ELEKTROD KIMPALAN ARKA LOGAM BERPERISAI. (BAHAGIAN 1)

  Pengenalan

Elektrod merupakan rod  guna habis yang berfungsi sebagai logam penambah dalam kerja kimpalan arka logam berperisai (dikenali juga sebagai: Sheilded Metal Arc Welding, Manual Metal Arc Welding, stick welding). Elektrod dibekalkan berdasarkan pelbagai keperluan kerja kimpalan yang dilakukan. Bahan atau kandungan rod dan logam asas (Base Metal) mestilah sama supaya enapan  kimpalan menjadi lebih kuat dan berkualiti. Rod juga berfungsi sebagai pengalir elektrik yang baik. Rod dikenali sebagai "teras dawai" . Elektrod kimpalan SMAW dikategorikan dalam kumpulan elektrod elektrod bersalut. 

Jenis Teras Dawai.

Elektrod di tentukan oleh jenis keluli dan salutanya, Elektrod diklusterkan kepada lima kategori utama bergantung kepada bahan dan jenis bahan yang akan dikimpal. 

1. Elektrod keluli berkarbon sederhana
2. Elektrod keluli berkarbon tinggi - Hard Surfacing electrod
3. Elektrod keluli aloi - Keluli kalis karat
4. Elektrod besi tuang - Cast Iron electrod
5. Elektrod logam bukan ferus - Aluminium

Pengelasan elektrod

Elektrod boleh dikenali berdasarkan tanda pengeluaran yang berbeza mengikut Negara tertentu.  Walaupun berbagai jenama,  bagi memastikan standard elektrod adalah sama pengelur mestilah menghasilkan elektrod berdasarkan ketetapan kod piawaian antarabangsa. Kod yang menjadi rujukan pengeluar ialah seperti American Welding Society (AWS) American Society of  Testing Material (ASTM) Japan Standard (JS) dan banyak lagi. Elektrod yang berlainan jenama atau pengeluar tetapi dibawah pengelasan yang sama,  kualiti dan ciri mestilah mematuhi ketetapan kod dan piawaian. 

     

gambarajah: Sistem Kod nombor dicetak pada pangkal elektrod

Pengelasan AWS

AWS  menggunakan sistem kod nombor sebagai pengenalannya. contohnya elektrod keluli berkarbon menggunakan  kod E6010, E6011, E6013, E7016, E7018 dan banyak lagi.  Elektrod keluli tahan karat pula menggunakan kod E308-L-16 dan E309 L-16. Aluminium mengguna kod E4043. Setiap huruf dan nombor mempumyai maksud tertentu. No kod biasanya dicetak pada pangkal elektrod (rujuk gambarajah)

Kod Nombor

AWS telah menetapkan pengelasan kod nombor berdasarkan  spesifikasi 

Kod Warna

Nasional Elecrtical Manufacturers Association (NEMA) telah memperkenalkan kod warna sebagai menentukan spesifikasi elektrod. Setiap warna yang berbeza mengambarkan spesifikasi dan jenis elektrod yang berbeza. Kod warna ini biasanya di cetak pada bahagian hujung dan pangkal  teras dawai elektrod.

Jenis Salutan

Jenis salutan juga boleh dikenali malalui kod klasifikasinya  iaitu;

Jenis salutan elektrod

 

Kaedah Menyalut Dawai Teras Elektrod

Tiga kaedah elektrod di salut iaitu;

1. Mencelup - Dawai teras elektrod dicelup beberapa kali kedalam bekas yang mengandungi campuran                          pekat bahan salutan sehinga mencapai ketebalan yang dikehendaki

2. Menyalut - Dawai teras elektrod akan dilalukan dalam bahan campuran salutan pekat. Bahan                                      salutan  akan melekat pada dawai teras sebagaimana salutan dawai elektrik

3.  Melilit -    Bebenang abestos biru yang juga merupakan bahan lakur yang berkualiti tinggi akan                                dililit pada dawai elektrod

Fungsi Salutan

Fungsi salutan elektrod ialah;

1. Bertindak sebagai bahan lakur, pembersih dan sebagai unsur melindungi kolam leburan.
2. Menghasilkan gas pelindung untuk melindungi kolam leburan daripada oksigen dan nitrogen atmosfera. Oksigen dan nitrogen atmosfera akan mengurangakan kekuatan sambungan, maka tindakbalasnya mesti dihindarkan.
3. Membetuk sanga di atas permukaan kumai untuk melindungi kumai kimpal daripada bertindak dengan atmosfera dan juga mengawal penyejukkan kumai kimpal.
4. Memudahkan untuk memulakan arka dan juga menstabilkan arka. 
5. Memudahkan untuk menghasilkan larian penembusan dan hasil sambungan yang baik.
6. Elektrod yang mempunyai kandungan serbuk besi pada salutan,akan bertukar kepada besi lebur yang akan menbentuk sebahagian daripada kumai kimpal.

