Las gesek aduk: mengelas material bertitik leleh tinggi seperti pelat baja dengan biaya rendah

Waktu publikasi:

2025-06-11

Honda telah mengembangkan teknologi untuk mengelas baja dan paduan aluminium dengan metode las gesek aduk (friction stir welding) yang cocok untuk produk massal, sementara Universitas Tohoku Jepang dan Hitachi telah mengembangkan pin pengaduk paduan kobalt yang dapat mengelas logam bertitik leleh tinggi seperti baja dan titanium. Penggunaan las gesek aduk (FSW: Friction Stir Welding) yang sebelumnya pada tingkat produksi massal terbatas pada logam bertitik leleh rendah seperti paduan aluminium, paduan tembaga, dan paduan magnesium, kini mulai meluas ke logam bertitik leleh lebih tinggi seperti baja *1.

*1 Pada tekanan atmosfer standar, titik leleh aluminium adalah 660℃, tembaga 1083℃, dan magnesium 651℃. Sedangkan besi mencapai 1539℃ dan titanium mencapai 1727℃.

Panas gesekan melunakkan logam menjadi seperti cairan kental

Friction stir welding (las gesek aduk) adalah teknik yang menggunakan pin pengaduk (stir head) dengan tonjolan (jarum pengaduk) di ujung silindernya; dari atas bagian yang perlu dilas pada dua pelat yang disambung ujung ke ujung (logam induk) atau dua pelat yang saling menumpuk, kepala pengaduk ditekan sambil berputar sehingga kedua pelat terlas menjadi satu.

Panas gesekan yang timbul antara pin pengaduk yang berputar dan pelat membuat logam di sekitar pin pengaduk melunak menjadi seperti cairan kental, dan pin pengaduk yang berputar memanfaatkannya untuk menembus ke dalam pelat. Dengan demikian, logam yang telah melunak di sekitar pin pengaduk akan bercampur menjadi satu (terjadi aliran plastis), sehingga kedua pelat logam menyatu, atau terbentuk ikatan logam pada bidang sambungan kedua pelat logam sehingga keduanya menyatu.

Dahulu tidak ada kepala pengaduk yang tahan suhu tinggi

Keunggulan las gesek aduk ada empat: (1) karena pengelasan dapat dilakukan tanpa melelehkan logam induk (las fase padat), deformasi dan cacat las setelah pengelasan sangat sedikit, sehingga dapat meningkatkan kualitas produk dan menurunkan biaya; (2) lebih hemat energi daripada las lebur; (3) tidak memerlukan gas pelindung; (4) kebisingan rendah dan tidak menghasilkan debu. Selain itu, teknik ini juga sangat efektif untuk pengelasan material berbeda jenis sehingga banyak mendapat perhatian industri, dan diharapkan dengan memilih material yang sesuai untuk setiap bagian dapat dicapai efek seperti pengurangan bobot*2. Namun seperti yang diperkenalkan di awal artikel, material yang sebelumnya dapat dilas dengan las gesek aduk pada tingkat produksi massal hanya terbatas pada logam bertitik leleh rendah.

*2 Dibandingkan dengan pengelasan fase cair yang melelehkan logam induk—yaitu pengelasan lebur—pengelasan gesek aduk memiliki suhu pengelasan yang lebih rendah, dan masukan panas pengelasan mudah dikendalikan melalui pengaturan kondisi pengelasan. Oleh karena itu, pembentukan senyawa antarlogam, penyebab utama menurunnya kekuatan las, dapat dikurangi dengan mudah. Dengan memperkecil ketebalan lapisan senyawa antarlogam, kekuatan bagian las dapat ditingkatkan. Saat melakukan pengelasan gesek aduk, jika pengadukan berlebihan, senyawa antarlogam dalam jumlah besar juga akan terbentuk.

Alasan penggunaan las gesek aduk sebelumnya terbatas pada logam bertitik leleh rendah adalah tidak adanya kepala pengaduk tahan suhu tinggi berharga murah yang cocok untuk produksi massal. Saat melakukan las gesek aduk pada paduan aluminium, umumnya digunakan kepala pengaduk yang terbuat dari material besi baja seperti baja perkakas. Ketika kepala pengaduk semacam ini digunakan untuk mengelas logam bertitik leleh tinggi seperti baja dan paduan titanium, pada zona suhu tinggi yang dapat melunakkan logam tersebut, kepala pengaduk juga ikut melunak, sehingga aus parah dan tidak dapat digunakan. Meskipun kepala pengaduk dari material non-besi-baja seperti keramik dan paduan tungsten-renium telah dikembangkan, harganya sangat mahal dan tidak cocok untuk produksi massal.

Dapat menyingkapkan permukaan baru baja tanpa pengadukan

Teknologi Honda untuk mengelas baja dan paduan aluminium dengan metode gesek aduk digunakan untuk menyambung material induk baja dan paduan aluminium yang ditumpuk. Ciri khas utamanya adalah hanya paduan aluminium yang diaduk, sedangkan baja tidak diaduk (gambar bawah pada Gambar 1). Dengan demikian, suhu pin pengaduk dapat dicegah agar tidak terlalu tinggi.

