Di antara proses pengelasan otomatis yang paling banyak digunakan dan efisien dalam industri berat modern dan manufaktur pipa baja, salah satunya adalahpengelasan busur terendam(GERGAJI). Sebagai teknologi yang matang, SAW memiliki karakteristik seperti busur terendam, perlindungan fluks, penetrasi dalam, kualitas pengelasan stabil, dan percikan yang lebih sedikit. Berbeda dengan metode pengelasan MIG dan TIG (busur terbuka), seluruh busur dan kumpulan lelehan pengelasan busur terendam sepenuhnya tertutup dan dilindungi oleh fluks, sehingga mengisolasi area pengelasan dari udara dan menghindari cacat oksidasi. Sejak produksi industri dimulai, pengelasan busur terendam telah menjadi proses pengelasan inti untuk pipa las spiral, struktur baja berdinding tebal, bejana tekan, pembuatan boiler, pembuatan kapal, dan pembuatan peralatan besar. Karena kesesuaiannya untuk pengelasan pelat tebal, kapasitas arus yang kuat, dan kemudahan otomatisasi, pengelasan busur terendam telah menempati posisi yang tak tergantikan dalam manufaktur industri berat.
Definisi Dasar dan Prinsip Kerja
Pengelasan busur terendam adalah proses pengelasan busur otomatis atau semi{0}}otomatis yang menggunakan kawat padat sebagai bahan pengisi danaliransebagai media pelindung. Fitur utama dari proses ini adalah selama proses pengelasan, busur ditutupi oleh lapisan fluks, dan tidak ada nyala api terbuka yang terlihat. Seluruh reaksi metalurgi pengelasan diselesaikan dalam lingkungan perlindungan terak yang tertutup rapat.
Prinsip kerjanya dapat dibagi menjadi empat tahap: penyalaan busur, peleburan panas, reaksi metalurgi, dan perlindungan pembentukan terak. Saat mesin las dinyalakan, hubungan pendek antara kawat las dan benda kerja menghasilkan arus transien, sehingga memicu busur api. Pada saat yang sama, panas busur bersuhu tinggi-melelehkan fluks, kawat las, dan bahan dasar di sekitarnya. Fluks lelehan membentuk lapisan terak cair kental dan padat yang dapat menutupi seluruh-kolam cair bersuhu tinggi. Lapisan terak ini dapat mengisolasi oksigen, nitrogen, dan uap air di udara, sehingga mencegah gas berbahaya masuk ke lapisan las. Pada saat yang sama, serangkaian reaksi metalurgi kompleks terjadi antara terak cair dan baja cair, seperti deoksidasi, desulfurisasi, dan defosforisasi, sehingga memurnikan struktur mikro lapisan las dan meningkatkan sifat mekanik sambungan las. Setelah pendinginan, terak cair mengeras menjadi cangkang keras pada permukaan las, yang mudah dihilangkan dan membentuk lasan yang halus dan seragam.
Peralatan dan bahan utama sistem SAW
Sistem las busur terendam lengkap terdiri dari peralatan las profesional, kawat las, dan fluks khusus.
1. Peralatan las
Peralatan inti terutama terdiri dari catu daya pengelasan otomatis, pengumpan kawat, troli las atau sistem gantri bergerak, pasokan fluks, dan perangkat pemulihan. Catu daya pengelasan menyediakan arus dan tegangan yang stabil untuk memastikan pembakaran busur yang berkelanjutan dan stabil. Pengumpan kawat otomatis dapat secara tepat mengontrol kecepatan pengumpanan kawat dan mencocokkannya dengan kecepatan gerakan pengelasan untuk menghindari gangguan busur dan genangan lelehan yang tidak stabil. Troli berjalan menggerakkan pistol las untuk bergerak dengan kecepatan yang seragam, memastikan konsistensi lebar las dan kedalaman penetrasi. Selain itu, sistem sirkulasi fluks otomatis dapat mencapai penyebaran dan pemulihan fluks secara otomatis, tidak hanya memastikan perlindungan berkelanjutan selama proses pengelasan, namun juga meningkatkan pemanfaatan material dan dengan demikian mengurangi biaya produksi.
2. Kawat las dan fluks
Pengelasan busur terendam bergantung pada efek gabungan kawat las dan fluks untuk mencapai optimalisasi metalurgi. Kawat las menyediakan logam pengisi dan elemen paduan, sedangkan fluks berfungsi sebagai zat pelindung, deoksidasi, dan pengotor. Berbagai jenis baja, seperti baja karbon, baja-paduan berkekuatan-rendah, dan baja pipa, memerlukan fluks netral, asam, atau basa yang sesuai. Diantaranya, fluks alkali memiliki kemampuan menghilangkan pengotor yang relatif kuat, yang secara signifikan dapat meningkatkan ketangguhan-suhu rendah dan ketahanan retak pada lasan, dan cocok untuk pengelasan pipa dan bejana bertekanan-berstandar tinggi; fluks asam memiliki kinerja proses yang baik, busur stabil, dan formasi las yang indah, dan terutama digunakan untuk pengelasan baja struktural biasa.
