Pengelasan baja tahan karat membutuhkan pemilihan gas pelindung untuk mempertahankan komposisi metalurginya dan sifat fisik dan mekanik terkait. Elemen gas pelindung yang umum untuk baja tahan karat meliputi argon, helium, oksigen, karbon dioksida, nitrogen, dan hidrogen (lihat Gambar 1). Gas-gas ini digabungkan dalam rasio yang berbeda untuk memenuhi kebutuhan berbagai mode pengiriman, jenis kawat, paduan dasar, profil manik yang diinginkan, dan kecepatan perjalanan.
Karena konduktivitas termal yang buruk dari baja tahan karat dan sifat pengelasan busur logam gas transfer hubung singkat (GMAW) yang relatif "dingin", proses ini membutuhkan gas "tri-campuran" yang terdiri dari 85% hingga 90% helium (He), hingga 10% Argon (Ar) dan 2% hingga 5% Karbon Dioksida (CO2). Campuran triblend umum mengandung 90% He, 7-1/2% Ar, dan 2-1/2% CO2.Ion tinggi isasi potensi helium mempromosikan arcing setelah korsleting;ditambah dengan konduktivitas termal yang tinggi, penggunaan He meningkatkan fluiditas kolam cair. Komponen Ar dari Trimix menyediakan pelindung umum dari genangan las, sedangkan CO2 bertindak sebagai komponen reaktif untuk menstabilkan busur (lihat Gambar 2 untuk bagaimana gas pelindung yang berbeda mempengaruhi profil manik las).
Beberapa campuran ternary mungkin menggunakan oksigen sebagai penstabil, sementara yang lain menggunakan campuran He/CO2/N2 untuk mencapai efek yang sama. Beberapa distributor gas memiliki campuran gas eksklusif yang memberikan manfaat yang dijanjikan. Dealer juga merekomendasikan campuran ini untuk mode transmisi lain dengan efek yang sama.
Kesalahan terbesar yang dilakukan produsen adalah mencoba melakukan hubungan pendek pada baja tahan karat GMAW dengan campuran gas yang sama (75 Ar/25 CO2) seperti baja ringan, biasanya karena mereka tidak ingin mengelola silinder tambahan. Campuran ini mengandung terlalu banyak karbon. Faktanya, setiap gas pelindung yang digunakan untuk kawat padat harus mengandung maksimal 5% karbon dioksida. Menggunakan jumlah yang lebih besar akan menghasilkan metalurgi yang tidak lagi dianggap sebagai paduan tingkat-L (tingkat-L memiliki kandungan karbon di bawah 0,03%). Karbon berlebih pada pelindung gas dapat membentuk karbida kromium, yang mengurangi ketahanan korosi dan sifat mekanik. Jelaga juga dapat muncul di permukaan las.
Sebagai catatan tambahan, saat memilih logam untuk menyisihkan GMAW untuk paduan dasar seri 300 (308, 309, 316, 347), pabrikan harus memilih grade LSi. Pengisi LSi memiliki kandungan karbon rendah (0,02%) dan oleh karena itu sangat direkomendasikan bila ada risiko korosi intergranular. Kandungan silikon yang lebih tinggi meningkatkan sifat las, seperti pembasahan, untuk membantu meratakan mahkota las dan mendorong peleburan di ujung jari kaki.
Pabrikan harus berhati-hati saat menggunakan proses transfer hubung singkat. Fusi yang tidak lengkap dapat terjadi karena pemadaman busur, membuat proses di bawah standar untuk aplikasi kritis. Dalam situasi volume tinggi, jika material dapat mendukung input panasnya (≥ 1/16 inci kira-kira adalah material tertipis yang dilas menggunakan mode semprotan pulsa), transfer semprotan pulsa akan menjadi pilihan yang lebih baik. Jika ketebalan material dan lokasi las mendukungnya, GMAW transfer semprot lebih disukai karena memberikan fusi yang lebih konsisten.
Mode perpindahan panas yang tinggi ini tidak memerlukan gas pelindung He. Untuk pengelasan transfer semprot dari paduan seri 300, pilihan umum adalah 98% Ar dan 2% elemen reaktif seperti CO2 atau O2. Beberapa campuran gas mungkin juga mengandung N2 dalam jumlah kecil. N2 memiliki potensi ionisasi dan konduktivitas termal yang lebih tinggi, yang meningkatkan pembasahan dan memungkinkan perjalanan yang lebih cepat atau peningkatan permeabilitas;itu juga mengurangi distorsi.
Untuk GMAW transfer semprotan berdenyut, 100% Ar mungkin merupakan pilihan yang dapat diterima. Karena arus berdenyut menstabilkan busur, gas tidak selalu membutuhkan elemen aktif.
