KIMPALAN ARKA JENIS GAS TUNGSTEN ARC WELDING (GTAW)

Di sini saya nak membincangkan tentang kimpalan jenis GTAW pula. GTAW merupakan satu jenis kimpalan yang amat susah untuk mengusainya. Ianya popular untuk mengimpal keluli jenis stainless steel, aluminium, hybrid dan banyak lagi jenis besi yang lain dari besi karbon...

Prinsip Kerja

GTAW adalah proses kimpalan Arka. Ianya menggunakan sumber tenaga elektrik untuk menghasilkan arkab diantara elektrode tungsten dengan logam asaa. Arka mencair logam asas untuk membantu kimpalan, jika diperlukan logam penambah boleh ditambah. Gas hadir atau cantuman gas biasanya digunakan untuk menghalang pengoksidaan atau oleh atmosfera. Kimpalan yang terhasil tidak mempunyai sangga kerana tiada fluk digunakan semasa kimpalan. Proses GTAW boleh digunakan untuk mengimpal pelbagai jenis logam termasuk Aluminum. GTAW biasanya digunakan untuk larian penembusan, manakala larian penukupan biasanya menggunakan GMAW atau FCAW atau SMAW.

ELEKTROD YANG DIGUNAKAN DALAM KIMPALAN GTAW.

Dalam proses GTAW, Tungsten merupakan elektrod yang digunakan untuk menyalakan arka elektrik di antara elektrod tungsten dan logam dasar (base metal). Ianya merupakan bahan gunahabis (consumables) yang tidak cair bersama logam kimpal (weld metal). Fungsi utama elektrod Tungsten ialah sebagai satu terminal elektrik bagi arka kimpalan. Takat lebur bagi Tungsten ialah pada 31400C.

Terdapat 5 jenis elektrod tungsten yang digunakan dalam TIG. Elektrod ini dibuat 150mm panjang dan bergaris pusat 1.2mm-5.0mm yang mana ia mempunyai sukatan arus minima dan maksima pada tiap-tiap jenis elektrod ini. Apabila arus yang terlalu tinggi digunakan ian akan mengjadi terlalu panas dan terbakar dan jika sebaliknya, ia akan menunjukan arka yang tidak tepat. Tahap kecairan elektrod tungsten adalah 33920C.

GARIS PUSAT (mm)	JENIS ELEKTROD
	Thoriated Tungsten Ampere (DC)	Zirconiated Tungsten Ampere (AC)
1.2	70	40
1.6	745	55
2.4	240	90
3.2	380	150
4.0	440	210
5.0	500	275

Kandungan chemical dalam tungsten elektrod 

AWS Klasifikasi	Tungsten min.%	Thoria, %	Zirconia, %	Sebatian lain, max, %
EWP EWTh-1 EWTh-2 EWTh-3 EWZr	99.5 98.5 97.5 98.95 99.2	- 0.8 - to 1.2 1.7 to 2.2 0.35 to 0.55 -	- - - - 0.15 to 0.40	0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

Terdapat  warna dan kod yang di khaskan bagi pengenalan setiap elektrod, Jadual jadual dibawah ini  menjelaskan beberapa faktor dan juga cadangan yang disarankan bagi  jenis arus yang digunakan dan sebagainya. Sila lihat jadual dibawah ini:

  Pengenalan  Elektrod

Klasifikasi AWS	Warna
EWP	Hijau
EWTh-1	Kuning
EWTh-2	Merah
EWTh-3	Biru
EWZr	Coklat

Tungsten Elektrod dan Gas Pelindung untuk kimpalan yang berbeza

Jenis logam	Jenis Arus	Elektrod	Gas
Aluminum	Alternating Current (AC)	Pure atau Zirconium	Argon atau Argon-Helium.
Copper, Copper alloy, Magnesium	DCEN, AC 1/8” AC, DCEN 1/8”	Thoriated pure atau Zirconium	Helium, Argon
Nikel, Nikel alloy, plain carbon, Keluli kalis karat, Titanium	DCEN	Thoriated	Argon

Warna Kod dan kandung sebatian dalam Tungsten Elektrod Alloy

Klaifikasi AWS	Kod Warna	Kandungan Alloy	Pengoksidaan Alloy
EWP	Hijau	-	-
EWCe-2	Oren	Cerium	Ceo2
EWLa-1	Hitam	Lanthanum	LaO3
EWTh-1	Kuning	Thorium	ThO2
EWTh-2	Merah	Thorium	ThO2
EWZr-1	Coklat	Zirconium	ZrO2
EWG	Kelabu	-	-

Elektrod tungsten mempunyai kod warna dan makna mengikut hurufnya.