Fungsi sanga

1. Melindungi kumai dari percikan arka

2. Melindungi kumai kimpal daripada pengoksidaan samada semasa dan selepas mengimpal

3. Melarut dan mengapungkan oksida ke permukaan kumai semasa kerja mengimpal.

4. Mengawal dan melicingan pembentukan kumai

5. Memperlahankan penyejukkan kawah leburan supaya logam kimpal lebih bersifat mulur.

Elektrod

Elektrod Hidrogen Rendah (Low Hydrogen Electrod)

Elektrod hidrogen rendah mudah menyerap kelembapan dan ia boleh merosakkan kualiti kimpalan . Elektrod hendaklah sentiasa disimpan di tempat yang kering. Kelembapan akan memusnahkan sifat salutan dan boleh menyebabkan percikan lampau dan kemungkinan berlaku kecacatan seperti  keliangan dan keretakan pada sambungan kimpalan. Elektrod yang terdedah kepada udara lembap lebih daripada dua atau tiga jam akan mengandungi paras hidrogen yang tinggi dan perlu dikeringkan dengan memanaskannya di dalam Oven Jangkamasa dan suhu  pemanasan  selama dua jam pada suhu 260°c  (500°F). Elektrod yang telah  terdedah kepada udara dalam jangka masa yang lama walaupun tidak  bersentuh dengan air , ia tetap akan menyerap kelembapan dari atsmofera. Contohnya elektrod yang telah dibuka pembalut/bekasnya  perlu disimpan di tempat kering pada suhu antara  120ᵒc - 150ᵒc

Klasifikasi elektrod hidrogen rendah berdasarkan kod AWS

Mengendalikan elektrod hidrogen rendah

Elektrod hidrogen rendah amatlah sensitif kepada persekitaran kerana mudah menyerap lembapan . Untuk mengekalkan kualiti (salutan) elektrod, pengendalikan elektrod tersebut perlukan penelitian dengan mematuhi prosedur penyimpanan yang ditetapkan pengeluar. 

Penjagaan Elektrod

Elektrod hendaklah disimpan di tempat yang kering .  Kelembapan akan memusnahkan sifat salutan yang menyebabkan terjadinya  percikan lampau, keliangan, sukar memulakan arka  dan keretakan pada sambungan kimpalan. Elektrod yang terdedah kepada udara lembap lebih daripada dua atau tiga jam akan mengandungi paras hidrogen yang tinggi dan perlu dikeringkan dengan memanaskanya dalam PEMANAS ELEKTROD  (Electrode Drying Oven)

Prosedur mengeringkan  elektrod hidrogen rendah.

Elektrod hidrogen rendah perlulah dipanaskan di dalam pemanas elektrod bertujuan menyingkirkan kelembapan salutan elektrod yang terdedah kepada punca lembapan samada udara lembap ataupun  air. Proses mengeringkan elektrod (salutan) selama satu jam pada suhu 260°c (500°f) adalah memadai. Jangan mengeringkan elektrod pada suhu yang lebih tinggi. Mengeringkan elektrod pada suhu rendah walaupun beberapa jam juga tidak memenuhi kehendak yang spesifik.

ü  Elektrod hidrogen rendah yang dipanaskan semula secara berlebihan perlu dibuang kerana elektrod ini akan menjadikan ia rapuh dan salutan mengelupas atau tertanggal semasa mengimpal.

