Metode evaluasi umum untuk kualitas sambungan pengelasan gesek aduk pada pengecoran cetakan paduan aluminium
Pengelasan gesek aduk (friction stir welding) saat ini dapat mengelas berbagai macam material, seperti paduan aluminium, paduan magnesium, tembaga, titanium, baja tahan karat, dan bahkan material komposit. Saat ini, proses ini telah banyak digunakan dalam kontrol elektronik, rumah pengisian daya, atau rumah pengontrol domain pada kendaraan energi baru. Selain itu, karena area pengelasan gesek aduk melibatkan saluran air, masalah kualitas seperti cacat pengelasan menyebabkan kebocoran dan seringnya masalah di pasaran. Oleh karena itu, metode deteksi dan evaluasi yang efektif untuk kualitas pengelasan gesek aduk (FSW) sangat dibutuhkan. pengecoran cetakan paduan aluminium sangat penting. Memilih metode deteksi dan evaluasi yang efektif juga memerlukan pertimbangan komprehensif mengenai karakteristik material, jenis cacat, persyaratan proses, dan skenario aplikasi.
Saat ini, metode deteksi dan evaluasi yang umum digunakan untuk kualitas sambungan las gesek aduk pada cangkang coran tiga tegangan adalah sebagai berikut:
🔍Jenis cacat umum
- 1 Cacat internal: lubang, pengelasan tidak sempurna, cacat terowongan, inklusi oksida, dll.
- 2 Cacat permukaan: alur, gerigi, retakan permukaan.
- 3 Cacat mikroskopis: pengerasan butiran dan pelunakan zona yang terkena panas.
⚙️Metode dan prinsip deteksi
Saat ini, cangkang cetakan die casting dengan kontrol elektronik, pengisian daya, atau kontrol domain umumnya digunakan untuk mendeteksi kualitas sambungan las gesek aduk, seperti inspeksi visual, pengujian non-destruktif (sinar-X, phased array), pengujian destruktif, persyaratan kedap udara pengelasan, dan pengujian penggilingan lapisan.
Setiap metode deteksi dijelaskan secara rinci di bawah ini:
1️⃣ Inspeksi visual
1) Inspeksi visual dan persyaratan harus dilakukan sesuai dengan ISO 17637 atau sesuai dengan standar penampilan pelanggan untuk hasil pengelasan. Penampilan, ukuran, posisi, dan kondisi hasil pengelasan harus sesuai dengan persyaratan yang ditentukan dalam gambar dan standar yang relevan.
2) Alur permukaan dan cacat penetrasi dari sisi belakang tidak diperbolehkan pada permukaan las.
3) Cacat runtuhan pengelasan yang serius tidak diperbolehkan pada permukaan las. Jika ada pengerjaan mesin setelah pengelasan, dan kedalaman cacat runtuhan pada permukaan las tidak melebihi toleransi pengerjaan mesin, cacat tersebut dapat diterima. Disarankan untuk mengontrol toleransi pengerjaan pada lapisan las. Jika tidak memungkinkan untuk dikerjakan, sebaiknya jangan dikerjakan untuk menghindari kerusakan lapisan padat permukaan dan risiko kebocoran.
4) Cacat pengelasan yang parah tidak diperbolehkan pada permukaan las. Untuk pengelasan ringan yang tidak merusak ketebalan bagian, dapat dihilangkan dengan cara... Pemesinan CNC atau menggiling.
5) Perbedaan tinggi produk las: ≤0,2 mm; celah antara dua produk las sebelum pengelasan: dalam batas 0,05 mm di satu sisi; deformasi setelah pengelasan: ≤0,4 mm; pergeseran las: ≤0,4 mm;
2️⃣ Pengujian tanpa merusak
Metode verifikasi: Pengelasan dapat diuji secara non-destruktif sesuai dengan ISO 17636 menggunakan metode pengujian volumetrik non-destruktif yang sesuai (pengujian penetran, radiografi, atau pengujian ultrasonik).
Kriteria penilaian: Tidak ada terowongan atau lubang yang terlihat jelas yang memengaruhi kinerja pengelasan;
2.1 Inspeksi penetran
Prinsip: Aksi kapiler digunakan untuk memungkinkan pengembang menembus ke dalam permukaan melalui cacat bukaan dan terlihat melalui pengembang.
Penerapan: Mendeteksi retakan mikro permukaan (>1μm), hanya membuka cacat.
Waktu pendaftaran: Secara umum, permukaan telah dikonfirmasi dengan jelas. Ini digunakan untuk memastikan apakah terjadi penetrasi. Metode ini terutama digunakan untuk analisis masalah; tidak umum digunakan dalam proses produksi massal paduan aluminium di pabrik sebenarnya. bagian cetakan die-casting.
2.2 Deteksi ultrasonik
Prinsip: Gelombang suara frekuensi tinggi merambat dalam material, dan lokasi serta ukuran cacat ditentukan melalui sinyal yang dipantulkan.
Teknologi yang lebih baik: Keunggulan utama pengujian ultrasonik phased array adalah presisi tinggi, kemampuan pemindaian multi-sudut, dan sensitivitas terhadap cacat kompleks, dengan resolusi hingga 0,1 mm.
Penerapan: Deteksi cacat internal (seperti lubang, pengelasan yang tidak sempurna) memerlukan zat penghubung dan permukaan harus halus.
Saat ini, beberapa OEM atau pabrik komponen tingkat pertama telah menerapkan pengujian 100% pada casing kontrol elektronik atau casing pengisian daya.
2.3 Deteksi sinar-X
Prinsip: Sinar-X digunakan untuk menembus material dan mengungkap cacat internal melalui film atau pencitraan digital.
