Pengelasan dalam Aplikasi Kedirgantaraan: Tinjauan Penelitian Terkini tentang Proses Pengelasan dan Penggunaannya

Dalam artikel ini, penulis melihat betapa pentingnya pengelasan dalam produksi kedirgantaraan dan bagaimana pengelasan laser, pengelasan robotik, dan pengujian non-destruktif digunakan dalam membangun rangka pesawat, menyambung komponen mesin, dan menilai kualitas pengelasan pada pesawat terbang untuk memenuhi spesifikasi dan standar industri.

Pengelasan dalam Keajaiban Dirgantara: Ikatan Logam dengan Logam di Abad XXI

Pengelasan ternyata sangat penting dalam dirgantara industri manufaktur. Mulai dari penyambungan kulit aluminium yang membentuk kulit badan pesawat terbang, hingga aplikasi dalam pengelasan secara akurat beberapa komponen mesin jet menggunakan paduan khusus yang tahan terhadap tekanan dan suhu tinggi di bagian atas atmosfer bumi dan sekitarnya, pengelasan sangat berharga dalam pembuatan struktur yang dapat bekerja dalam kondisi yang kaku.

Seiring dengan meningkatnya muatan dan standar efisiensi bahan bakar yang semakin ketat, para perakit pesawat terbang terus mengembangkan teknik penyambungan yang inovatif untuk membuat pesawat yang lebih ringan dan lebih tahan lama. Artikel ini akan berfokus pada teknik pengelasan canggih dan kualitas teknis yang telah diadopsi dalam berbagai fungsi kedirgantaraan, mulai dari pengelasan robotik fusi pada sayap hingga pengujian non-destruktif yang menjamin pengelasan yang tepat yang memenuhi standar industri utama.

Teknik Pengelasan Tingkat Lanjut

Pengelasan adalah bentuk manufaktur yang melibatkan penggunaan panas untuk membuat dua atau lebih bahan - hampir semua logam atau bahan termoplastik - untuk menyatu. Sejumlah metode pengelasan baru yang rumit telah diciptakan untuk memenuhi kebutuhan penyambungan dan manufaktur spesifik industri kontemporer.

Pengelasan Busur

Pengelasan busur adalah salah satu teknik pengelasan yang paling sering digunakan. Teknik ini menggunakan busur listrik untuk menghasilkan panas yang cukup yang diperlukan dalam menyambung berbagai logam seperti baja dan baja tahan karat. Beberapa pengelasan busur tingkat lanjut dalam teknik kedirgantaraan meliputi:

Pengelasan Busur Logam Terlindung Argon (ASMW)

Atau dikenal sebagai pengelasan tungsten inert gas welding (TIG), GTAW menghasilkan kualitas yang tinggi pengelasan gesekan aduk. Alat ini menggunakan elektroda tungsten yang tidak dapat dikonsumsi, gas pelindung yang tidak bereaksi dengan komponen dan logam pengisi. Akibatnya, bentuk busur memungkinkan penggunaannya untuk menyambung pelat tipis dan juga untuk menyatukan bahan yang berbeda.

Pengelasan Busur Logam Gas (GMAW)

Salah satunya adalah GMAW yang juga dikenal sebagai pengelasan gas inert logam di ruang angkasa di mana kawat elektroda digunakan yang diumpankan secara otomatis dan pengelasan Dibandingkan dengan SMF, GMAW memungkinkan kecepatan pengelasan yang lebih tinggi meskipun seharusnya digunakan dalam domain manufaktur untuk pengelasan robotik dan pengelasan pulsa.

Pengelasan MIG

Pengelasan MIG secara umum mencakup Gas Metal Arc Welding (GMAW) yang menggunakan sistem pengumpanan kawat padat yang berkelanjutan. Ini adalah proses yang cepat dan sangat fleksibel yang ideal untuk skenario manufaktur volume tinggi. Beberapa pengelasan MIG yang penting

Sirkuit Pendek MIG

MIG korsleting menggunakan tegangan rendah dan menyebabkan korsleting sesaat antara kabel dan benda kerja untuk menyelesaikan sirkuit listrik dan memulai busur. Ini cocok untuk logam tipis dan lembaran logam.

