Electron Beam Welding: Pengertian, Cara Kerja dan Kegunaannya
Kali ini, Anda akan mendapat pengetahuan tentang pengelasan sinar elektron? Proses pengelasan, peralatan las, fungsi serta berbagai aplikasi lainnya.
EB welding machine - photo:thomasnet.com
Pengelasan adalah suatu proses menyambungkan dua logam menjadi suatu sambungan yang menyatu dengan menggunakan sumber panas. Pada umumnya menggunakan metode las SMAW, las GTAW, atau menggunakan las FCAW.
Jenis-jenis pengelasan tersebut memang secara umum sudah banyak dikenal dan diaplikasikan di berbagai proyek dan industri logam. Tapi metode yang akan disampaikan di artikel ini berbeda dengan jenis pengelasan pada umumnya.
Nah kali ini kita akan mengulas tentang itu, suatu jenis teknik las modern, yang masih jarang kita temui di lapangan. Teknik las menggunakan sebuah sinar tapi bukan sinar laser, namanya Electron Beam Welding. Kalau diartikan berarti ‘pengelasan menggunakan sinar elektron’. Apa itu? Mari simak ulasan berikut.
Apa Itu Electron Beam Welding?
Electron Beam Welding adalah proses pengelasan menggunakan sinar elektron berkecepatan tinggi.
Aliran elektron berkecepatan tinggi ini kemudian difokuskan dengan sangat kuat menggunakan medan magnet dan diterapkan pada bahan yang akan disambung. Berkas elektron menciptakan panas kinetik saat menabrak benda kerja, menyebabkan benda kerja meleleh dan terikat bersama.
Baca juga: Pengertian laser welding, jenis dan cara kerjanya
Proses kerja Electron Welding dimulai ketika aliran elektron dengan kecepatan tinggi mengenai pelat logam yang dilas. Sinar elektron kemudian membentuk energi panas yang mampu melelehkan logam kerja, dan menyatukannya menjadi sebuah sambungan.
EB welding dilakukan dalam sebuah ruangan khusus yang dinamakan vacuum chamber. Ruang vakum ini berfungsi untuk mengisolated / menutup adanya partikel udara, yang dapat menyebabkan sinar tersebar.
Karena pengelasan menggunakan proses vakum dengan tegangan tinggi, metode pengelasan ini dioperasikan oleh seperangkat alat otomatis yang dikendalikan oleh komputer.
Perlengkapan khusus dan meja CNC diperlukan, untuk memindahkan benda kerja di dalam ruang vakum pengelasan.
Perkembangan terakhir dalam teknologi mesin las ini, electron beam welding services telah mewujudkan metode lokal pengelasan (a local method of electron beam welding), dimana pistol elektron berada dalam sebuah vacuum box khusus yang bisa diposisikan di sebelah benda kerja.
Dengan teknologi ini benda kerja tidak harus seluruhnya di tempatkan di dalam vacuum chamber. Metode ini dianggap lebih praktis dan menghemat ruang.
Electron Beam Welding atau Pengelasan Sinar Elektron dikembangkan oleh fisikawan Jerman Karl-Heinz Steigerwald pada tahun 1949, yang pada saat itu sedang mengerjakan berbagai aplikasi berkas elektron. Pengelasan menggunakan sinar elektron ini kemudian beroperasi untuk pertama kalinya pada tahun 1958.
Baca juga: Mengenal 7 jenis pengelasan beserta kegunaannya
Peralatan Las Electron Beam Welding
Skema cara kerja EB welding-photo:researchgate.net
EB Welding atau pengelasan sinar elektron dioperasikan menggunakan mesin canggih yang dikendalikan secara otomatis oleh komputer.
- Electron gun
- Anode
- Lensa magnetik
- Lensa elektromagnetik dan koil defleksi
- Holding device
- Vacuum chamber
- Power supply
1. Electron Gun
Electron gun adalah pistol elektron katoda (kutub negatif) yang menghasilkan elektron, mengontrol dan memancarkan sinar elektron. Pistol ini sering dibuat dengan paduan tungsten atau tantalum. Filamen katoda dipanaskan hingga 2500 ° C untuk pelepasan elektron secara terus menerus.
2. Anode
Anoda adalah kutub positif tepat di depan pistol elektron. Fungsi utamanya adalah untuk menarik muatan negatif (dalam hal ini elektron), dan memberi akses jalan agar tidak keluar dari jalur.
3. Magnetic Lens
Ada serangkaian lensa magnetik yang memungkinkan hanya elektron konvergen yang lewat. Mereka semua menyerap elektron divergen dengan energi rendah dan memberikan berkas elektron intens tinggi.
4. Electromagnetic Lens and Deflection Coil
Lensa elektromagnetik berfungsi untuk memfokuskan berkas elektron, dan kumparan defleksi digunakan untuk mengarahkan sinar elektron ke target. Ini adalah unit terakhir dari proses EB Welding.
5. Holding Device
Holding device merupakan tempat dudukan benda kerja, sebuah meja CNC yang bisa berputar ke tiga arah untuk menempatkan benda kerja.
