Sulit Menggabung Baja dengan Aluminium? Begini Tekniknya

Larutan kimia berbahaya bagi kesehatan manusia dan merusak lingkungan, dan secara negatif memengaruhi hasil kualitas permukaan komponen akhir. Cara mengatasinya?

Bodi mobil, pesawat terbang, kendaraan darat, kapal layar, dan masih banyak peralatan—termasuk mesin manufaktur dan kerangka rumah/bangunan—terbuat dari  bahan campuran logam seperti baja, aluminium, dan sebagainya. Proses menggabungkan alumunium dan baja  misalnya merupakan pekerjaan yang sulit.

Selain sukar dilakukan agar bahan-bahan yang berbeda karakter itu dapat menyatu—tanpa terjadi retakan baik saat proses penggabungan mau pun setelah logam itu tersambung satu (bahan) dengan yang lain—caranya perlu dibuat. Bagaimana melakukannya?

Tim ahli yang menggeluti penelitian dan melakukan serangkaian uji coba telah menemukan teknik baru yang memungkinkan terbentuknya ikatan sangat kuat  antarlogam yang saling berbeda iberat jenis.

Kadangkala diperlukan sedikit bantuan dari luar untuk membuat relasi yang dapat diandalkan. Alumunium dan baja, contohnya, jarang sekali dapat dikerjakan dengan mudah untuk membuatnya berhubungan (terikat) yang tahan lama dan tidak retak.

Maklum  kombinasi kedua material ini merupakan ketertarikan yang besar untuk pekerjaan konstruksi ringan, terutama pada industri otomotif karena bahan alumunium merupakan logam yang ringan namun harganya cukup tinggi.

Akan tetapi,  seluruh bodi sebuah mobil atau kendaraan lain tidak dapat dibuat hanya dengan menggunakan material baja. Baja dan aluminium digunakan namun bagaimana cara membuat  kombinasi kedua material yang  berbeda itu dibuat dan sekaligus terjadi peningkatan area (space) pada bagian tertentu dari bodi kendaraan yang dibuat?

Membutuhkan overlap antarbagian

Masalah utama pada saat mengerjakan terletak pada zona penggabungan karena hingga saat ini, bagian yang terbuat dari dua material yang berbeda itu saling dihubungkan baik dengan ditumpu, dipagutkan bersama atau dilekatkan.

Kekurangan dari metode-metode itu terdapat pada bahan yang membutuhkan overlap tertentu antarbagian untuk digabungkan. Lebih baik jika dua bagian bertemu dari satu ujung ke ujung pada titik temu bawah.

Pekerjaan ini tidak hanya mengurangi atau bahkan mengeliminasi kebutuhan akan pinggiran overlap tapi juga memastikan terdapat kekuatan sambungan yang lebih tinggi dan kokoh.

Meski demikian, penggabungan baja dengan alumunium secara langsung tidak semudah yang kita bayangkan. Sebelum bahan logam dapat digabungkan, lapisan oksida harus stabil di permukaan alumunium, dan hal itu harus diatasi atau dibuatkan solusinya. Hal itu dapat  dilakukan dengan baik pada permukaan bersuhu tinggi yang ekstrim atau dengan mengaplikasikan larutan kimia pada material.

Akan tetapi, tidak satu pun dari solusi yang dilakukan cukup ideal atau tepat. Ekspos terhadap suhu tinggi secara berlebihan akan menghasilkan formasi pada fase intermetalik rapuh yang keras, dan hal itu mengurangi kapasitas tahanan beban yang dimiliki sambungan. Oleh karena itu, penggunaan teknik pengelasan termal yang konvensional bukanlah opsi yang tepat (digunakan).

Masalah dengan larutan kimia sering kali memberikan ancaman bahaya bagi kesehatan manusia atau merusak lingkungan. Dalam kasus tertentu dapat secara negatif memengaruhi hasil kualitas permukaan komponen akhir. Bagaimana mengatasinya?

Para peneliti di lembaha Fraunhofer Institutes for Material and Beam Technology (IWS) yang berlokasi di Dresden, Jerman,  dan Fraunhofer Institutes for Production Technology (IPT) di Aachen telah menyelesaikan dilema atau masalah di atas tadi. Tim ahli mengembangkan dua metode yang berbeda untuk digunakan dalam aplikasi penggabungan dua material yang berbeda.

Tim IPT yang dipimpin oleh Dr. Ing. Kristian Arntz mendasarkan solusi pada sebuah teknik pengelasan yang disebut dual-beam laser yang memroduksi sambungan berkualitas tinggi serta kuat antara bagian baja dan alumunium. Hasil yang dicapai dengan mengombinasikan gelombang sinar laser yang teratur dan kontinyu.

Apa tujuan yang mau dicapai jika laser menghancurkan lapisan okdsida? (Bahan diolah dari Joined together forever  tulisan  Katja Lüers, Fraunhofer)