Penerapan: Pencitraan cacat tiga dimensi (seperti lubang, inklusi), tetapi resolusi retakan kecil terbatas.
Frekuensi inspeksi: 3 buah/bagian pertama & inspeksi/penggantian alat & pengujian tahunan.
Catatan: Saat ini, beberapa OEM atau pabrik komponen tingkat pertama telah menerapkan pengujian 100% pada casing kontrol elektronik atau casing pengisian daya.
2.4 Pemindaian CT Industri
Prinsip: Proyeksi sinar-X multi-sudut merekonstruksi struktur tiga dimensi dan menganalisis distribusi cacat secara akurat.
Penerapan: Analisis cacat internal dengan presisi tinggi, biaya tinggi, cocok untuk laboratorium.
Frekuensi inspeksi: verifikasi proses, analisis masalah, atau pengujian tahunan.
Tujuan: Metode ini terutama digunakan untuk menganalisis lokasi, ukuran, dan evaluasi porositas pori-pori tertentu, serta digunakan untuk membandingkan dan mengkonfirmasi efektivitas dan akurasi deteksi cacat sinar-X.
3️⃣ Deteksi kekedapan udara pengelasan
Pengujian kedap udara yang umum dilakukan terutama menggunakan pengujian gas atau pengujian helium. Namun, karena akurasi deteksi komponen gas yang terbatas, masalah kebocoran di pasaran tidak dapat diidentifikasi secara efektif, sehingga sebagian besar produk saat ini menggunakan deteksi helium.
Standar inspeksi helium spesifik dirumuskan berdasarkan skenario aplikasi aktual. Yang umum meliputi: konsentrasi helium ≥80%, sisanya nitrogen, tekanan absolut 3,2 bar; vakum kabinet: 20 Pa; suhu lingkungan antara 15°C dan 45°C; waktu pengisian: 20 detik, waktu pengujian: 10 detik.
Standar penilaian: volume kebocoran ≤5*10-6mbar L/s
Frekuensi deteksi: 100%.
Catatan: Rasio densitas helium dan nitrogen atau argon berkaitan dengan standar penilaian.
4️⃣ Pengujian destruktif
4.1 Deteksi penggilingan lapisan
Metode verifikasi: Letakkan produk hasil pengelasan pada perlengkapan CNC, lakukan pemrosesan berlapis CNC sepanjang jalur pengelasan, 0,5mm/0,2mm 1 kali/hari (pergantian alat) 0,2mm, penggilingan berlapis 15 kali.
Kriteria penilaian: Tidak ada terowongan atau lubang yang terlihat jelas yang memengaruhi kinerja penyegelan.
Frekuensi inspeksi: 1 buah/bagian pertama/penggantian alat & uji tahunan
Tujuan: Terutama untuk memastikan kedalaman dan ukuran stomata secara spesifik. Setiap lapisan penggilingan harus dikonfirmasi secara visual dan difoto untuk keperluan pencatatan.
4.2 Analisis metalografi
Prinsip: Potong bagian las, amati struktur mikro (ukuran butir, distribusi cacat) setelah dipoles dan dietsa.
Tujuan: Untuk mengevaluasi tingkat pelunakan, rekristalisasi dinamis, dan cacat mikroskopis di zona yang terkena panas. Metode metalografi biasanya juga digunakan untuk memastikan penetrasi pengelasan yang efektif dan apakah alur pengelasan bergeser.
Kriteria evaluasi: Ukuran butir pada zona yang terkena panas tidak boleh diperbesar secara signifikan untuk menghindari penurunan kinerja yang disebabkan oleh pelunakan. Penetrasi las memenuhi standar desain dan offset memenuhi persyaratan.
Frekuensi inspeksi: 1 buah/per shift/pergantian alat, verifikasi proses awal, analisis masalah, atau uji tipe tahunan.
Catatan: Titik penetrasi terdalam belum tentu merupakan titik tengah dari pengelasan.
4.3 Pengujian sifat mekanik
Uji tarik: mengukur kekuatan las dan perpanjangan untuk menentukan apakah sifat material dasar telah tercapai.
Uji tekuk: mengevaluasi keuletan las dan kualitas ikatan.
Uji kekerasan: Analisis perubahan kekerasan pada zona yang terkena panas untuk mencerminkan tingkat pelunakan.
Kriteria penilaian: Memenuhi standar teknis pelanggan atau mencapai lebih dari 80% kinerja material dasar (umumnya ditetapkan sesuai dengan skenario aplikasi); pengujian dapat dilakukan sesuai dengan ISO 4136.
Frekuensi inspeksi: 1 kali penggantian komponen/alat, verifikasi proses awal, uji tipe tahunan.
📌Saran mengenai pemilihan metode
Inspeksi cepat daring: visual + arus eddy/ultrasonik + deteksi cacat X
Analisis laboratorium komprehensif: CT industri + metalografi + pengujian mekanik.
Skenario dengan permintaan tinggi seperti industri kedirgantaraan dan penerbangan: PAUT + CT industri + pengujian kelelahan.
⚠️Tindakan pencegahan
Karakteristik komponen coran paduan aluminium: Pori-pori asli pada badan komponen coran dapat memengaruhi kualitas FSW dan perlu dikombinasikan dengan pemeriksaan awal sinar-X.
Perlakuan permukaan: Bersihkan lapisan oksida permukaan sebelum pengujian untuk menghindari gangguan pada hasil arus eddy/penetrasi.
Adaptasi standar: Sesuaikan parameter deteksi dengan mengacu pada standar industri (seperti standar otomotif ISO 4063, standar penerbangan NAS 410).