01 Makalah Pendahuluan
Saat ini, hanya ada sedikit perhatian mengenai alasan mengapa jarak kawat dalam pengelasan laser-arc hybrid menyebabkan cacat pengelasan, terutama pada pengelasan pelat tebal, di mana ketidakstabilan pembentukan pelat tebal lebih besar dan cacat pengelasan lebih mungkin terjadi. Untuk lebih memahami pengaruh jarak kawat terhadap pembentukan cacat pada pengelasan hibrid pelat tebal, penelitian ini menggunakan pengelasan hibrid laser-kecepatan tinggi,-kawat berdaya tinggi-untuk mengelas pelat baja laut AH36 setebal 12 mm. Kamera-berkecepatan tinggi digunakan untuk mengamati perpindahan tetesan dan aliran kolam cair, dan simulasi numerik digunakan untuk mempelajari perilaku aliran spesifik dari kolam cair. Hal ini memperjelas mekanisme bagaimana jarak kawat memengaruhi pembentukan cacat dalam pengelasan{10}}hibrida laser kawat.
02 Ikhtisar Makalah:
Laser-Arc Hybrid Welding (LAHW), sebagai metode penyambungan yang prospektif, telah menarik perhatian besar pada sambungan pelat tebal pada pembuatan kapal. Sebagai salah satu parameter pengelasan paling penting dalam pengelasan hibrid busur-laser, jarak antara sinar laser dan busur dapat secara signifikan memengaruhi efek penggandengan antara laser dan busur, khususnya dalam kondisi-laser berdaya tinggi dan pengelasan-kecepatan tinggi. Oleh karena itu, mengeksplorasi pengaruh jarak sinar pada pengelasan memiliki signifikansi teoritis yang penting untuk penelitian masa depan dan produksi industri. Makalah ini menggunakan fotografi kecepatan tinggi dari proses pengelasan untuk menganalisis dampak jarak sinar pada transfer tetesan dan stabilitas aliran kolam leleh, dan menggabungkan simulasi numerik untuk menguji mekanisme pembentukan cacat pengelasan. Hasilnya menunjukkan bahwa jarak sinar yang tepat dapat menghasilkan-lasan yang terbentuk dengan baik tanpa cacat pengelasan yang jelas. Ketika jarak sinar terlalu dekat, efek kopling yang berlebihan antara laser dan busur menyebabkan perpindahan tetesan yang tidak stabil dan aliran kumpulan lelehan, yang mengakibatkan cacat pengelasan seperti percikan dan pemotongan. Ketika jarak berkas terlalu besar, efek kopling dari dua sumber panas melemah, tulangan las berkurang, dan cacat porositas dapat terjadi.
03 Analisis Grafis:
Dari gambar morfologi permukaan las dan morfologi penampang las pada jarak pancaran laser yang berbeda (Gambar 1), terlihat bahwa pembentukan permukaan las bervariasi secara signifikan dengan jarak pancaran laser yang berbeda, sedangkan morfologi penampang las pada jarak yang berbeda serupa, semuanya tampak berbentuk piala. Ketika jarak sinar laser 4 mm, tidak ada cacat pengelasan yang jelas, dan pembentukan las optimal.
Seperti dapat dilihat dari Gambar 2, seiring dengan bertambahnya jarak antar serat optik secara bertahap dari 0 mm menjadi 8 mm, frekuensi transisi hubung singkat pertama-tama berkurang dan kemudian meningkat.
Seperti dapat dilihat dari Gambar 3, ketika pengelasan MAG murni digunakan, dalam mode transisi jet, arah transisi jet berada di sepanjang garis tunda ujung kawat. Ketika laser ditambahkan untuk pengelasan hibrid, sudut defleksi transisi jet berubah secara signifikan.
Dari grafik statistik pada Gambar 5 terlihat bahwa frekuensi transisi hubung singkat pada awalnya menurun dan kemudian meningkat. Besarnya sudut defleksi transisi pancaran secara bertahap berkurang seiring dengan bertambahnya jarak antara serat optik dari 0 mm menjadi 4 mm. Ketika jarak serat semakin meningkat menjadi 6-8 mm, efek laser pada sudut defleksi transisi pancaran secara bertahap menghilang.
Seperti yang dapat dilihat dari Gambar 6, sebagian dari cacat percikan muncul dari transisi-hubungan pendek yang tidak stabil. Pada T+5.9 ms, jembatan logam cair mengalami fenomena 'pecahnya leher', membentuk banyak percikan halus.