Semprotkan Busur Las MIG

Pada tegangan yang lebih tinggi dan kecepatan pengumpanan kawat, MIG busur semprot mentransfer logam dalam mode semprotan daripada korsleting. MIG ini mendepositkan logam las dengan cepat dan digunakan dalam proses deposisi tinggi otomatis.

Pengelasan TIG

Pengelasan TIG memberikan kualitas dan kontrol pengelasan yang sangat baik karena elektroda tungsten dan gas pelindung yang tidak dapat dikonsumsi. Beberapa pengelasan TIG tingkat lanjut dalam teknik kedirgantaraan meliputi:

TIG berdenyut

Pulsed TIG menggunakan sumber daya canggih yang dengan cepat memompa arus selama busur pengelasan ultrasonik di bidang kedirgantaraan. Mesin ini memiliki kecepatan pengelasan yang lebih besar daripada TIG konvensional dan menghasilkan pengelasan yang bersih dan bebas percikan di semua posisi pada berbagai bahan.

Pengelasan Perlawanan

Metode pengelasan kontak menghasilkan panas melalui sirkulasi arus di antara setidaknya dua bagian benda kerja yang bersentuhan. Ada: pengelasan berkas elektronpengelasan jahitan, dan pengelasan flash yang populer di bidang manufaktur mobil dan industri produksi massal lainnya, sistem kontrol yang canggih telah memungkinkan pengelasan mikro dan desain sambungan yang baru.

Kesimpulannya, inovasi berkelanjutan dalam pengelasan dalam teknologi kedirgantaraan telah memperluas kemungkinan kreatif untuk desain dan fabrikasi di banyak industri. Material baru juga mendorong batas-batas teknik penyambungan yang andal dan efisien.

Sistem Pengelasan Otomatis

Sistem Pengelasan Otomatis Karena tekanan konstan untuk memenuhi tingkat akurasi yang lebih tinggi dan pada saat yang sama memenuhi tekanan produksi, maka ada peningkatan implementasi teknologi pengelasan otomatis. Berikut ini adalah beberapa pengelasan otomatis utama dalam teknologi kedirgantaraan:

Pengelasan Robotik

Pengelasan robotik seperti yang dipahami secara luas adalah proses yang melibatkan penggunaan robot untuk mengelas. Konsistensi diberikan oleh robot, secara ergonomis pekerja terlindungi dari area berbahaya, dan manufaktur 24/7 dimungkinkan dengan robot. Pengelasan MIG, TIG, plasma, dan laser di ruang angkasa adalah aplikasi sistem robotik yang paling sering digunakan pada bagian bodi dan rangka otomotif, aplikasi rumah, pipa, dan bagian perakitan lainnya. Pelacakan jahitan robotik memberikan resep jalur yang fleksibel dan urutan yang dapat disesuaikan yang disinkronkan pada waktunya untuk berbagai tugas deposisi logam di daerah yang sulit diakses.

Pengelasan Laser

Pengelasan laser menggantikan busur listrik dengan sinar laser terfokus untuk mengelas komponen. Dengan GTAW, zona yang terpengaruh panas adalah kecil dan sangat sempit sementara penetrasinya dalam dibandingkan dengan proses lainnya. Sistem laser membutuhkan input panas yang lebih rendah yang membantu mengurangi jumlah distorsi termal. Aplikasi umum dari pemotongan laser dalam manufaktur otomotif termasuk penyambungan komponen logam untuk pembuatan bumper dan modul sasis. Ini juga ideal untuk digunakan dalam pengelasan titik di ruang angkasa laptop, ponsel, dan elektronik lainnya.

Pengelasan Plasma

Pengelasan plasma lebih cepat daripada pengelasan laser dan menggunakan busur yang dipersempit antara elektroda dan selungkup benda kerja dalam gas atmosfer. Plasma gas terionisasi mentransfer energi panas dengan sangat efisien. Bengkel bodi otomotif biasanya menggunakan pemotongan plasma sebelum melakukan pengelasan steker robotik. Portabel pemotongan plasma juga serbaguna untuk tugas pengelasan fabrikasi logam. Teknologi pengelasan plasma yang canggih mencakup pengelasan lubang kunci otomatis yang menembus jauh ke dalam material yang tebal.