Proses Teknologi Lengkap Pengelasan Busur Terendam
1. Pra-Persiapan pengelasan
Perawatan pra{0}}lasan adalah langkah penting dalam memastikan kualitas lasan. Pertama, permukaan produk dan area pengelasan harus dibersihkan secara menyeluruh, menghilangkan karat, kerak oksida, noda minyak, kelembapan, dan kotoran lainnya untuk mencegah cacat seperti pori-pori, inklusi terak, dan retakan yang disebabkan oleh kotoran. Kedua, fluks harus dikeringkan pada suhu tinggi tertentu untuk menghilangkan uap air internal, sehingga mengurangi kandungan hidrogen dalam lapisan las dan menghindari keretakan dingin yang disebabkan oleh hidrogen-. Selain itu, operator perlu menyesuaikan celah rakitan pengelasan dan sudut las sesuai dengan ketebalan lembaran dan standar pengelasan untuk memastikan lapisan penetrasi yang seragam dan fusi yang baik.
2. Pengaturan Parameter dan Uji Coba Pengelasan
Sebelum proses pengelasan formal, staf perlu mengatur parameter proses inti, termasuk arus pengelasan, tegangan, kecepatan pergerakan busur, dan panjang kawat, dll. Arus menentukan masukan panas dan kedalaman penetrasi las; tegangan mengontrol lebar lapisan las dan tampilan manik las; kecepatan pergerakan busur mempengaruhi efisiensi pengelasan dan kualitas fusi. Jika parameternya tidak cocok dengan benar, hal ini dapat mengakibatkan kedalaman penetrasi yang tidak mencukupi, burn-through, fusi yang tidak sempurna, atau pembentukan las yang tidak merata. Untuk memastikan kestabilan parameter dan kinerja las yang mumpuni dalam produksi skala besar, uji coba pengelasan harus dilakukan.
3. Pengelasan formal dan perlindungan fluks
Selama proses pengelasan formal, perangkat pemasok fluks menyebarkan fluks secara merata pada lapisan las, membentuk lapisan fluks dengan ketebalan yang cukup. Kawat las diumpankan secara terus menerus, dan busur listrik terbakar secara stabil di bawah lapisan fluks. Busur listrik-bersuhu tinggi melelehkan bahan dasar dan kawat las, membentuk kolam cair. Pada saat yang sama, setelah fluks meleleh, lapisan terak pelindung terbentuk, mengisolasi udara dan menyelesaikan pemurnian metalurgi. Kereta las bergerak maju dengan kecepatan konstan untuk mencapai pengelasan-jarak jauh dan berkelanjutan. Untuk pipa las spiral dan struktur baja berdinding tebal, biasanya digunakan las busur terendam dua sisi. Pengelasan bagian dalam dilakukan terlebih dahulu, diikuti dengan pengelasan bagian luar, untuk memastikan penetrasi yang sempurna dan struktur las yang padat.
4. Pasca-perawatan dan inspeksi pengelasan
Setelah pengelasan selesai, tunggu pendinginan alami dan lepaskan permukaan terak. Permukaan las halus dan rata, dengan kualitas pembentukan yang baik. Untuk produk-berkualitas tinggi seperti pipa baja dan bejana bertekanan, pengujian-pengelasan non-destruktif seperti pengujian ultrasonik dan deteksi cacat sinar X-diperlukan untuk mendeteksi retakan internal, inklusi terak, dan cacat fusi tidak lengkap. Pada saat yang sama, uji sifat mekanik seperti uji tarik dan uji impak perlu dilakukan untuk memverifikasi apakah kekuatan dan ketangguhan las memenuhi standar industri.
Keunggulan teknologi inti
Dalam proses produksi industri, pengelasan busur terendam memiliki keunggulan teknis yang tak tergantikan dalam pengelasan pelat tebal dan pengelasan jahitan las panjang. Pertama, sistem perlindungan fluks dapat mengisolasi udara sepenuhnya, menghasilkan kandungan gas yang sangat rendah di dalam lapisan las dan struktur internal yang padat dengan sifat mekanik yang sangat baik. Kedua, pengelasan busur terendam dapat menahan arus tinggi dan menghasilkan masukan panas yang besar, memiliki kemampuan penetrasi yang baik, dan sangat cocok untuk pengelasan pelat tebal yang tidak dapat diselesaikan dengan proses pengelasan biasa. Selain itu, metode pengelasan otomatis ini memiliki efisiensi produksi yang tinggi, proses pengelasan yang stabil, tingkat cacat yang rendah, dan ketergantungan yang sangat kecil terhadap tenaga manusia. Keempat, polusi dari asap pengelasan berkurang secara signifikan, sehingga meningkatkan-lingkungan kerja dan keselamatan di lokasi. Kelima, lapisan las halus dan seragam, hampir tanpa percikan, secara signifikan mengurangi beban kerja penggilingan dan pemrosesan halus berikutnya, serta meningkatkan efisiensi produksi.