         E    - Wulferum / tungsten

         Th1 - 1% - Thoriated EwTh1 - Yellow

         Th2 - 2% - Thoriated EwTh2 - Red

         Th3 - 3% - Striped Tungsten EwTh3 – Blue

1- Tungsten Tulen (Ew)

Tiada unsur lain yang dicampur kedalam logam tungsten. Ia diwarnakan dengan warna hijau dihujungnya. Ia sangat berkesan pada ACHF untuk mengimpal aluminium dan magnesium sahaja. Suhu kecairan nya ialah 6106°F. Ia boleh digunakan keatas logam lain dengan menggunakan  DCSP dan hujung eelektrod ditajamkan tetapi arkanya tidak stabil untuk mengimpal aluminium dan megnesium, hujungnya mestilah dibulatkan.

2. Zirconium EwZr

Dibuat sama tugas dengan tungsten tulen. Perbezaanya ialah 0.5% zirconium dan harganya lebih mahal daripada tungsten tulen untuk tugas-tugas kritikal pada logam aluminium dan magnesium. Warana kod adalah coklat.

3. 1% Thoriated tungsten EwTh1

Ia dibuat khas untuk mengimpal tembaga dan aloi tembaga mempunyais suhu kecairan yang rendah. Bila mengimpal tembaga, matanya hendaklah ditajamkan. Harganya murah sedikit dari 2% thoriated tungsten EWTh2. Kegunaan nya keatas semua jenis logam. Persediaan hujungnya boleh dibuat samada dibulatkan atau ditajamkan. Ianya mahal sedikit daripada tungsten tulen dan digunakan logam yang mempunyai kecairan yang tinggi. Ia mempunyai thoriated oxide dan suhu kecairan 6290°F.  Kod warnanya adalah merah. Ia dibuat menggunakan DCSP tetapi boleh menggunakan ACHF.

4. Strip tungsten EwTh3

Merupakan tungsten yang baru gabungan daripada tungsten tulen dan 2% thoriated tungsten. Digunakan untuk mengimpal aluminium, magnesium dan logam-logam nipis. Mengunakan DCSP dan hujungnya hendaklah ditajamkan.

Persediaan hujung elektrod

1. Hujung elektrod hendaklah dicanai dengan cermat untuk mendapatkan hujung mata yang  betul. Pastikan tanda tempat pencanai itu diputaran mengikut sepanjang tirusan.

2. Untuk kimpalan arus terus hujung elektrod hendaklah tajam. Panjang tirusan pada tiap-tiap  saiz elektrod hingga bergarispusat 3.2 mm ialah 3 kali garispusat elektrod berkenaan dan 3.2mm keatas ialah 2 kali garispusat elektrod.

3. Bagi kimpalan AC hujung matanya hendaklah dibulatkan

Pemilihan elektrod

Bergantung pada ciri-ciri dibawah ini :

1. Ketebalah logam asas
2. Penggunaan gas pelindung
3. Arus bagi kekutuban ( polarity )
4. Reka bentuk sambungan
5. Kedudukan sambungan
6. Jenis torch.

GAS PELINDUNG

Jenis gas pelindung:

a.      Argon

b.      Helium

c.      Campuran Argon-Helium

d.      Campuran Argon-Hidrogen

Fungsi gas pelindung:

1. Melindungi elektrod daripada udara.
2. Melindungi logam cair daripada udara.
3. Medium pemindahan tenaga haba dari tungsten ke logam asas.
4. Membantu menyalakan arka.
5. Mengstabilkan arka.
6. Membantu mengawal pembentukan kumai dan penembusan.

PENYIMPANAN GAS

Pada kebiasaannya gas dibekal dalam bentuk silinder bertekanan tinggi kerana mudah untuk digerakkan. Apabila proses pemindahan gas, perkara berikut hendaklah dititik beratkan:

1. Sentiasa pastikan penutup keselamatan (safety cap) dipasangkan diatas injap (valve) kecuali apabila silinder hendak dipasang dan digunakan.
2. Pastikan silinder di ikat pada dinding, tiang atau struktur yang boleh menghalang silinder daripada tumbang semasa digunakan.
3. Sentiasa mengunakan pengakut silinder (Cylinder cant) semasa memindahkan silinder.
4. Jangan gantung silinder menggunakan pengangkut. Silinder kerana ia mudah tergelincir daripada pengakut. Gunakan bakul atau bekas untuk mengangkut.
5. Buka injap silinder dengan perlahan-lahan sehingga sepenuhnya. Ini untuk mengelakkan kebocoran pada batang atau leher injap.