Manfaat Pengelasan Otomatis

The otomatisasi proses pengelasan memberikan banyak keuntungan dibandingkan metode manual. Robot menjamin pengelasan yang konsisten dan dapat diulang serta memungkinkan pengelasan di ruang angkasa dalam posisi apa pun. Pemantauan dan kontrol variabel yang terus menerus membantu memastikan kualitas pengelasan. Peralatan otomatis juga meningkatkan keselamatan pekerja dengan memindahkan mereka dari lingkungan yang berbahaya. Ketepatan, kecepatan, dan pengurangan variabilitas pengelasan otomatis sangat penting untuk manufaktur volume tinggi di seluruh industri. Secara keseluruhan, sistem pengelasan otomatis meningkatkan produktivitas dan kualitas komponen untuk aplikasi fabrikasi yang menuntut.

Paduan Eksotis

Ilmu pengetahuan material terus mengembangkan paduan logam eksotis baru yang dioptimalkan untuk aplikasi khusus di mana material konvensional tidak dapat memberikan sifat yang dibutuhkan. Berikut adalah beberapa contoh paduan baru yang direkayasa:

Paduan Kedirgantaraan

Paduan kedirgantaraan dikembangkan untuk menyesuaikan diri dengan tekanan mesin jet dan pengelasan di ketinggian pada bagian kedirgantaraan. Superalloy dari titanium dan nikel memiliki kekuatan luluh yang ditingkatkan dan ketahanan terhadap mulur pada suhu tinggi melebihi yang ditawarkan oleh baja konvensional. Komposit canggih mereka juga telah digunakan dalam beberapa aplikasi fay karena rasio kekuatan dan berat yang tinggi yang telah menggantikan paduan logam.

Paduan Medis

Paduan kobalt-kromium dan paduan kelas implan titanium, misalnya, memungkinkan perangkat medis untuk diintegrasikan secara aman dengan jaringan tulang yang masih hidup tanpa kemungkinan korosi atau toksisitas. Paduan memori bentuk nitinol mempertahankan bentuk tertentu dan digabungkan dalam instrumen bedah invasif minimal. Material baru yang disebut bulk metallic glasses memiliki kekuatan, ringan, dan biokompatibilitas yang sempurna untuk aplikasi medis.

Paduan Tahan Korosi

Komposisi khusus dimasukkan ke dalam paduan eksotis untuk menawarkan karakteristik korosi serta erosi yang lebih baik Paduan dengan molibdenum, tungsten, atau nikel menawarkan ketahanan terhadap air asin atau serangan bahan kimia yang unggul untuk aplikasi kelautan, minyak, dan gas. Superalloy yang mengandung kromium, aluminium, dan yttrium memungkinkan komponen tahan terhadap lingkungan yang panas dan korosif yang ditemukan di pabrik kimia dan pabrik pulp.

Desain paduan baru pada tingkat mikroskopis terus memperluas batas-batas kreatif ilmu material. Paduan eksotis yang disesuaikan membuka kemungkinan untuk aplikasi yang mendorong batas kinerja dan daya tahan dalam kondisi ekstrem.

Pengelasan Dirgantara

Pengelasan memainkan peran penting dalam pengelasan di bidang manufaktur kedirgantaraan di mana bahan berkekuatan tinggi dan ringan harus disambung dengan andal. Teknik pengelasan khusus diperlukan untuk menghasilkan struktur yang mampu menyala dalam kondisi berbahaya.

Perakitan Badan Pesawat

Badan pesawat bertekanan biasanya dibuat dari lembaran paduan aluminium yang disambung menggunakan pengelasan alur sempit otomatis di ruang angkasa, yang memungkinkan produksi cangkang pesawat unibody yang besar. teknik seperti pengelasan sinar laser menghasilkan lapisan yang bersih dan berkekuatan tinggi.

