan sambungan dan pastikan celah <0,1 mm untuk lasan autogen.

Undercut / Underfill

· Penyebab Metalurgi: Logam dasar mencair di ujung lasan tanpa diisi cukup logam cair.

· Pemicu Khusus Laser:

1. Kepadatan energi tinggi dikombinasikan dengan kecepatan pergerakan yang cepat, sehingga menyapu logam cair di ujung las.

2. Penempatan berkas tidak sepusat.

· Solusi:

1. Kurangi kecepatan pergerakan atau offset berkas untuk meningkatkan pembasahan.

2. Tambahkan kawat pengisi untuk menutup celah atau membentuk bentuk kampuh.

3. Sesuaikan gas pelindung untuk menghindari aliran plasma berlebihan yang mendestabilkan kolam lebur.

Ketidakstabilan Lubang Kunci / Percikan

· Penyebab Metalurgi: Fluktuasi pada rongga uap (lubang kunci) menyebabkan runtuhnya atau terlemparnya logam cair.

· Pemicu Khusus Laser:

1. Kerapatan daya berlebihan menyebabkan penguapan yang hebat.

2. Kontaminasi menciptakan penyerapan yang tidak merata.

3. Pemilihan atau aliran gas pelindung yang buruk menyebabkan plume yang tidak stabil.

· Solusi:

1. Turunkan sedikit kepadatan daya puncak; sesuaikan posisi fokus untuk stabilitas.

2. Pastikan permukaan bebas oksida dan kering.

3. Gunakan campuran helium untuk menstabilkan lubang kunci dalam mode penetrasi dalam.

Perubahan Warna dan Oksidasi

· Penyebab Metalurgi: Kromium dalam baja tahan karat teroksidasi ketika logam panas terpapar oksigen, membentuk warna panas yang dapat mengurangi ketahanan terhadap korosi.

· Pemicu Khusus Laser:

1. Cakupan gas pelindung tidak mencukupi selama dan setelah pengelasan.

2. Suhu antar lapisan atau pendinginan terlalu tinggi tanpa perlindungan belakang.

· Solusi:

1. Tingkatkan pelindung utama dan tambahkan pelindung belakang untuk menutupi bead yang mendingin selama 2–5 detik.

2. Gunakan gas kemurnian tinggi (>99,99%).

3. Minimalkan masukan panas sambil mempertahankan penetrasi.

Distorsi Berlebihan

· Penyebab Metalurgi: Koefisien ekspansi termal baja tahan karat yang tinggi memperbesar bahkan perubahan suhu kecil, menghasilkan tegangan susut.

· Pemicu Khusus Laser:

1. Daya pancaran terlalu tinggi untuk ketebalan sambungan.

2. Pengelasan panjang dan kontinu tanpa urutan yang seimbang.

· Solusi:

1. Kurangi masukan panas melalui penyesuaian kecepatan atau daya.

2. Atur urutan pengelasan untuk menyeimbangkan tegangan.

3. Gunakan perangkat penjepit dengan penjepitan terkendali yang memungkinkan ekspansi terbatas tanpa kehilangan keselarasan.

Dalam pengelasan laser baja tahan karat, sebagian besar cacat berasal dari salah satu dari empat penyebab utama: kontaminasi, kontrol berkas yang buruk, masukan panas yang tidak tepat, atau pelindung yang tidak memadai. Porositas terjadi karena kontaminasi atau terperangkapnya gas, retak panas karena kontrol ferit yang buruk dan tegangan tinggi, kurangnya fusi akibat penetrasi yang tidak cukup, undercut karena perataan berkas yang buruk, ketidakstabilan lubang kunci (keyhole) akibat rongga uap yang tidak stabil, perubahan warna karena paparan oksigen, serta distorsi karena ketidakseimbangan termal. Solusinya selalu ditargetkan: hilangkan penyebab utamanya, bukan hanya gejalanya, dengan menangani persiapan, parameter, dan aliran gas pelindung.