# Silinder gas hendaklah dijaga kerana ia mengandungi gas bertekanan tinggi. Jika injap patah atau rosak letupan akan berlaku dan ini akan menyebabkan kematian atau kecederaan teruk.

KIMPALAN ARKA JENIS GAS METAL ARC WELDING (GMAW)

Hai...harini kite bincang pasal kimpalan jenis GMAW pulak. GMAW ni dikategorikan kimpalan semi-automatik kerana mempunyai feeder motor dan welder hanya perlu menekan butang dan mengawal pergerakan nozzle. Nama lain untuk jenis ni adalah MIG/MAG ataupun Metal Inert Gas Welding/Metal Inert Gas Welding

Prinsip Kerja

Gas Metal Arc Welding,amat dikenali juga sebagai MIG Welding (MIG),ia menggunakan electrode yang amat kecil diameternya dan menggunakan juga gas tambahan  atau gas campuran .Terdapat beberapa gas campuran iaitu seperti gas-helium-argon,karbon dioksida untuk melindungi gas luar memasuki kolam kecairan semasa mengimpal.Apabila proses ini dilakukan ke atas istilahnya telah bertukar kepada kimpalan arka gas logam (GMAW).

Proses kimpalan arka gas logam yang berbeza memerlukan elektrod gunahabis (consumable)yang tidak bersalut (gondol),dari itu leburan logam mesti dilindungi oleh gas pelindung (lengai) supaya kimpal tidak dicemari oleh atmosfera.

Kimpalan arka gas logam boleh dilakukan secara automatic atau separa-automatik ,semua jenis logam boleh dikimpal dengan proses ini ,seperti keluli karbon ,keluli aloi,keluli tahan karat, aluminium,titanium dan nikel dalam semua kedudukan,pemilihan gas pelindung yang sensual elektrod dan pelbagai kerja kimpalan.

Kimpalan Arka Gas Keluli ialah satu proses kimpalan arka dimana haba diperolehi melalui arka yang terjadi diantara elektrod boleh lebur dengan bendakerja.Elektrod yang berbentuk dawai tidak bersalut disuap secara berterusan dan akan bertindak sebagai logam pengisi kepada sambungan kimpalan.Bahagian yang dikimpal arka akan dilindungi oleh aliran gas atau campuran gas yang disalurkan melalui pemegang elektrod yang dipanggil sarung pelindung atau shroud.

Komponen Mesin GMAW              

  1)MUNCUNG KIMPALAN                        
  2)BENDA KERJA
  3)UNIT BEKALAN KUASA
  4)UNIT PENYALUR WAYAR
  5)GELUNG DAWAI PENAMBAH
  6)GAS PELINDUNG

Suis utama

Suis utama adalah untuk membekal kuasa kepada mesin.suis utama adalah untuk membekal dan menutup bekalan kuasa (on dan off)

Bekalan kuasa mesin

Bekalan kuasa:-bekalan kuasa adalah jenis penerus  (DC)

Alat kawalan

Button  berwarna jingga disebelah kanan berfungsi untuk mengawal kelajuan filler wayar. Manakala disebelah kiri befungsi untuk mengawal menurunkan atau mengurngkan arus dari voltan yang tinggi ke voltan yang rendah dari bekalan utama dan memudahkan operator melaraskan sukatan arus yag dikehendaki.

Kabel dan muncung

Kabel pengisian elektrod adalah untuk menyalur elekrod dan gas pelindung ke benda kerja. Selain itu kabel pengisian elektrod membekalkan gas pelindung dari hujung nozzle. Kabel pengisian elektrod juga bertindak menyalurkan air atau angin keluar masuk untuk menyejukan torch(obor kimpalan).  

Muncung / Torch

Muncung  kimpalan / obor berfungsi menghantar filler wayar, gas, arus ke kawasan arka. Ia di menggunakan air atau udara sebagai mekanisma penyejuk. Obor terbahagi kepada tiga(3) :-

1. Obor jenis lurus

2. Obor bersudut 45 darjah

3. Obor bersudut 60 darjah

Bahagian muncung

1. Pemegang muncung kimpalan

2. Tiup penebat

3. Filler wayer

4. Saluran dan sarung elektrod

5. Orifis

6. Contact tip

Sekian.

KIMPALAN ARKA JENIS SHIELDED METAL ARC WELDING (SMAW)

Hai...entry kali ini kita akan membincangkan satu jenis kimpalan arka yang sangat popular dan hampir semua pengimpal tahu cara nak menggunakannya. Shielded Metal Arc Welding (SMAW) atau selalu geng geng welder menyebutnya SEMAUUU...hahah...ok. ada jugak nama lain untuk proses ni...contoh di UK ..Manual Metal Arc Welding (MMA) atau Stick Welding.

