Definisi Mematri
Menurut AWS A3.0, Mematri didefinisikan sebagai:
“Sekelompok proses penggabungan yang menghasilkan pengikatan bahan dengan memanaskannya ke suhu Mematri dengan adanya logam pengisi Mematri yang memiliki likuidus di atas 450 °C [840 °F] dan di bawah solidus logam tidak mulia. Logam pengisi Mematri didistribusikan dan ditahan di antara permukaan faying yang dipasang rapat dengan aksi kapiler.”
Cara lain untuk memahami adalah bahwa logam pengisi harus meleleh sedangkan bahan dasar tidak.
Selain itu, logam pengisi didistribusikan oleh aksi kapiler di celah yang dibentuk oleh permukaan sambungan setelah meleleh.
Untuk memperjelas definisi, perlu ditekankan bahwa Mematri adalah metode penyambungan non-mekanis yang patut dibedakan dari pengelasan dan penyolderan.
Perbedaan dengan pengelasan
Dalam Mematri:
- Bahan tambahan (bahan habis pakai) dilebur pada suhu yang lebih rendah dari suhu leleh bahan dasar.
- Karena poin di atas, bahan dasar tidak meleleh.
- Bahan habis pakai mengisi celah antara bahan dasar dengan efek kapiler.
Perbedaan dengan penyolderan
Dalam penyolderan lunak (atau lemah):
- Bahan habis pakai non-ferrous digunakan (timbal, misalnya);
- Bahan habis pakai memiliki titik leleh kurang dari 450 °C.
Sejarah
Laporan penggunaan Mematri sudah sangat tua.
Diduga bahwa gerinda tersebut mungkin secara tidak sengaja ditemukan di tungku sekitar 4000 SM.
Bukti pertama yang ditemukan adalah permata emas dan perak di makam ratu Mesir Pu-abi (Bertanggal sekitar 2500 SM).
Penggunaan Mematri
Mematri banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena:
- Kemampuan untuk menggabungkan bahan dengan sifat yang sangat berbeda, seperti (logam dan keramik) atau (titanium dan baja tahan karat);
- Ketebalan kecil. Pengelasan dapat merusaknya secara berlebihan;
- Bahan yang diberi perlakuan panas. Untuk mencegah hilangnya perlakuan panas (sebelum pengelasan).
Untuk alasan ini, Mematri digunakan untuk sambungan pada suku cadang mobil, lemari es, penukar panas, komponen aeronautika dan kedirgantaraan, komponen elektronik, dll.
Aplikasi khas komponen untuk industri pendingin dan suku cadang mobil:
Mematri penukar panas aluminium (Digunakan dalam sistem pendingin mobil penumpang):
Mematri tembaga dan grafit (Mereka digunakan dalam industri nuklir):
Manfaat
- Memungkinkan penyatuan bahan yang sangat berbeda dan biasanya tidak dapat dilas.
- Komponen dapat diproses secara massal.
- Mematri bisa lebih hemat dan produktif;
- Deformasi atau distorsi diminimalkan atau bahkan dihilangkan;
- Pengenceran dengan logam dasar minimal;
- Siklus termal dapat diprediksi;
- Memungkinkan penyatuan material dengan ketebalan yang sangat berbeda
Kerugian
- Sambungan bawah kekuatan bila dibandingkan dengan sambungan las;
- Sambungan brazing kemungkinan akan memiliki kekuatan yang lebih rendah daripada logam dasar;
- Suhu tinggi dapat merusak atau melemahkan sambungan brazing.;
- Beberapa aplikasi memerlukan kontrol tinggi terhadap kebersihan sambungan dan penggunaan fluks yang tepat;
- Warna akhir sambungan sering kali berbeda dari logam dasar (penampilan visual yang tidak diinginkan).
Sumber panas
Pada dasarnya ada 5 sumber panas untuk Mematri. Setiap jenis cocok untuk gaya bagian, geometri, material, atau volume yang akan dibrazing.
- (a) Obor atau obor
Cocok untuk suku cadang kecil, diproduksi dalam jumlah kecil.
