Mechanical degradation of TIG-welded copper joints after long-term demineralized water exposure

Azwinur Azwinur; Adi Saputra Ismy; Surya Dharma; Abdillah Firmansyah

doi:10.30811/jowt.v8i1.9580

Mechanical degradation of TIG-welded copper joints after long-term demineralized water exposure

Azwinur Azwinur, Adi Saputra Ismy, Surya Dharma, Abdillah Firmansyah

Abstract

Tembaga merupakan material yang banyak digunakan pada komponen perpindahan panas karena memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Kualitas sambungan las menjadi faktor penting dalam menjamin keandalan komponen selama masa operasi, terutama setelah terpapar lingkungan kerja dalam jangka panjang. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh variasi arus pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG) terhadap kekuatan tarik sambungan Cu–Cu setelah perendaman dalam air demineral selama enam bulan. Material yang digunakan berupa pelat tembaga dengan ketebalan 2,7 mm yang disambung menggunakan proses GTAW/TIG dengan variasi arus 120 A, 135 A, dan 150 A. Setelah proses pengelasan, seluruh spesimen direndam dalam air demineral selama enam bulan, kemudian dilakukan pengujian tarik sesuai standar ASTM E8/E8M menggunakan Universal Testing Machine (UTM). Parameter yang dianalisis meliputi kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strength) dan displacement saat patah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi arus pengelasan memengaruhi performa mekanik sambungan. Arus 120 A menghasilkan kekuatan tarik tertinggi sebesar 217,542 MPa dengan displacement sebesar 31 mm, sedangkan arus 135 A menghasilkan kekuatan tarik terendah sebesar 212,521 MPa. Pada arus 150 A, kekuatan tarik meningkat kembali menjadi 216,438 MPa, namun displacement menurun menjadi 28 mm. Hasil tersebut menunjukkan bahwa arus 120 A memberikan kombinasi terbaik antara kekuatan tarik dan kemampuan deformasi setelah sambungan mengalami perendaman dalam air demineral selama enam bulan. Temuan ini menunjukkan bahwa pemilihan parameter arus pengelasan berperan penting dalam mempertahankan performa mekanik sambungan tembaga pada aplikasi sistem perpindahan panas dan pendinginan.

Keywords

GTAW; TIG welding; Copper joint; Demineralized water; Tensile strength

References

J.-L. Luo, D.-C. Mo, Y.-Q. Wang, and S.-S. Lyu, “Biomimetic copper forest wick enables high thermal conductivity ultrathin heat pipe,” ACS Nano, vol. 15, no. 4, pp. 6614–6621, 2021.

N. N. Babu and H. C. Kamath, “Materials used in heat pipe,” Mater. Today Proc., vol. 2, no. 4–5, pp. 1469–1478, 2015.

Y. Li, S. Chen, J. Huang, Y. Yan, and Z. Zeng, “Experimental and simulation studies on cold welding sealing process of heat pipes,” Chinese J. Mech. Eng., vol. 30, no. 2, pp. 332–343, 2017.

X. Xu, Q. Liang, and C. Peng, “Failure probability evaluation for a weld of the heat pipe in the Mega-Power heat pipe cooled reactor,” Ann. Nucl. Energy, vol. 177, p. 109324, 2022.

M. A. Hayat, H. M. Ali, M. M. Janjua, W. Pao, C. Li, and M. Alizadeh, “Phase change material/heat pipe and Copper foam-based heat sinks for thermal management of electronic systems,” J. Energy Storage, vol. 32, p. 101971, 2020.

J. J. Shen, H. J. Liu, and F. Cui, “Effect of welding speed on microstructure and mechanical properties of friction stir welded copper,” Mater. Des., vol. 31, no. 8, pp. 3937–3942, 2010.

Y. Singla, “Mechanical Properties Study of Copper/Stainless Steel Dissimilar Weld Joints,” Mod. Approaches Mater. Sci., vol. 2, no. 4, pp. 271–273, 2020, doi: 10.32474/mams.2020.02.000144.

P. S. Periyasamy, P. Sivalingam, V. P. Vellingiri, S. Maruthachalam, and V. Balakrishnapillai, “A review of traditional and modern welding techniques for copper,” Weld. Int., vol. 38, no. 10, pp. 673–685, 2024.

Y.-C. Lei, W.-X. Yu, C.-H. Li, and X. CHEnG, “Simulation on temperature field of TIG welding of copper without preheating,” Trans. Nonferrous Met. Soc. China, vol. 16, no. 4, pp. 838–842, 2006.

K. Kumar, C. S. Kumar, M. Masanta, and S. Pradhan, “A review on TIG welding technology variants and its effect on weld geometry,” Mater. Today Proc., vol. 50, pp. 999–1004, 2022.

A. E. Ikpe, O. Ikechukwu, and E. Ikpe, “Effects of arc voltage and welding current on the arc length of tungsten inert gas welding (TIG),” 2017.

A. Azwinur, M. H. Kusuma, U. Usman, and S. Dharma, “Effects of Heat Input on Mechanical Properties, Microstructures and Thermal Conductivity of Copper Alloy in Gas Tungsten Arc Welding Technology,” Adv. Sci. Technol. Res. J., vol. 16, no. 6, 2025, [Online]. Available: https://www.astrj.com/Effects-of-Heat-Input-on-Mechanical-Properties-Microstructures-and-Thermal-Conductivity,203367,0,1.html

J. Awali, Y. S. Irawan, and M. A. Choiron, “Pengaruh kuat arus pengelasan dua layer dengan metode GTAW dan SMAW terhadap kekuatan tarik pada plat ASTM A 36,” Rekayasa Mesin, vol. 5, no. 2, pp. 107–112, 2014.

Z. Fakri, B. Bukhari, and N. Juhan, “Analisa Pengaruh Kuat Arus Pengelasan Gmaw Pada Pengujian Impak Baja AISI 1050,” J. Weld. Technol., vol. 1, no. 1, pp. 5–10, 2019.

T. B. Santoso, S. Solichin, and P. Trihutomo, “Pengaruh kuat arus listrik pengelasan terhadap kekuatan tarik dan struktur mikro las SMAW dengan elektroda E7016,” J. Tek. Mesin, vol. 23, no. 1, 2016.

DOI: http://dx.doi.org/10.30811/jowt.v8i1.9580