Download - Metalurgi Pengelasan
Indonesian Welding Society (IWS)
Topic :
“Metalurgi Pengelasan”Speaker : Dr. Ir. Abdullah Shahab , M.Sc ( ITS- Surabaya )
Metalurgi Pengelasan Suatu bidang studi yang meliputi:
ú Fundamental metalurgi bahanú Siklus Termal pengelasanú Kaitan antara siklus termal dan parameter pengelasanú Fenomena daerah pengaruh panas (heat affected zone,
HAZ)ú Perubahan sifat mekanis akibat pengelasanú Fenomena khas pada HAZ pengelasan material tertentuú Studi tentang struktur solidifikasi lasanú Cacat-cacat metalurgis
Pengetahuan dasar logamú Pembentukan kristal pada solidifikasi logamú Berbagai struktur kristal logamú Pengertian allotrophyú Pengertian logam paduan
Larutan padat Substitutional Interstitial
ú Pengertian faseú Diagram fase
logam paduan larut sempurnaLogam paduan larut sebagianLogam paduan fase kompleksDiagram Fe-Fe3c
ú Sifat mekanis logam
Perubahan sifat mekanis pada logamSifat mekanis suatu bahan akan berubah akibat :
ú Pemberian paduanLarutan padatPembentukan fase baru
ú Perlakuan panasPerubahan pada butir
BentukUkuran
Perubahan fasejenis , bentuk, ukuran, jumlah, distribusi
ú Perlakuan mekanisPerubahan pada bentuk dan orientasi grain
ú Pemanasan dan pendinginan pada pengelasan
Pengamatan metalographyProses metalography
Persiapan spesimenPengetsaan Pengamatan mikrosokop dan fotografi
Pengamatan metalography mampu menunjukkan:Perubahan bentuk dan ukuran butirPerubahan fase Presipitasi faseStruktur solidifikasi Cacat pengelasan
Mampu las (Weldability)
Kemampuan logam untuk dilas dalam suatu kondisi fabrikasiuntuk menjadi struktur yang layak dan bisa beroperasi secaramemuaskan dalam kondisi yang diinginkan
ò Pengelasan mudah
ò Tidak membutuhkan perlakuan khusus
òMenghasilkan sambungan tahan mekanis maupun
lingkungan
ò Tidak membentuk fase-fase yang berbahaya
Fenomena dalam pengelasan Dalam pengelasan terjadi beberapa fenomena
Peleburan
Solidifikasi
Siklus panas pada derah HAZ
Daerah sambungan las Pemanasan pada proses pengelasan menempatkan bahan pada beberapa daerah:
Daerah mengalami temperatur cair (daerah lasan)
Daerah terjadi perubahan metalurgis (daerah pengaruh panas)
Daerah tidak berubah (logam dasar)
Pembentukan daerah pengaruh panas
Ekstensifitas daerah pengaruh panas pada pengelasan ditentukan oleh:
ò Proses pengelasan
SMAW; LASER
ò Input panas sebagai fungsi parameter pengelasan
Arus; Tegangan ; Kecepatan pengelasan
ò Pekerjaan awal yang dialami
Proses manufakturing: hot atau cold rolled
Proses heat treatment: quenching, annealing, dsb
ò Temperatur pemanasan mula
ò Jenis dan dimensi logam
Pengaruh panas pada HAZPengaruh panas pada pengelasan ditandai dengan:
Perubahan mikrostruktur Pertumbuhan butir Terbentuknya fase-fasePresipitasi pada batas butir Rekristalisasi baja mengalami pekerjaan dinginPerubahan pada hasil precipitation hardening
Fissurasi karena liquasi fase dengan titik cair rendahFissurasi karena hydrogen embritlement
Solidifikasi pada pengelasan ú Solidifikasi berawal dari butir pada fusion line
secara epitaksial
ú Struktur solidifikasi dipengaruhi constitutional
supercooling yang merupakan fungsi :
Material
Proses dan parameter pengelasan
BCC : body centered cubic
Beberapa struktur kristal logam
FCC : face centered cubic
Allotrophy pada besi
Ferrite (besi α) , struktur kristal BCC stabil dibawah temperatur 912oC
Austenite (besi γ) , struktur kristalFCC, stabil antara 912 -1394 oC