Komponen Mesin

Pengelasan cakram, poros, dan baling-baling superalloy membantu mesin waterjet tahan terhadap suhu ekstrem di dalam ruang bakar. Metode TIG khusus biasanya digunakan untuk mengelas fusi bagian yang simetris secara rotasi dalam toleransi yang ketat.

Perakitan Sayap

Sayap mewakili beberapa struktur las terbesar pada pesawat terbang. Baik GMAW konvensional maupun teknik pengelasan friction stir welding yang canggih digunakan untuk menyatukan beberapa ekstrusi aluminium dan spar menjadi sayap yang kaku dan ringan yang mampu melentur di bawah beban aerodinamis.

Kontrol yang cermat terhadap variabel seperti masukan panas dan tegangan sisa sangat penting untuk memastikan pengelasan tanpa cacat yang akan bertahan hingga beberapa dekade siklus tekanan. Secara keseluruhan, pengelasan dalam teknologi kedirgantaraan memungkinkan perakitan badan pesawat logam besar dan komponen yang andal untuk pengelasan dalam industri kedirgantaraan.

Kontrol Kualitas

Metode NDT

Berbagai teknik pengujian non-destruktif (NDT) termasuk: dye penetrant, x-ray, ultrasound, dan eddy-current digunakan untuk menilai kemungkinan cacat pada lasan pesawat yang kritis tanpa mempengaruhi integritas struktural. Teknisi NDT memiliki pengetahuan khusus tentang hasil pemeriksaan dan mampu menjamin koneksi yang dilas untuk mendesain sesuai kebutuhan.

Kode Pengelasan

Semua pengelasan di ruang angkasa harus mematuhi standar ketat yang ditetapkan dalam kode pengelasan dari organisasi seperti AWS dan ISO. Pengujian kualifikasi membuktikan kepatuhan tukang las dan prosedur terhadap kode, menjamin pengelasan yang konsisten dan bebas cacat yang sesuai untuk struktur penerbangan yang ringan namun tahan lama.

Kesimpulan

Pengelasan memainkan peran yang sangat penting dalam fabrikasi di seluruh industri kedirgantaraan. Pengelasan robotik dan laser telah memungkinkan peningkatan otomatisasi lini produksi badan pesawat sementara teknik khusus seperti friction stir memastikan integritas komponen penting. Implementasi paduan canggih memperluas batas-batas desain struktural melalui fitur-fitur seperti ketahanan korosi suhu tinggi. Memastikan setiap pengelasan memenuhi standar kedirgantaraan adalah yang terpenting untuk keselamatan dan membutuhkan evaluasi NDT khusus dan kepatuhan terhadap pengelasan industri dalam kode kedirgantaraan. Seiring dengan meningkatnya permintaan perjalanan udara, inovasi dalam fabrikasi kedirgantaraan dan teknologi penyambungan akan terus mendorong pembuatan pesawat yang lebih hemat bahan bakar, serbaguna, dan hemat biaya. Masa depan penerbangan komersial dan militer bergantung pada solusi pengelasan berkualitas tinggi yang cepat.

Pertanyaan Umum

Mengapa kontrol kualitas sangat penting untuk pengelasan dirgantara?

Bahkan cacat pengelasan terkecil pun dapat menyebabkan keretakan atau kegagalan pada ketinggian atau suhu tinggi. Pengujian non-destruktif membantu mendeteksi setiap cacat yang dapat membahayakan integritas struktural selama beberapa dekade layanan.

Apakah tukang las memerlukan sertifikasi khusus untuk kedirgantaraan?

Ya, pengelasan dirgantara adalah pekerjaan yang sangat terampil yang mewajibkan pengujian kualifikasi dan sertifikasi untuk kode industri yang ketat. Tukang las harus menunjukkan pemahaman yang menyeluruh mengenai persyaratan dokumentasi, material, teknik, dan standar kualitas.

Tren masa depan apa yang berkembang dalam fabrikasi kedirgantaraan?

Teknologi yang sedang berkembang meliputi peningkatan otomatisasi robotik, pengelasan hibrida laser canggih, paduan logam khusus baru, dan sistem pemantauan cacat waktu nyata. Komposit ringan juga menggantikan beberapa komponen logam untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar.