Solder Ultrasonik – Penyambungan Logam Keras ke Baja Bebas Fluks

Penyolderan ultrasonik merevolusi cara logam keras digabungkan, menawarkan alternatif yang lebih bersih dan lebih efisien untuk metode tradisional. Dengan menerapkan gelombang ultrasonik intensitas tinggi, teknik canggih ini menghilangkan kebutuhan akan fluks beracun, yang biasanya digunakan untuk memecah oksida dan memungkinkan ikatan. Sangat efektif untuk bahan yang menantang seperti tungsten karbida, penyolderan ultrasonik meningkatkan kekuatan sambungan sekaligus mengurangi risiko kesehatan dan dampak lingkungan. Pendekatan inovatif ini membuka kemungkinan baru bagi industri yang membutuhkan koneksi yang kuat dan andal antara logam keras dan baja.

Sonicator UIP1000hdT untuk Solder

Institut RIF mencapai hasil penyolderan terobosan menggunakan Hielscher UIP1000hdT, sonicator tipe probe 1000 watt yang terkenal dengan presisi dan kekuatannya. Perangkat canggih ini menghasilkan gelombang ultrasonik intensitas tinggi, memungkinkan proses canggih seperti kavitasi untuk secara efektif memecah oksida dan meningkatkan pembasahan material. Desainnya yang kokoh memastikan kinerja yang konsisten dalam kondisi yang menuntut, sementara antarmuka layar sentuh yang ramah pengguna dan pengaturan yang dapat diprogram memberikan kontrol yang tepat atas parameter utama. Kemampuan UIP1000hdT untuk memberikan hasil yang andal dan berulang menjadikannya alat yang sangat diperlukan untuk penelitian mutakhir dan aplikasi industri, termasuk penyolderan berbantuan ultrasonik.

Dalam pencarian solusi manufaktur yang inovatif dan berkelanjutan, Institut Penelitian dan Transfer RIF (Dortmund, Jerman) telah mencapai terobosan dalam penyolderan berbantuan ultrasonik untuk menggabungkan logam keras ke baja. Pendekatan mutakhir ini menghilangkan kebutuhan akan fluks beracun, menawarkan manfaat kesehatan dan lingkungan sekaligus mempertahankan kinerja sambungan yang kuat.

Tantangan Pembuatan Logam Keras

Logam keras, seperti tungsten karbida, terkenal sulit disolder karena sifat struktural dan perilaku kimianya. Penyolderan tradisional dengan baja terhambat oleh dua faktor utama:

• Ekspansi Termal Diferensial: Tingkat ekspansi logam keras dan baja yang tidak cocok selama proses penyolderan dapat membahayakan integritas sambungan.
• Pembentukan oksida: Lapisan oksida secara alami terbentuk pada permukaan logam selama penyolderan, menghambat proses pembasahan dan mengurangi kekuatan ikatan.

Untuk mengatasi tantangan ini, metode penyolderan konvensional sangat bergantung pada fluks yang agresif secara kimiawi. Namun, fluks ini menimbulkan risiko kesehatan yang signifikan dan dapat merusak bahan dari waktu ke waktu. Alternatif seperti solder vakum atau gas pelindung efektif tetapi datang dengan biaya peralatan yang tinggi dan waktu pemrosesan yang lama.

Solusi Ultrasonik: Solder Bebas Fluks

Penyolderan berbantuan ultrasonik menghadirkan alternatif terobosan. Sudah digunakan untuk logam ringan, metode ini memanfaatkan gelombang ultrasonik untuk meningkatkan kinerja penyolderan pada suhu yang lebih rendah.

Cara Kerja Penyolderan Ultrasonik

Ketika gelombang ultrasonik diterapkan pada proses penyolderan, mereka menciptakan fenomena yang disebut kavitasi. Ini melibatkan pembentukan gelembung gas mikroskopis di solder, yang runtuh di bawah tekanan dan suhu tinggi. Tindakan implosif ini hadir dengan beberapa manfaat:

• Memecah dan menghilangkan lapisan oksida dari permukaan logam.
• Mendistribusikan fragmen oksida ke seluruh lapisan solder.
• Meningkatkan pembasahan logam keras oleh solder.

Dengan menghilangkan kebutuhan fluks, penyolderan ultrasonik secara signifikan mengurangi bahaya kimia sekaligus mencapai ikatan berkualitas tinggi.

Teknologi Solder Canggih

Di Institut RIF, para peneliti telah mengoptimalkan penyolderan ultrasonik menggunakan model sonicator Hielscher UIP1000hdT untuk aplikasi logam-ke-baja keras. Kemajuan utama meliputi:

• Stasiun Solder yang Disesuaikan: Pengaturan khusus di mana mitra bergabung dipanaskan secara induktif sementara gelombang ultrasonik diterapkan secara tepat.
• Pemantauan Proses: Sistem pengukuran dan kontrol canggih memastikan hasil yang dapat direproduksi di berbagai kombinasi baja dan logam keras.
• Pengujian Menyeluruh: Sambungan yang disolder menjalani pencitraan non-destruktif yang ketat dan pengujian mekanis untuk memvalidasi kekuatan dan keandalan.

Melalui eksperimen yang cermat, lembaga RIF mengidentifikasi parameter proses kritis seperti suhu penyolderan dan waktu aktivasi ultrasound. Hasilnya luar biasa:

• Peningkatan Kekuatan: Penyolderan ultrasonik menghasilkan sambungan dengan kekuatan hingga 368 MPa—peningkatan 347% dibandingkan dengan penyolderan tanpa fluks atau ultrasound (106 MPa).
• Kinerja Kompetitif: Kekuatan sambungan yang dicapai dengan penyolderan ultrasonik menyaingi metode berbasis fluks konvensional.

Henrik Ulitzka, seorang peneliti terkemuka di RIF, menyoroti pentingnya temuan ini:
“Pengujian kami mengungkapkan pengaruh kritis dari parameter proses. Dengan menyempurnakan suhu dan waktu aktivasi ultrasound, kami membuka potensi penuh penyolderan ultrasonik untuk koneksi logam-ke-baja keras.”

Masa Depan Penyolderan Ultrasonik

Dengan kemampuannya untuk menghasilkan sambungan yang kuat dan bebas fluks, sonicator Hielscher untuk penyolderan mewakili kemajuan yang menjanjikan untuk industri mulai dari otomotif hingga kedirgantaraan.
Pekerjaan RIF Institute menunjukkan bahwa inovasi dan keberlanjutan dapat berjalan beriringan, menetapkan standar baru untuk teknologi penyolderan.

Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman

Ultrasonicators Hielscher terkenal dengan kualitas dan standar desainnya yang tertinggi. Ketahanan dan pengoperasian yang mudah memungkinkan integrasi ultrasonicator kami ke dalam fasilitas industri. Kondisi kasar dan lingkungan yang menuntut mudah ditangani oleh ultrasonicator Hielscher.

Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikat ISO dan memberikan penekanan khusus pada ultrasonicators berkinerja tinggi yang menampilkan teknologi canggih dan keramahan pengguna. Tentu saja, ultrasonicators Hielscher sesuai dengan CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA dan RoHs.