6. Vacuum Chamber
Seperti yang Anda ketahui, seluruh proses ini berlangsung di dalam ruang vakum (vacuum chamber). Vakum dihasilkan oleh pompa bertenaga mekanik atau listrik. Pressure range di ruang vakum adalah sekitar 0,1 sampai 10 Pa.
7. Power Supply
Electron beam welding menggunakan sumber listrik untuk mensuplai sinar elektron secara terus menerus selama proses pengelasan. Voltase rendah sekitar 5 – 30 Kv digunakan untuk pengelasan pelat tipis. Dan untuk pengelasan pelat tebal menggunakan voltase tegangan tinggi sekitar 70 – 150 kV.
Baca juga: Panduan pengelasan argon, peralatan dan welder pemula
Kegunaan dari Electron Beam Welding
Pengelasan sinar elektron (EB welding) bisa digunakan untuk menyambung berbagai jenis logam, termasuk logam yang tidak bisa dilas menggunakan jenis mesin las umum. Berbagai jenis logam tahan api seperti: tungsten, molybdenum, dan niobium bisa dilas menggunakan EB welding.
Bukan hanya itu, pengelasan sinar elektron juga diaplikasikan pada jenis logam yang aktif secara kimia, seperti: titanium, zirconium, dan beryllium.
Berbagai industri banyak yang mengaplikasikan EB welding untuk komponen dan equipment tertentu, seperti pada beberapa industri berikut:
- Infrastruktur Industri kedirgantaraan dan maritim.
- Industri otomotif, pada umumnya digunakan untuk pengelasan roda gigi , sistem transmisi , turbocharger, dll.
- Industri elektronik untuk mengelas komponen konektor elektronik.
- Proses pengelasan EBW ini juga digunakan pada reaktor nuklir dan industri medis.
Keuntungan dari EB Welding
Di bawah ini adalah berbagai kelebihan dan keuntungan menggunakan pengelasan sinar elektron.
- Proses EB welding adalah teknologi yang sangat akurat dan reproduktifitas tinggi dengan otomatisasi yang diperlukan.
- Teknologi pengelasan ini juga menghasilkan sambungan yang kuat dan murni yang dapat digunakan di sejumlah aplikasi kelas atas untuk berbagai industri .
- Proses EB welding memiliki penetrasi las yang terkontrol dan presisi dari kedalaman sekecil 0,02 mm.
- EB welding mampu membentuk HAZ (heat affected zone) sangat kecil, sehingga meminimalisir distorsi dan penyusutan material. Sekaligus memungkinkan pengelasan dilakukan di dekat komponen yang peka terhadap panas.
- EB welding juga menunjukkan sifat kekuatan tinggi (high strenght), mempertahankan hingga 95% kekuatan bahan dasar.
- Karena teknik ini dilakukan dalam lingkungan vakum, tidak ada pengotor yang tertinggal oleh proses. Oksida dan nitrida dihilangkan sementara kotoran dalam bahan itu sendiri diuapkan.
- Pengelasan EB dilakukan secara otomatis sehingga pengelasan dapat dikontrol dengan sempurna.
- EB welding juga sangat baik digunakan untuk menyambung bahan logam tahan api (refractory), sekaligus untuk jenis logam yang berbeda, yang tidak mungkin dapat dilas dengan proses konvensional.
Kelemahan dari EB Welding
Untuk perbandingan yang seimbang, mari kita lihat beberapa kekurangan dan kelemahan dari pengelasan sinar elektron ini.
- Biaya set up mahal. Pengeluaran awal untuk peralatan sangat mahal. Dengan pertimbangan biaya ini, EB welding kiranya hanya untuk perusahaan kelas atas yang memiliki produk besar dan terus menerus.
- Peralatan teknis yang kompleks dan serba canggih, dibutuhkan operator ahli dan yang berpengalaman.
- Kapasitas bahan terbatas. Ukuran komponen yang akan dilas dibatasi oleh ukuran vacuum chamber (ruang vakum) yang tersedia. Komponen yang berukuran besar kemungkinan tidak bisa dilas menggunakan EBW, karena terbatas ruang.
- Potensi radiasi sinar-X. Membutuhkan standar keselamatan tinggi, karena sinar-x dan radiasi ada selama proses pengelasan.
Itulah ulasan mengenai pengertian electron beam welding, atau kalau diartikan adalah pengelasan sinar elektron. Serta berbagai peralatan, kegunaan, keuntungan dan kekurangan dari EB welding.
Baca juga: Terkait pengelasan bawah laut yang jarang diketahui
Jenis pengelasan ini memang pada umumnya digunakan untuk komponen dan peralatan khusus di industri modern. Tapi bukan tidak mungkin – dengan perkembangan teknologi, teknik pengelasan ini nantinya bisa diaplikasikan untuk proyek perpipaan atau konstruksi baja pada umumnya.
Terima kasih sudah baca artikel ini. Semoga bisa menambah pengetahuan kita bersama. Silahkan dibagikan ke media sosial Anda bila bermanfaat, melalui ikon di bawah ini.
Referensi: twi-global.com