Kolam cair lebih lambat untuk baja tahan karat feritik dan baja tahan karat dupleks (rasio ferit terhadap austenit 50/50). Untuk paduan ini, campuran gas seperti ~70% Ar/~30% He/2% CO2 akan menghasilkan pembasahan yang lebih baik dan meningkatkan kecepatan perjalanan (lihat Gambar 3). Campuran serupa dapat digunakan untuk mengelas paduan nikel, tetapi akan menyebabkan oksida nikel terbentuk pada permukaan las (misalnya, menambahkan 2% CO2 atau O2 sudah cukup untuk meningkatkan kandungan oksida, jadi produsen harus menghindarinya atau bersiap menghabiskan banyak waktu untuk itu).Abrasif karena oksida ini sangat keras sehingga sikat kawat biasanya tidak dapat menghilangkannya).
Pabrikan menggunakan kabel baja tahan karat berinti fluks untuk pengelasan di luar lokasi karena sistem terak pada kabel ini menyediakan "rak" yang menopang kolam las saat mengeras. Karena komposisi fluks mengurangi efek CO2, kawat baja tahan karat berinti fluks dirancang untuk digunakan dengan campuran gas 75% Ar/25% CO2 dan/atau 100% CO2. kecepatan pengelasan posisi dan tingkat deposisi dapat mengurangi biaya pengelasan keseluruhan. Selain itu, kawat berinti fluks menggunakan output DC tegangan konstan konvensional, membuat sistem pengelasan dasar lebih murah dan lebih kompleks daripada sistem GMAW berdenyut.
Untuk paduan seri 300 dan 400, 100% Ar tetap menjadi pilihan standar untuk pengelasan busur tungsten gas (GTAW). Selama GTAW beberapa paduan nikel, terutama dengan proses mekanis, sejumlah kecil hidrogen (hingga 5%) dapat ditambahkan untuk meningkatkan kecepatan perjalanan (perhatikan bahwa tidak seperti baja karbon, paduan nikel tidak mudah retak hidrogen).
Untuk pengelasan baja tahan karat superduplex dan superduplex, masing-masing 98% Ar/2% N2 dan 98% Ar/3% N2 adalah pilihan yang baik.Helium juga dapat ditambahkan untuk meningkatkan keterbasahan sekitar 30%.Ketika mengelas baja tahan karat super duplex atau super duplex, tujuannya adalah untuk menghasilkan sambungan dengan struktur mikro yang seimbang sekitar 50% ferit dan 50% austenit.Karena pembentukan struktur mikro bergantung pada laju pendinginan, dan karena kolam las TIG keren s dengan cepat, kelebihan ferit tetap ada ketika 100% Ar digunakan. Ketika campuran gas yang mengandung N2 digunakan, N2 diaduk ke dalam kolam cair dan mendorong pembentukan austenit.
Baja tahan karat perlu melindungi kedua sisi sambungan untuk menghasilkan lasan akhir dengan ketahanan korosi maksimum. Kegagalan untuk melindungi bagian belakang dapat mengakibatkan "sakarifikasi", atau oksidasi ekstensif yang dapat menyebabkan kegagalan penyolderan.
Butt fitting yang ketat dengan kesesuaian yang sangat baik secara konsisten atau penahanan yang ketat di bagian belakang fitting mungkin tidak memerlukan gas pendukung. Di sini, masalah utamanya adalah untuk mencegah perubahan warna yang berlebihan pada zona yang terkena panas karena penumpukan oksida, yang kemudian memerlukan pelepasan mekanis. Secara teknis, jika suhu bagian belakang melebihi 500 derajat Fahrenheit, diperlukan gas pelindung. Namun, pendekatan yang lebih konservatif adalah dengan menggunakan 300 derajat Fahrenheit sebagai ambang batas. Idealnya, backing harus di bawah 30 PPM O 2. Pengecualian adalah jika bagian belakang lasan akan dicungkil, digiling dan dilas untuk mencapai lasan penetrasi penuh.
Dua pilihan gas pendukung adalah N2 (termurah) dan Ar (lebih mahal). Untuk rakitan kecil atau ketika sumber Ar sudah tersedia, mungkin lebih mudah menggunakan gas ini dan tidak sebanding dengan penghematan N2. Hidrogen hingga 5% dapat ditambahkan untuk mengurangi oksidasi. Berbagai opsi komersial tersedia, tetapi penyangga buatan sendiri dan bendungan pemurnian adalah hal yang umum.
Penambahan kromium 10,5% atau lebih memberikan sifat tahan karat pada baja tahan karat.Mempertahankan sifat ini memerlukan teknik yang baik dalam memilih gas pelindung las yang tepat dan melindungi bagian belakang sambungan.Baja tahan karat mahal, dan ada alasan bagus untuk menggunakannya.Tidak ada gunanya mencoba mengambil jalan pintas ketika harus melindungi gas atau memilih logam pengisi untuk ini.Oleh karena itu, selalu masuk akal untuk bekerja sama dengan distributor gas yang berpengetahuan dan spesialis logam pengisi saat memilih gas dan logam pengisi untuk mengelas baja tahan karat.
Ikuti terus berita, acara, dan teknologi terbaru tentang semua logam dari dua buletin bulanan kami yang ditulis khusus untuk pabrikan Kanada!
Sekarang dengan akses penuh ke edisi digital Canadian Metalworking, akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Sekarang dengan akses penuh ke edisi digital Made in Canada dan Welding, akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.