Keterbatasan
Meskipun pengelasan busur terendam memiliki keuntungan yang signifikan, namun juga memiliki keterbatasan teknis tertentu. Karena kebutuhan cakupan fluks selama proses pengelasan, pengelasan busur terendam hanya cocok untuk pengelasan datar dan pengelasan horizontal, dan tidak dapat mencapai pengelasan-posisi penuh seperti pengelasan vertikal dan pengelasan overhead. Oleh karena itu, ada batasan posisi. Selain itu, pengelasan busur terendam tidak cocok untuk pengelasan pelat tipis karena masukan panas dari pengelasan busur terendam terlalu besar, sehingga rentan menyebabkan deformasi pelat atau terbakar-terbakar. Pada saat yang sama, karena ukuran peralatan las yang besar, peralatan ini tidak cocok untuk benda kerja kecil yang rumit dan bentuknya tidak beraturan-serta skenario konstruksi bergerak. Dalam produksi aktual, kontrol proses utama yang ketat harus dilakukan: mengontrol secara ketat suhu pengeringan fluks untuk mencegah keretakan yang disebabkan oleh hidrogen-; mencocokkan arus dan tegangan secara tepat untuk menghindari elektroda tidak menembus atau terlalu panas; memastikan cakupan fluks yang seragam untuk mencegah intrusi udara; mengontrol kecepatan pengelasan secara wajar untuk menstabilkan formasi las.
Aplikasi industri utama
Pengelasan busur banyak digunakan di bidang manufaktur industri berat yang memerlukan standar kualitas dan efisiensi yang tinggi.
1. Dalam industri pipa baja, ini adalah proses pengelasan khusus untuk pipa las spiral dan pipa las jahitan memanjang berdiameter besar, dan banyak digunakan pada pipa minyak dan gas jarak jauh, pipa pasokan air kota, dan pipa teknik tenaga angin.
2. Dalam industri struktur baja berat, teknologi las busur terendam digunakan untuk pelat baja jembatan, struktur penahan beban bangunan,-dan pembuatan mesin pelabuhan.
3. Dalam pembuatan bejana tekan dan ketel, teknologi ini digunakan untuk pengelasan silinder-berdinding tebal guna memastikan toleransi-tekanan tinggi dan kedap udara.
4. Di bidang pembuatan kapal dan teknik kelautan, pengelasan busur terendam dapat menjamin stabilitas struktural dan ketahanan korosi pada pelat baja badan kapal dan komponen platform lepas pantai.
Dengan terus berkembangnya otomatisasi dan manufaktur cerdas, teknologi pengelasan busur terendam secara bertahap berkembang menuju penyesuaian parameter cerdas, pengelasan kolaboratif robot, dan pengelasan efisien, yang semakin meningkatkan efisiensi produksi industri.
Pengelasan busur terendam adalah proses pengelasan yang efisien,{0}}berkualitas tinggi, dan sangat otomatis yang menghasilkan pengelasan melalui perlindungan fluks dan pemurnian metalurgi. Tidak seperti pengelasan busur slot tradisional, pengelasan busur terendam menggunakan fluks granular untuk perlindungan, memungkinkan pengelasan tertutup, secara efektif menghilangkan cacat porositas dan memurnikan logam las, sehingga menghasilkan sifat mekanik yang lebih baik. Ini memiliki keunggulan signifikan seperti penetrasi yang dalam, proses yang stabil, penampilan las yang estetis, dan tingkat cacat yang rendah. Ini sangat cocok untuk pelat tebal, pengelasan panjang, dan produksi industri-skala besar.
Meskipun memiliki keterbatasan tertentu dalam posisi pengelasan dan pengelasan pelat tipis, ia masih memegang posisi dominan dalam industri berat, manufaktur pipa, produksi bejana tekan, dan rekayasa struktur baja. Di masa depan, dengan inovasi berkelanjutan dalam teknologi pengelasan dan sistem kontrol otomatis, pengelasan busur terendam akan mencapai efisiensi pengelasan yang lebih tinggi, tingkat kerusakan yang lebih rendah, dan kinerja pengelasan yang lebih stabil, serta terus menjadi proses pengelasan inti yang mendukung pembangunan infrastruktur industri modern.