Terlihat dari Gambar 7, akibat pengaruh gaya uap logam di dalam lubang kunci dan dampak transisi tetesan, pada posisi belakang lubang kunci, logam cair pada permukaan kolam las mengalir terlalu cepat dan terlepas dari kolam sehingga membentuk cacat percikan.
Dari hasil simulasi numerik pada Gambar 8, terlihat bahwa di bawah pengaruh gabungan laser dan busur, suhu logam cair di dekat pusat kolam cair lebih tinggi dan laju aliran lebih cepat. Hal ini menyebabkan logam cair terakumulasi menuju pusat kolam. Saat lasan mendingin, logam cair di kedua sisi terus bergerak menuju daerah tengah di bawah pengaruh gaya Marangoni, yang mengakibatkan terbentuknya cacat undercut di kedua sisi las.
Seperti dapat dilihat dari Gambar 9, ketika jarak antar filamen terlalu besar, efek pemanasan awal busur melemah, efek pemanasan laser pada bagian bawah lubang kunci berkurang, dan stabilitas lubang menurun. Karena kurangnya energi yang ditransfer ke bagian bawah las, bagian bawah lubang kunci menjadi tidak stabil dan tidak dapat terus terbuka, sehingga sulit bagi gelembung gas internal untuk keluar, yang pada akhirnya mengakibatkan cacat porositas.
03 Ringkasan dan Pandangan
Makalah ini menggunakan pengelasan hibrid-laser-MAG berdaya tinggi pada baja AH36 setebal 12 mm untuk mempelajari pembentukan las, transisi tetesan, dan perilaku aliran kolam leleh. Selanjutnya dibahas pengaruh jarak kawat laser pada proses pengelasan dan mekanisme pembentukan cacat las. Kesimpulan utamanya adalah sebagai berikut: (1) Ketika daya laser 9,5 kW, kecepatan pengumpanan kawat 10 m/menit, kecepatan pengelasan 1,8 m/menit, dan jarak kawat laser 4 mm, pembentukan las terbaik tercapai, dengan tulangan las 0,28 mm dan lebar las 5,02 mm, tanpa cacat seperti undercut, spatter, atau porositas.(2) Jarak kawat laser berpengaruh signifikan terhadap bentuk transisi tetesan (jet + transisi-hubungan pendek). Seiring bertambahnya jarak kabel laser, frekuensi transisi hubung singkat akan berkurang dan kemudian meningkat. Jika jarak kabel laser adalah 0, 2, 4, 6, dan 8 mm, frekuensi transisi hubung singkat masing-masing adalah 161 Hz, 124 Hz, 95 Hz, 116 Hz, dan 138 Hz. Sudut defleksi transisi jet berkurang dengan bertambahnya jarak kawat. Ketika jarak kawat lebih besar dari 6 mm, sudut defleksi tidak lagi dipengaruhi oleh jarak kawat, konsisten dengan pengelasan MAG tunggal.(3) Percikan terutama terbentuk di atas lubang kunci laser dan di sisi belakang kolam cair. Transisi tetesan sirkuit pendek menyebabkan leher dan pecahnya jembatan logam cair, membentuk beberapa tetesan logam kecil, yang selanjutnya dipengaruhi oleh uap logam yang dikeluarkan dari lubang kunci, sehingga mengakibatkan percikan. Selain itu, kolam cair dipengaruhi oleh gumpalan uap dan gaya tumbukan transisi tetesan, yang menyebabkan peningkatan kecepatan aliran logam cair di sisi belakang. Ketika logam cair mengalir secara diagonal ke atas dengan kecepatan 0,3 m/s, sebagian logam cair terpisah dari kolam, membentuk hujan rintik-rintik. (4) Pembentukan cacat undercut berkaitan erat dengan aliran kolam cair. Logam cair di area ledakan gas dan di sekitar lubang kunci terus mengalir mundur, menyebabkan sisi belakang kolam naik. Saat area las berangsur-angsur mengeras, di bawah gaya Marangoni, logam cair di sisi las yang relatif lebih dingin mengalir menuju pusat panas, menyisakan logam cair yang tidak mencukupi di ujung las dan mengakibatkan cacat undercut.(5) Jika jarak kawat laser terlalu besar, kemungkinan besar akan terjadi porositas di dalam lasan. Efek kopling antara laser dan busur melemah secara signifikan, menyebabkan kumpulan lelehan laser dan busur hampir terpisah, sehingga mengurangi energi yang ditransmisikan ke bagian bawah las. Hal ini menurunkan stabilitas di bagian bawah lubang kunci, sehingga menyulitkan gelembung untuk keluar dari kolam cair, yang pada akhirnya membentuk cacat porositas saat lasan mendingin dan mengeras.
