PROSES RAWATAN HABA (HEAT THREATMENT)

 PENGENALAN

       Antara kelebihan keluli berkarbon adalah  sifat fiziknya boleh diubah samada menjadi lebih keras atau dipulih semula sifat asal dengan mengubah struktur mikronya (microstructure).  Secara prinsipnya, sifat kekerasan keluli berkarbon (carbon steel) boleh ditentukan melalui dua kaedah iaitu melalui penambahan peratusan  kandungan karbon semasa proses penghasilanya dan proses rawatan haba (heat threatment) dengan kaedah pemanasan semula untuk  mengubah struktur mikronya.  Rawatan haba lebih sesuai dilakukan pada kelui berkarbon sederhana (medium carbon steel) dan keluli berkarbon tinggi (high carbon steel) disebabkan peratus kandungan karbonnya yang tinggi. Bagi keluli berkarbon rendah jika dilakukan  proses rawatan haba  kesannya adalah  minima disebabkan komposisi peratusan kandungan karbonnya yang sedikit iaitu pada 0.03 peratus sahaja..

Prinsip asas rawatan haba adalah dengan mengubah  struktur mikronya melalui proses pemanasan dan penyejukan secara terkawal. Proses penghasilan produk seperti kerja kimpalan, kerja pemesinan (machining), tempaan (forging) , tekanan (pressure work),  gelekan (rolling) atau penuangan (casting) dan acuan (moulding) banyak mempengaruhi  bentuk struktur mikro keluli.  sebagai contoh kerja kimpalan pada keluli berkarbon  memerlukan kemasukan haba (heatinput) yang tinggi untuk meleburkan logam, kepanasanya  yang tidak seimbang akan menghasiklan struktur mikro keluli yang tidak tersusun seperti asal. Kesannya menyebabkan berlaku perubahan sifat fiziknya seperti sifat kekerasan yang berbeza pada bahagian kompenan keluli yang sama. Proses rawatan haba adalah signifikan dengan pembentukan struktur mikro keluli kerana berkait rapat dengan proses pemanasan dan penyejukan. Adalah penting untuk mengetahui bentuk dan jenis struktur mikro keluli sebelum melakukan mana-mana proses rawatan haba.

Struktur mikro keluli (microstructure)

Secara fiziknya bentuk dan susunan struktur mikro keluli akan mempengaruhi sifat keluli berkarbon. Bentuk susunan struktur mikro keluli berkarbon akan  dipengaruhi oleh pemanasan dan kadar penyejukanya samada secara perlahan atau secara mengejut. Disebabkan perubahan struktur mikronya mempengaruhi sifat keluli tersebut, untuk lebih memahami fundamental perubahanya pengkaji perlulah melihat hubungkait antara  jenis struktur mikronya berkadar langsung dengan suhu pemanasan yang jelas ditunjukkan pada rajah fasa keseimbangan besi karbon. Perubahan bentuk struktur mikro keluli hanya boleh terjadi dalamm dua keadaan iaitu apabila berlaku peningkatan suhu pemanasan melebihi takat kritikal bawah (rujuk gambarajah fasa keseimbangan keluli karbon) atau berlaku penambahan peratusan kandungan karbon dalam keluli tersebut. Manakala  Perubahan struktur mikro tidak akan berlaku pada suhu pemanasan di bawah takat kritikal. Bentuk struktur mikro keluli  dikenali sebagai;

1. Ferit (F) α-Fe
2. Austenite (A)  γ-Fe
3. Pearlit (P)
4. Simentit (C) (Fe₃C)
5. Martensit (martensite (M))

Trick In Welding - 04

Lubang Kunci (keyhole)

Lubang kunci atau "Keyhole" dalam kerja kimpalan merujuk kepada aliran logam lebur yang membentuk lubang seakan menyerupai lubang kunci (rujuk rajah di bawah). Lubang kunci (Keyhole) terbentuk pada hujung kolam leburan khususnya semasa mengimpal arka elektrik.        

rajah rupa bentuk  keyhole

Lubang kunci yang terhasil perlu dikawal supaya tidak berlaku terbakar tembus (burntrough).  Lubang kunci penting bagi membolehkan cairan elektrod menusuk kebawah sambungan bagi membentuk kumai kecil pada bahagian tersebut yang dikenali sebagai penusukan (penetration). Penusukan yang dihasilkan pada larian akar (root run)  bertujuan menghasilkan sambungan yang lebih kuat dan mempunyai sifat tahan dan kukuh.  Tanpa lubang kunci penusukan tidak akan dapat dihasilkan dengan sempurna dan berkemungkinan terjadinya penusukan tidak lengkap (lack of penetration)

Kerosakan lubang kunci

Lubang kunci yang rosak disebabkan oleh kemasukan haba (heat input) yang berlebihan  akan menyebabkan berlaku kecacatan pada bahagian  penusukan. Kecacatan ini perlu dibaiki agar kekuatan sambungan tidak terjejas. kecacatan ini dikenali sebagai burntrough atau  lubang kunci tembus terbakar. Kemahiran mengawal kelajuan mengimpal, sudut elektrod dan jarak arka yang betul akan dapat mengatasi masalah tersebut.  Arus dan saiz elektrod juga dikenalpasti kepada masalah terjadinya burntrough. Jika berlaku fenomena ini, maka jurukimpal perlulah berhenti serta merta dan bahagian tersebut perlulah dibaik pulih terlebihdahulu sebelum mengimpal semula larian penusukan.