PRINSIP KERJA

SMAW menggunakan elektrod atau welding rod sebagai bahan untuk mengalirkan arus dan voltan elektrik. Arc (Arka elektrik) yang terbentuk di hujung elektrod dan bahan kerja akan menghasilkan haba seterusnya meleburkan  kedua duanya (weld pool) dan menghasilkan sambungan atau kumai (weld deposit) apabila menyejuk.

Struktur electrode mempunyai core wire (besi teras) di dalam sebagai filler material (bahan tambah) dan jenis bahan core wire mestilah sama dengan bahan yang nak dikimpal.

Di bahagian luar elektrod pula diselaputi flux yang bertindak sebagai pelindung arka (arc shielding). Semasa proses perleburan, flux yang terbakar menghasilkan gas shielding (gas pelindung) untuk melindungi arka dari atmosfera atau udara luar. Dengan ini, ia dapat mengelak berlakunya kecacatan pada kumai seperti porosity, crack, incomplete fusion dan sebagainya. Selain itu, kandungan tertentu flux juga dapat meningkatkan deposition rate (kadar deposit) elektrod.

Semasa proses penyejukkan kumai, sanga (solidified slag) akan terbentuk di bahagian atas kumai (weld deposit). Ianya berbentu kepingan dan harus dibuang apabila selesai mengimpal.

Kita akan membincangkan secara lebih terperinci tentang jenis-jenis elektrod SMAW pada post yang akan datang.

PERALATAN MESIN SMAW

Gambarajah di bawah menunjukkan peralatan dan bahan yang digunakan dalam proses SMAW.

1. Mains supply - Sumber elektrik. Selalunya supply 3 phase untuk industri dan kilang besar. Single    phase untuk kegunaan industri kecil atau rumah.

2. Power source - Ini adalah mesin welding SMAW tu sendiri. Mesin ni diukur dengan julat atau range bacaaan output Amperage atau arus elektrik.

3. Elektrod holder (hand piece) - Pemegang untuk mengepit elektrod dan welder akan memegang holder apabila sedang mengimpal.

4. Electrode lead / cabel - Kabel elektrik yang menghubungkan elektrod holder dan Power Source.

5. Work Clamp - Pengepit untuk menghubungkan arus elektrik ke benda kerja atau meja kerja (besi)

6. Work (return) lead / cabel - Kabel elektrik yang menghubungkan mesin SMAW dan Work clamp.

7. Chipping hammer - Alat untuk membuang Slag (sanga) dan spatter pada permukaan Weld bead (kumai).

8. Wire brush - Untuk membersihkan kan permukaan kumai.

Kita akan membincangkan lagi tentang SMAW secara terperinci seperti jeis elektrod, kesan arus dan voltan, polarity arus dan posisi mengimpal di post akan datang

Sekian , Terima Kasih

        

KIMPALAN ARKA

Apa itu kimpalan arka

Kimpalan arka (arc welding) ialah jenis kimpalan yang paling biasa dan banyak digunakan di dalam industri. Ianya hanya digunakan untuk penyambungan besi atau keluli sahaja.

Prinsip Kerja

Umumnya, proses kimpalan arka ialah proses kimpalan yang melibatkan pemanasan atau peleburan logam asas dari arka elektrik. Arka elektrik terhasil apabila berlaku perbezaan voltan dan arus elektrik antara  hujung elektrod dengan permukaan logam benda kerja. Arka yang terbentuk akan menghasilkan haba yang tinggi yang meleburkan benda kerja dan hujung elektrod untuk membentuk satu kolam leburan. Sebatian kolam (weld pool) itu akan membentuk kumai (weld bead) yang disaluti oleh satu lapisan yang dikenali sebagai jemang (slag). Kumai yang terbentuk itu akan menghasilkan satu sambungan yang kekal.

Arka mesti dilindungi dari persekitaran atmosfera untuk mengelakan kecacatan (defect) pada kumai kimpalan dengan mengunakan salutan flux atau gas.

Gambarajah di bawah menunjukan litar arus elektrik dan arka yang terhasil antara benda kerja (workpiece) dan elektrod.

Jenis - Jenis Kimpalan Arka

• Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
• Gas Metal Arc Welding (GMAW)
• Flux Cored Arc Welding (FCAW)
• Gas Tungsten arc Welding (GTAW)
• Sub-merged Arc Welding (SAW)