Fase-fase dalam baja
Pearlite, terdiri dari ferrite dan cementite
Martensite
Diagram fase dua logam larutsempurna dalam keadaan solid
Diagram fase dua logam larutsebagian dalam keadaan solid
Perubahan bentuk dan ukuran butir
Perubahan bentuk butir
Perubahan ukuran butir
Perubahan fase pada baja
Ferrite, Pearlite Martensite
Presipitasi fase
Presipitasi fase pada batas butir paduan aluminium
Presipitasi fase pada stainless steel
Cacat-cacat pengelasan
Porositas pada daerah melebur parsial Keretakan pada daerah melebur parsial
Keretakan pada kaki fillet weldPorositas dan pengembangan butir pada HAZ
a b c d e f
Time
Tem
pera
ture
, o F
a
b
c
d
f
e
Siklus termal pada pengelasan
Perbandingan hasil pengelasanoxy-acetylene dan metal inert gas
Pengelasan metal inert gasPengelasan oxy-acetylene
Una
ffect
edR
efin
edC
oars
ened
Loga
mla
san
Tran
sitio
n
Zona pada pengelasan baja karbon rendah
Partially refined zone
Unaffected base metal
Refined zone
Deposited weld metal
Coarsened zone
Perubahan fase baja akibat pengelasan
Kecepatan pendinginan HAZ
Ms
Mf
Ferrite , Pearlite
Martensite
Diagram transformasi baja karbon
Kecepatan pendinginan HAZ
Ms
Mf
Diagram transformasi baja paduan
0 5 10 15 20 25Time , sec
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Tem
pera
ture
, o F Zone sensitis
Wel
d de
cay
Fenomena weld decay pada pengelasan stainless steel
Fenomena weld decay pada pengelasan stainless steel
Korosi intergranular pada HAZMikrostruktur stainless steel Logam dasar
Mikrostruktur stainless steelLogam dasar dan lasan
Rekristalisasi pada HAZ akibat pengelasan logam yang mengalami pekerjaan dingin
Logam dasar Kristalisasi semakin ekstensif pada Daerah HAZ dekat dengan fusion zone
Logam mengalami rekristalisasi sebagian
Logam lasan Logam lasan dipanaskan ulang
Solutionized (at Tsol )
Annealed
Heat to Tsol
Prolonged orOverheating During Age
Age Hardened
Slow cool from Tsol
Re-annealed
α + β Fine Precipitate
α + Coarse β
Overaged
Solution Treated
Rapid cool from Tsol
α + β in Solution
Heat to Aging Temperature
α
α + β
Aging Treatment
Solutionizing Treatment
Proses precipitation hardening
Har
dnes
s
Solutionized Slight Age
As-Welded
AnnealedModerate Age
AgedSlight Overage
Overage
Welded + Post Weld Age
Low Energy Input
High Energy Input
Solutionized
Solutionized
As-Welded
Har
dnes
s
Aged
Aged
Annealed
Welded + Post Weld Age
Har
dnes
sH
ardn
ess
a b c d
a b c d a b c d
a b c d
Perubahan kekerasan akibat pengelasan Material dilas dalam keadaan solutionized
Weld Metal
Heat Affected ZoneUnaffected Base Metal
a b c d
Har
dnes
s
Overaged
Weld + Post weld age
Aged
a b c d
SlightOveraged
As-Welded
Har
dnes
s
Unaffected
Overaged
Solutionized
a b c d
Har
dnes
s
Overaged
a b c d
UnaffectedAnnealed
As-Welded
Har
dnes
s
Overaged
a b c d
Annealed
SlightOveraged
Weld + Post weld age
Low Energy Input
High Energy Input
Weld Metal
Heat Affected ZoneUnaffected Base Metal
a b c d
Perubahan kekerasan akibat pengelasan. Material dilas dalam keadaan heat treated
Fissurasi karena liquasi fase dengan titik cair rendah
equiaxed dendriticgrowth
planargrowth
cellulargrowth
columnar dendriticgrowth
cellular dendriticgrowth
G/RSolidification parameter
Nom
inal
sol
ute
cont
ent
Co
(%)
T Liquidus
T Aktual
Zona Constitutional supercooling
Tem
pera
tur
Jarak dari interface solid-liquid
Constitutional supercooling dan pertumbuhan kristal