- (b) Dengan induksi
Cocok untuk suku cadang yang memerlukan kontrol suhu yang lebih besar
- (c) Oven kontinu
Cocok untuk suku cadang kecil, diproduksi dalam jumlah besar.
- (d) Oven batch
Cocok untuk bagian besar dan kompleks.
- (e) Oven vakum
Cocok untuk bahan reaktif atau bahan yang tidak dapat dioksidasi.
Jenis Sambungan
Ini adalah konfigurasi di mana bahan dasar akan dibrazing. Ada jenis sambungan brazing berikut:
- (a) Atas
- (b) Tumpang tindih
- (c) dan (d) Variasi atas dan tumpang tindih
- (e) Miring
Properti
Sambungan brazing harus mencapai properti tertentu untuk memenuhi tujuannya:
- Ketahanan mekanis;
- Kekuatan geser;
- Ketahanan lelah;
- Ketangguhan;
- Ketahanan korosi;
Desainer tidak hanya mempertimbangkan kekuatan paduan yang akan dibrazing, tetapi juga area kekuatan atau panjang tumpang tindih minimum yang diperlukan untuk mempertahankan sifat mekanik.
Konsep
Keterbasahan
Kebasahan adalah kemampuan fase cair untuk menyebar di atas substrat padat.
Dalam mematri, fase cair diwakili oleh logam pengisi cair dan substrat padat oleh bahan dasar.
Representasi grafik skematik dari konsep ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Ini memiliki 3 kasus keterbasahan yang berbeda:
Dalam kasus pertama di atas, logam pengisi tidak menunjukkan kecenderungan untuk menyebar ke bahan dasar.
Tetap dalam bentuk tetesan yang tidak membasahi permukaan.
Dalam hal ini, tidak ada kontak fisik antara fase cair dan substrat, sehingga tidak mungkin terjadi ikatan.
Dalam kasus kedua, logam pengisi adalah tersebar di bahan dasar, namun pada tingkat yang terbatas.
Dalam hal ini dikatakan keterbasahannya sedang. Ada kontak fisik antara fase cair dan substrat, yang memungkinkan mereka untuk bersatu.
Dalam kasus ketiga, logam pengisi menyebar sepenuhnya di atas bahan dasar, hampir membentuk lapisan. Dikatakan kemudian bahwa keterbasahannya sangat baik.
Kontak fisik antara fase cair adalah yang paling mungkin, sehingga penyatuan di antara mereka mudah diperoleh.
Keterbasahan logam pengisi pada bahan dasar akan tergantung pada beberapa faktor :
- (a) Logam pengisi diendapkan pada permukaan bahan dasar yang disiapkan (sebelum mematri);
- (b) Kondisi saat ini memungkinkan bahan habis pakai menyebar pada bahan dasar;
- (c) Kondisi yang buruk menghambat aliran logam pengisi;
- (d) Kondisi di sini sangat buruk sehingga bahan habis pakai lari atau mundur dari bahan dasarnya.
Efek kapiler atau kapiler
Ini adalah fenomena fisik yang terjadi ketika fase cair membasahi substrat dan dapat lebih dipahami oleh mengamati gambar di bawah ini.
Jika keterbasahan ada, fase cair cenderung naik di atas tingkat normal melalui efek kapiler.
Tinggi yang dicapai sebanding dengan ukuran celah.
Sebaliknya, ketika tidak ada keterbasahan, celah tidak terisi, dan ketinggian fase cair tetap di bawah level normal.
Catatan: Kesenjangan akan hanya diisi ketika logam pengisi cair membasahi bahan dasar. Pengisian akan lebih mudah dengan celah yang lebih kecil.
mematri, oleh karena itu, tidak lebih dari pengisian celah antara bahan dasar dengan logam pengisi cair
Dan ini logam pengisi tentu memiliki keterbasahan pada bahan dasarnya.
Representasi skematik mematri dapat dilihat di bawah ini, di mana evolusi logam pengisi dapat diikuti.
mematri gap
Ini telah ditunjukkan bahwa mengisi celah antara bahan dasar tergantung pada kemampuan logam pengisi cair untuk membasahi bahan dasar.
Selain itu, pengisian terjadi lebih mudah pada celah yang lebih kecil.
