Pengelasan laser adalah metode pengelasan dengan kepadatan energi tinggi yang ditandai dengan input panas terkonsentrasi, lapisan las sempit, dan deformasi rendah, dan banyak digunakan di industri pengolahan logam.Selama pengelasan, jika area las terpapar oksigen atau gas oksidasi, oksidasi dapat terjadi, menghasilkan permukaan las hitam, kuning, biru atau berwarna oksida,yang berdampak negatif pada kinerja mekanik dan kualitas penampilanArtikel ini menganalisis penyebab utama oksidasi las dari perspektif karakteristik material, faktor lingkungan, pelindung gas, dan parameter proses.
1. Mekanisme Dasar Oksidasi Las
Oksidasi las terjadi ketika logam suhu tinggi bereaksi dengan oksigen atau gas oksidasi.dan kolam cair dan zona yang terkena panas tetap dalam keadaan termal aktif, yang meningkatkan kecenderungan oksigen untuk menembus dan membentuk lapisan oksida.
Logam + O2 → Oksida logam
Oksidasi preferensial dari unsur paduan (misalnya, Cr, Mn, Ti, Al)
Oleh karena itu, tingkat oksidasi terkait erat dengan suhu, komposisi material, dan konsentrasi oksigen.
2. Penyebab Utama Oksidasi Las
(1) Perisai Gas yang Tidak Cukup
Ini adalah penyebab yang paling umum dari oksidasi selama las laser dan biasanya melibatkan:
Aliran gas yang tidak cukup, mengakibatkan isolasi oksigen yang tidak lengkap
Sudut nozel yang tidak tepat menyebabkan cakupan yang tidak lengkap
Jenis gas yang tidak cocok (misalnya, nitrogen kurang inert daripada argon)
Ketidakmampuan difusor gas atau struktur pelindung
Efektivitas antioksidasi umum dari gas pelindung adalah sekitar:
Argon > Helium > Nitrogen > Tidak ada pelindung
Jika pelindungnya tidak cukup, kolam cair akan terkena udara selama pendinginan, yang meningkatkan oksidasi.
(2) Konsentrasi oksigen yang tinggi di lingkungan pengelasan
Jika lingkungan pengelasan mengandung oksigen yang berlebihan karena ventilasi yang buruk atau kemurnian gas yang rendah, efektivitas pelindung berkurang.
Gas pelindung kemurnian rendah dengan kandungan oksigen yang berlebihan
Aliran udara sekitar yang memasukkan oksigen ke zona las
Kebocoran saluran gas yang memasukkan udara
Misalnya, jika kemurnian argon industri lebih rendah dari 99,99%, oksidasi las dapat meningkat secara signifikan.
(3) Bahan dengan kecenderungan oksidasi yang tinggi
Bahan yang berbeda menunjukkan reaksi kimia yang berbeda. Logam yang mengandung unsur berikut lebih rentan terhadap oksidasi:
Cr, Mn, Si, Al, Ti dan elemen aktif lainnya
Baja tinggi mangan, baja tahan karat, paduan titanium, dan paduan magnesium
Contoh:
Baja tahan karat mengandung kromium, yang membentuk kromium oksida di atas 600 °C, menyebabkan perubahan warna.
Paduan titanium bereaksi dengan oksigen di atas 400 °C, menyebabkan perubahan warna las dan kerapuhan.
Oleh karena itu, karakteristik material memainkan peran penting dalam perilaku oksidasi.
(4) Pemanfaatan Panas Laser yang Terlalu Banyak
Panas input menentukan suhu kolam cair dan durasi.
Suhu kolam cair yang lebih tinggi dan oksidasi yang lebih intensif
Waktu pendinginan yang lebih lama, meningkatkan jendela paparan oksidasi
Perubahan warna las yang dihasilkan sering mengikuti urutan seperti:
Emas → Biru → Ungu → Abu-abu/ Hitam
Warna yang lebih gelap umumnya menunjukkan tingkat oksidasi yang lebih tinggi.
(5) Kecepatan Pengelasan Rendah
Kecepatan pengelasan adalah berbanding terbalik dengan waktu paparan kolam cair:
Kecepatan lambat → Paparan yang lebih lama → Oksidasi yang meningkat
Kecepatan tinggi → Paparan yang lebih pendek → Pengurangan oksidasi
Perubahan warna oksidasi terutama umum terjadi pada las lembaran tipis pada kecepatan perjalanan rendah.
(6) Kurangnya Perisai Pasca Las
Beberapa bahan membutuhkan pelindung pasca las selama pendinginan; jika tidak, oksidasi dapat terjadi sementara bahan tetap panas.
Paduan titanium, yang membutuhkan pelindung gas trailing
Tabung baja tahan karat, yang membutuhkan pelindung internal (argon back purging)
Hasil post-shielding yang tidak mencukupi adalah perubahan warna termal yang terlihat dan lapisan oksida.
3Efek dari Oksidasi Las
Oksidasi las tidak hanya mempengaruhi penampilan tetapi juga dapat menyebabkan:
Mengurangi ketahanan korosi (oksidasi kromium mengurangi pasivasi stainless steel)
Kemiringan dan ketangguhan yang berkurang (misalnya, embrittlement titanium)
Peningkatan sensitivitas retak
Penurunan kinerja kelelahan
Kebutuhan pasca-pengolahan yang meningkat (pengolahan asam atau penghapusan mekanis)
Oleh karena itu, industri dengan persyaratan kualitas las yang tinggi harus mengontrol tingkat oksidasi.
Oksidasi las selama las laser terutama disebabkan oleh pelindung yang tidak memadai, kecenderungan oksidasi material, tingkat oksigen lingkungan yang tinggi, input panas yang tinggi, dan kecepatan las yang tidak tepat.Untuk mengurangi oksidasi, strategi pelindung gas, parameter proses, desain peralatan, dan kondisi lingkungan harus dioptimalkan dalam kombinasi.