Membaikpulih lubang kunci

Berikut adalah langkah kerja membaik pulih lubang kunci yang rosak mengikut urutan sebelum menyambung semula larian penusukan;

1. Mengenalpasti dan menanda bahagian lubang kunci yang rosak
2. Mencanai sedikit untuk  membersih bahagian lubang kunci yang rosak 
3. Melaras arus dan mengimpal semula dengan kaedah kimpal paku untuk membaiki semula dua tepian sambungan yang rosak.
4. Mencanai untuk membaik pulih dengan membentuk semula tepian serong, membaiki tebal muka punca dan jarak punca.
5. Memeriksa semula semua ukuran seperti sudut, tebal muka punca dan jarak punca yang telah dibaik pulih .
6. Mengimpal semula larian penusukan (root run) hingga selesai
7. Setelah kerja membaik pulih selesai, kerja mengimpal larian panas (hot pass) dan larian penukupan (Cap run) dilakukan hingga selesai berdasarkan langkah kerja yang betul. 

catatan chekguzaidi : semoga bermanfaat.

KESELAMATAN DALAM KERJA KIMPALAN BAHAGIAN ll - MENGAWAL RISIKO KESIHATAN PEKERJAAN

PENGENALAN

Proses kimpalan telah digunakan dalam industri  sejak lebih daripada 2,000 tahun lampau. Seperti proses perindustrian lain, kimpalan boleh menjadi sangat berbahaya disebabkan penggunaan sumber Voltan tinggi, gas bertoksik, percikan api dan suhu melampau yang  merupakan hasil sampingan daripada kerja kimpalan yang boleh membahayakan pekerja. Apabila pekerja "menyalakan arka" atau "menyalakan torch pemotongan", tindakan dan amalan keselamatan perlulah diberikan keutamaan.

 PENDEDAHAN PENCEMARAN DARI KERJA KIMPALAN

Pencemaran utama adalah berpunca dari wasap bertoksid yang terhasil dari kerja kimpalan dan pemotongan  boleh dikawal supaya tidak menjejaskan pekerja kimpalan kepada kesan sampingan yang boleh menjejaskan  keselamatan dan kesihatanya. Wasap bertoksid terhasil daripada kerja kimpalan dan pemotongan kebiasaanya berpunca dari salutan elektrod yang terbakar secara langsung atau dari bahan yang dikimpal atau dipotong. Risiko tersebut boleh dikawal dengan mengambil langkah keselamatan berdasarkan standard yang ditetapkan. Untuk mengenalpasti risiko dan kawalanya, pihak pengurusan keselamatan dan kesihatan pekerjaan perlulah melaksanakan HIRARC terlebih dahulu bagi merangka kaedah mengatasinya secara berkesan.

proses kimpalan GTAW 

Langkah mengawal risiko

1. Wasap bertoksid

Selain dari sistem pengudaraan yang baik, risiko tersebut boleh dikawal melalui sistem pengalih udaraan yang berkesan melalui kaedah sistem penyedut asap khas iaitu fume extractor yang dipasang pada setiap bay kimpalan. Wasap bertoksid tersebut perlu ditapis dan dikeluarkan melalui sistem ekzos yang menyedut keluar terus keruang udara bahagian luar bengkel. Adalah penting memastikan  wasap atau gas yang terhasil tidak terperangkap di dalam ruangan bengkel kerja kimpalan. lebih kecil zon mengimpal makin cepat asap berbahaya tersebut terkumpul. begitu juga jika lebih lama kerja mengimpal dilakukan maka wasap bertoksid lebih banyak terhasil.  Jenis bahan berbahaya yang dikimpal juga mengundang risiko kepada sistem pernafasan.  

Mengimpal menggunakan gas pelindung jenis karbon dioksida dalam proses GMAW  diruang sempit juga berbahaya jika jika berlaku kebocoran gas. Kandungan gas CO2 yang berlebihan boleh  menyikirkan gas oksigen dalam ruang kerja tersebut.

Kesan jangka pendek dari situasi ini adalah boleh menyebabkan berlaku keradangan pada bahagian mata, hidung dan tekak atau demam.

Kesan jangka panjang pula akan menyebabkan kerosakan teruk pada sistem saraf dan terdedah kepada kanser paru-paru

Sistem pengalihudaraan yang berfungsi secara optimum diperlukan apabila mengimpal di dalam ruang tertutup  atau dalam bay kimpalan yang ditutupi skrin plastik gelap yang dipasang bagi mengelakkan sinaran arka terdedah kepada pekerja lain. 