Orang dapat membayangkan bahwa celah yang akan digunakan harus sekecil mungkin, karena ini akan memudahkan pengisiannya.
Sayangnya, konsep ini salah. Pengurangan celah yang berlebihan mempersulit fluks.
Fluks tidak bekerja dengan baik di ruang yang sangat kecil.
Sama seperti celah yang tidak boleh terlalu kecil, juga tidak boleh terlalu besar.
Celah kecil akan memberikan efek kapiler kecil, yang membuat pengisian menjadi sulit.
Oleh karena itu, celah yang digunakan harus berada dalam rentang tertentu.
Rentang yang diketahui bahwa fluks dan efek kapiler memuaskan, sehingga memastikan pengisian celah yang memadai.
Kesenjangan yang akan digunakan umumnya berkisar antara 0,05 hingga 0,20 mm.
Itu tergantung pada logam pengisi, jenis fluks dan jenis sambungan yang digunakan.
Bagaimanapun, pemasok bahan habis pakai harus dikonsultasikan untuk merekomendasikan celah yang diperlukan.
Fluks (Agen pembersih)
Pembersihan sangat penting untuk mematri.
Kita perlu membersihkan permukaan bahan dasar sebelum mematri. Mereka harus bebas dari minyak atau lemak.
Hal ini karena minyak atau gemuk, ketika dipanaskan, menghasilkan residu yang tertinggal di permukaan bahan.
Residu ini mencegah logam pengisi membasahi bahan dasar, membuat mematri tidak layak.
Biasanya dihilangkan melalui operasi degreasing, yang dilakukan oleh pelarut industri.
Fungsi Fluks
- Menghilangkan lapisan oksida permukaan dari bahan dasar, sehingga memungkinkan terjadinya keterbasahan;
- Mencegah bahan dasar teroksidasi selama pemanasan di mematri. Ini diperlukan karena panas cenderung mempercepat reaksi kimia, termasuk reaksi oksidasi;
- Lindungi logam pengisi sampai meleleh, sehingga memungkinkan terjadinya keterbasahan;
- Jangan menyerang atau bereaksi dengan bahan dasar (Flux);
- Deoksidasi permukaan bahan dasar sebelum dimulainya fusi logam pengisi (setidaknya 50°C di bawah suhu kerja), jaga agar tidak teroksidasi sampai akhir mematri (Fluks);
- Memberikan keterbasahan dan fluiditas yang baik pada bahan dasar, menyebar dengan baik ke permukaan yang akan dibrazing (Flux);
- Mudah dilepas setelah mematri (Fluks).
Fluks dapat berupa padat, cair, atau gas.
Logam Pengisi
Pemilihan logam pengisi yang tepat untuk digunakan seringkali merupakan kunci keberhasilan.
Secara umum, bahan-bahan tersebut harus memiliki beberapa karakteristik penting agar mematri terjadi dengan baik, seperti:
- Memberikan keterbasahan yang baik pada bahan dasar yang akan dibrazing;
- Temperatur leleh yang memadai (atau kisaran temperatur leleh) sehubungan dengan bahan dasar dan fluiditas yang memungkinkan logam cair untuk menembus sambungan dengan efek kapiler;
- Menampilkan properti yang diperlukan untuk komponen brazing. Misalnya: kekuatan mekanik yang memadai, konduktivitas listrik yang diperlukan, dll;
- Jangan bereaksi berlebihan dengan bahan dasar, menyebabkan erosi atau membentuk fase rapuh;
- Tidak menunjukkan kecenderungan likuidasi yang tinggi (peleburan sebagian).
Adalah kebiasaan untuk mengklasifikasikan logam pengisi menurut unsur kimia yang menyusunnya.
Secara umum, kami mengatakan bahwa ada keluarga logam pengisi yang berbeda, dengan masing-masing keluarga dicirikan oleh kandungan elemen yang sama (atau hampir sama).
Keluarga bahan pengisi ini berbeda (dari satu sama lain) terutama oleh suhu leleh.
Karakteristik ini sangat penting dalam mematri. Menurunkan suhu leleh berarti lebih sedikit pemanasan yang dibutuhkan, sehingga mematri akan menjadi lebih murah dan lebih cepat.
Komentar