Simulasi Finite Element ANalysis (FEA) pada proses pengelasan (welding)

Pengelasan adalah teknik penggabungan bahan logam menggunakan bantuan energi panas baik dengan atau tanpa bahan pengisi (filler). Beberapa bahan logam membutuhkan proses dan teknik khusus dalam pengelasan. Bahan-bahan logam yang digabungkan disebut bahan induk dan bahan yang ditambahkan untuk menggabungkan bahan induk adalah bahan pengisi/filler.

Ada beberapa teknik yang umum digunakan dalam pengelasan antara lain arc welding, friction welding, electron beam welding, laser welding, yang masing-masing membutuhkan energi kalor untuk meleburkan material logam tersebut, yang sebagai konsekuensinya akan menimbulkan efek-efek samping baik secara langsung maupun tidak langsung.

Adapun parameter-paramter seperti distribusi temperature saat proses pengelasan, hingga tegangan sisa (residual stress) yang dihasilkan saat proses pengelasan akan sangat mempengaruhi baik keberhasilan dan konsumsi energi saat proses pengelasan itu sendiri, atau bahkan kualitas produk yang dihasilkan dari proses pengelasan itu sendiri sehingga penting untuk diatur dan dioptimasi.

Karena kompleksitas yang terjadi pada proses pengelasan, perhitungan secara analitis terlalu rumit atau bahkan tidak dapat dilakukan, sehingga salah satu metode yang paling umum digunakan adalah menggunakan standar-standard yang sudah ada, namun terkadang standard-standard tersebut tidak dapat mencakup secara detail dan komprehensif desain dari sebuah proses yang unik atau custom, sehingga digunakan metode permodelan komputer untuk menghitung parameter-paramter struktur, atau dikenal juga dengan istilah Finite Element Analysis (FEA).

Salah satu simulasi yang umum digunakan dalam proses analisis pengelasan adalah simulasi distribusi temperature pada sekitar benda kerja saat proses pengelasan, sehingga dapat dengan mudah dilihat daerah mana yang terdampak temperature paling tinggi dan berapa daya yang dikonsumsi pada proses tersebut, sehingga dapat dimodifikasi proses pengelasanya seperti setingan daya pengelasan, kecepatan pengelasan, ataupun sequence dari pengelasan itu sendiri sehingga panas atau distorsi tidak terakumulasi.

simulasi pengelasan pada pressure vessel menggunakan FEA code_aster

Kemudian, untuk menentukan kualitas produk pengelasan dapat dilihat dari residual stress yang dihasilkan, hal ini sangatlah penting dalam mengevaluasi integritas sebuah struktur karena keberadaan residual stress ini dapat mengakibatkan struktur gagal sebelum saatnya atau tidak sesuai dengan perhitungan desain karena teganganya sudah melebihi batas tertentu sebelum beban tertentu yang diberikan. Residual stress ini muncul saat proses pendinginan material welding yang dibarengi dengan pengerasan (peningkatan modulus elastisitas) yang mengakibatkan beban tarik pada base metal.

simulasi residual stress dengan FEA code_aster

Meskipun memiliki kapabilitas dan hasil yang cukup detail dan komprehensif, namun bagi operator yang belum terbiasa menggunakan FEA dapat menjadi kesulitan tersendiri dalam mempelajari nya. Kami memberikan solusi berupa project support serta konsultasi simulasi pada proses pengelasan