Baja dan paduan aluminium dapat dilas menjadi satu tanpa mengaduk baja karena terbentuknya ikatan logam antara baja dan paduan aluminium. Artinya, teknologi ini tidak mengaduk baja, melainkan menghilangkan lapisan film dan lapisan oksida pada permukaan baja. Dengan cara ini, permukaan baru baja tersingkap dan membentuk ikatan logam dengan paduan aluminium yang aktivitasnya telah ditingkatkan melalui pengadukan. Keberadaan ikatan logam ini membuat baja dan paduan aluminium menyatu *3.

*3 Jika air dan sejenisnya masuk di antara baja dan paduan aluminium, akan terjadi korosi bimetal (korosi galvanik). Teknologi ini mencegah fenomena tersebut dengan menyisipkan lapisan silikon di antara baja dan paduan aluminium.

Honda menerapkan teknologi ini pada subframe depan "Accord" model baru untuk pasar Amerika Utara, dan memperoleh berbagai efek (Gambar 2). Secara spesifik, bobotnya tidak hanya 25% lebih ringan dibandingkan subframe baja sebelumnya, tetapi konsumsi listrik saat pengelasan juga berkurang sekitar 50%. Selain itu, teknologi ini juga digunakan untuk mengubah struktur bagian pemasangan subframe dan suspensi, sehingga kekakuan bagian pemasangan meningkat 20%, yang berkontribusi pada peningkatan performa berkendara kendaraan.

Memperluas bidang aplikasi melalui material baru

Di sisi lain, Universitas Tohoku, Hitachi, Ltd., dan Hitachi Metals Precision Instruments telah mengembangkan pin pengaduk (stir tool) berharga relatif murah yang tahan suhu tinggi, sehingga memperluas cakupan penerapan las gesek aduk (gambar 3). Material yang digunakan pada pin pengaduk ini dikembangkan bersama oleh Universitas Tohoku dan Hitachi, Ltd., sedangkan teknologi produksi massal material ini dan pin pengaduk (hasil cor) berhasil dikembangkan bersama oleh Hitachi, Ltd. dan Hitachi Metals Precision. Pin pengaduk ini dapat digunakan untuk las gesek aduk pada logam bertitik leleh tinggi seperti baja, paduan titanium, dan paduan zirkonium, dan direncanakan mulai dijual pada musim gugur 2013. Meskipun Hitachi Metals Precision Instruments menyatakan “harga akan dibahas kemudian”, diperkirakan harganya akan ditetapkan pada kisaran yang dapat digunakan pada tingkat produksi massal.

Material yang dikembangkan oleh Universitas Tohoku dan pihak lain untuk pin pengaduk las gesek aduk (friction stir welding) adalah paduan kobalt, di dalamnya tersebar senyawa intermetalik yang tetap mempertahankan kekuatan tinggi pada suhu tinggi. Secara spesifik, Co3 (Al, W) tersebar dalam paduan berbasis kobalt. Kuncinya adalah bagaimana membuat Co3 (Al, W) terdistribusi halus secara merata, serta membuat jumlah sebaran dan bentuk batas butir mendekati kondisi yang diinginkan. Untuk itu, digunakan komposisi dan metode perlakuan panas yang lebih rasional.

Saat ini bahan yang dirancang dapat digunakan dengan pin pengaduk (stir tool) ini adalah baja karbon, baja berkekuatan tarik tinggi, paduan titanium (seperti Ti-6Al-4V), titanium murni, dan paduan tembaga. Meskipun ada beberapa bahan yang sulit dikerjakan dengan pin pengaduk ini karena faktor kekuatan dan ketebalan, secara garis besar objek pengelasannya adalah bahan yang suhu pin pengaduknya (suhu sambungan) saat melakukan pengelasan gesek aduk maksimal sekitar 1000℃.

Halaman Sebelumnya

Memperpanjang umur pakai badan logam, antikorosi swapulih Jufudun berhasil dikembangkan

FCSE | Penelitian Terdepan: Lapisan Anti-Korosi "Swa-Perbaikan" yang Digerakkan oleh Sinar Matahari

Halaman Berikutnya

Halaman Sebelumnya:

Memperpanjang umur pakai badan logam, antikorosi swapulih Jufudun berhasil dikembangkan

Halaman Berikutnya:

FCSE | Penelitian Terdepan: Lapisan Anti-Korosi "Swa-Perbaikan" yang Digerakkan oleh Sinar Matahari

Berita terkait

Pengenalan Produk Pemesinan 2026: Solusi Perbaikan Permukaan Logam Peralatan Mekanis Profesional dari Wuhan Kaiming High-Tech

2026-08-15

Penjelasan Rinci Prinsip Kerja Pemesinan 2026: Panduan Ilmiah Populer tentang Perbaikan Permukaan Logam Peralatan Mekanis Profesional

2026-07-31

Analisis Lengkap Masalah Umum Pemesinan 2026: Panduan Praktis Penanganan Gangguan Proses dan Optimalisasi Efisien

2026-07-16

Hal-Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Seluruh Proses Pemesinan 2026: Panduan Praktis Menekan Biaya, Meningkatkan Mutu, dan Menghindari Kerusakan

2026-07-01

Tinjauan Skenario Penerapan Pemesinan di Seluruh Industri 2026: Panduan Penurunan Biaya dan Peningkatan Efisiensi dengan Perbaikan Permukaan Logam

2026-06-16

Berita Terbaru Industri Pemesinan 2026: Analisis Lengkap Peningkatan Teknologi dan Penurunan Biaya serta Peningkatan Efisiensi bagi Perusahaan Manufaktur

2026-06-01

Bagikan ke

Kembali ke daftar