Control of Substances Hazardous to Health (COSHH)  

COSHH adalah tindakan bagi memastikan bahwa wasap bertoksid di tempat kerja dikendalikan dengan baik. Ini melibatkan pengidentifikasian risiko dari wasap bertoksid tersebut. Penilaian risiko adalah untuk menentukan langkah-langkah pengendalian yang diperlukan, penerapan langkah-langkah pengendalian tersebut, dan pemberian informasi, pelatihan, dan pengawasan kepada pekerja.  COSHH melibatkan langkah-langkah praktis seperti penggunaan sistem ventilasi pengalih udaraan (ventilation system) yang baik, penggunaan alat pelindung diri (APD / PPE) yang sesuai, tindakan pengendalian teknik isolasi sumber wasap bertoksid serta sistem pemantauan kesihatan pekerja. 

penggunaan hood penyedut asap

Bagaimana mengelakkan terdedah secara langsung kepada wasap bertoksid;

• Menggunakan pelindung muka jenis helmet (head shield)  yang boleh menyalurkan  udara bersih.
• Menggunakan penapis pernafasan
• memastikan bahagian muka tidak terlalu hampir dengan punca wasap
• menggunakan sistem pengalih udaraan seperti fume exctractor dan hook
• menggunakan penyedut asap jenis  mudah alih

1                                               2  

1. Pelindung muka jenis helmet yang mempunyai hos penylur udara bersih 
2. Memakai penapis pernafasan secara langsung.

Selain berkaitan pernafasan, peraturan COSHH  juga meliputi pencemaran bunyi yang berkait dengan faktor tahap kekuatan bunyi  dan  jalur ferkuensi bunyi. Standard kekuatan bunyi yang dibenarkan  adalah  bergantung   kepada negara,  jenis pekerjaan dan  jenis industri.     Tahap kebisingan biasanya diukur dalam unit  desibel (dB).    Jabatan   Keselamatan dan   Kesihatan Pekerjaan (JKKP)  di bawah  Kementerian  Sumber   Manusia secara   umumnya menyatakan tahap kebisingan (Noise Exposure) Regulations 2019 tidak boleh melebihi 85 dB selama 8jam sehari. 

Jika berlaku peningkatan kebisingan 3 dB diatas 85 dB maka waktu kerja  perlu dikurangkan.  Langkah mengatasinya adalah dengan memakai palam pelindung telinga (ear plug) yang bersesuaian atau alat bantuan pendengaran. Langkah kawalan lain yang boleh diambil adalah melalui kawalan pentadbiran seperti mengatur jadual kerja yang bersesuaian dan memberi amaran bahaya berkaitan kepada pekerja.

2. Percikan bunga api dan percikan arka

percikan bunga api semasa memotong logam

Percikan bunga api atau percikan arka akan terhasil dari semua jenis proses  kimpalan atau kerja pemotongan logam yang dilakukan. kerja kimpalan akan mencetuskan risiko kebakaran atau letupan jika terkena bahan mudah terbakar atau mudah meletup seperti minyak petrol, cat, thinner, gas mudah terbakar. Aspek keselamatan juga perlu apabila mengimpal bahagian yang terdapat panel kawalan  bekalan elektrik bagi mengelakkan risiko berlakunya letupan.

Langkah kawalan terbaik adalah mengalihkan bahan-bahan tersebut atau menutup sepenuhnya  dari terdedah secara langsung kepada percikan arka atau percikan yang berpunca dari kerja pemotongan.

menyembur buih sabun pada bahagian penyambungan

buih sabun yang telah disemburkan pada alatur dan silinder gas

Kebocoran Gas

Bahagian silinder atau injap silinder gas yang rosak boleh menyebabkan berlakunya kebocoran yang akan mengakibatkan kemungkinan berlakunya letupan atau pencemaran udara. Bagi mengelakkan risiko tersebut setiap bahagian injap dan penyambungan pada silinder gas dan kelengkapanya perlulah dilakukan ujian kebocoran agar kebocoran tersebut dapat dikesan dan diselenggara seperti sepatutnya. 

Kaedah melakukan ujian yang mudah ialah dengan membuka injap silinder gas, melaras 

injap tekanan kerja pada alatur dan menyapu buih sabun pada setiap bahagian penyambungan seperti antara alatur dan silinder gas, semua bahagian pengatur, bahagian alat pencegah nyalabalas (flashback arrestor), bahagian penyambung antara pengatur dan hos. Pemerhatian perlu dilakukan bagi mengesan tanda-tanda jika terdapat kebocoran. Biasanya buih sabunn tersebut akan menghasilkan gelembung udara jika terdapat kebocoran.

Tindakan keselamatan berkaitan

1. Mengenalpasti lokasi kedudukan alat pemadam api atau meletakkan alat pemadam api berhampiran tempat kerja mengimpal
2. Mengalihkan bahan mudah terbakar dari kawasan kerja kimpalan
3. Memastikan persekitaran mengimpal tiada bahan cecair yang boleh menyebabkan lantai menjadi licin 
4. Sisa buangan logam diletakkan di tempat yang betul.
5. Peralatan tangan dan kelengkapan diletakkan ditempat yang sepatutnya.
6. Pencahayaan yang baik
7. Memastikan sistem pengaliran udara adalah baik.

Catatan: Semoga bermanfaat ~ chekguzaidi