ü  Elektrod yang perlu dikeringkan semula hendaklah dimasukkan ke dalam oven dan diselerakkan supaya setiap elektrod mencapai suhu yang dikehendaki. kaedah, keadaan dan jangka pemanasan elektrod bergantung kepada situasi yang berikut;

Elektrod yang tidak tersentuh air atau lembapan yang kritikal 

1. Klasifikasi elektrod E7018 Suhu pemanasan untuk selama 1 jam pertama adalah pada suhu 343.3˚C - 398.8˚C (650ºF -  750ºF).
2. Klasifikasi elektrod E8018, E9018, E10018, E11018 suhu pemanasan untuk se[ama  1 jam pertama adalah pada suhu   371ᵒC- 426.6˚ᵒc(700ºF-800ºF) 

Elektrod terkena air atau lembapan yang kritikal 

Elektrod perlu dikeringkan semula terlebih dahulu  selama 1-2 jam pada suhu 82.2˚C -104.4˚C (180º-220ºF) sebelum mengikuti prosedur pengeringan semula  seperti langkah di atas.Suhu memanaskan semula elektrod bergantung kepada jenis elektrod dan keadaannya.  Mengeringkan semula elektrod jika dilakukan dengan betul akan mengembalikan keupayaan elektrod untuk menghasilkankan kimpalan yang berkualiti.

Implikasi Penggunaan Elektrod Lembap Pada Kualiti Kimpalan

1. Jika kekuatan alah (yield strength) melebehi 80,000 psi (550 mpa) kelembapan  akan menyebabkan keretakan dalam kumai atau keretakan permukaan.
2. Kandungan kelembapan yang agak tinggi pada elektrod hidrogen rendah menyebabkan keliangan permukaan yang boleh dilihat dengan jelas sebagai tambahan kepada keliangan dalaman.
3. Kelembapan yang berlebihan  boleh menyebabkan rupa kumai yang buruk.
4. Kemungkinan risiko sanga terperangkap adalah tinggi
5. Elektrod lembap juga akan menyukarkan untuk memulakan arka. Elektrod mudah melekat pada logam asas  dan salutanya pula mudah tertanggal

carta; Suhu mengeringkan elektrod mengikut situasi

Pengering elektrod mudah alih

Pengering Elektrod Mudah Alih 

   Pengering elektrod mudah alih juga dikenali sebagai quiver atau stabilizer kerana fungsinya hanyalah untuk mengekalkan suhu elektrod  secara konsisten. Pengering elektrod mudah alih direka dengan pemasangan bekalan 110v atau bekalan 240v. Oven jenis  ini akan mengekalkan suhu di antara 80˚c -100˚c, bergantung kepada jumlah elektrod yang disimpan, maksima 5kg.  Kegunaan nya adalah untuk menyimpan elektrod yang telah dikeringkan dalam pemanas elektrod sebelumnya. Secara spesifiknya ianya berfungsi untuk mengekalkan suhu bagi memastikan elektrod yang digunakan adalah kekal kering. 

    Pengering elektrod mudahalih menggelakkan elektrod dari kelembapan dan menghalang kemasukan hidrogen ke dalam sambungan kimpalan semasa proses kimpalan. Kondisinya mudah alih membantu pengimpal meletakkan elektrod berhampiran tempat kerja tanpa perlu mengambil kerap kali daripada pengering elektrod utama yang akan mendedahkan elektrod pada suhu biasa boleh menjejaskan kualiti elektrod tersebut. 

Kawalan dan Penyimpanan Elektrod

    Prosedur keperluan minimum yang perlu dipatuhi apabila penerimaan, penyimpanan, pengeluaran, pengendalian dan rawatan bahan luak sebelum digunakan. Apabila elektrod diterima dari pembekal bahagian kawalan bahan luak hendaklah memastikan elektrod yang diterima menepati nota pembelian.  Elektrod hendaklah disimpan di dalam setor  secara tersusun di atas rak mengikut klasifikasi dan saiz.  Suhu bilik hendaklah sentiasa kering kerana suhu lembap akan menjejaskan kualiti salutan elektrod.  Elektrod tidak digalakkan diletakkan secara menyusun di atas lantai bagi mengelakkan resapan kelembapan lantai simen.

Tatacara menerima dan menjaga bahan luak kimpalan

1.       Memeriksa dan mengesahkan bahawa nombor kumpulan bahan luak yang diterima sama dengan   dengan yang pada sijil atau resit penerimaan
2.       Mengesahkan bahan luak kimpalan yang diterima dengan memeriksa jenis, saiz, kuantiti dan   apa-apa kerosakan yang nyata dan menandatangani nota penghantaran dari pembekal selepas barang diterima
3.       Bahan luak yang rosak perlu diasingkan dalam kawasan yang ditetapkan untuk dikembalikan kepada pembekal,
4.       Bungkusan elektrod hanya boleh dibuka apabila kerja kimpalan hendak dilakukan, 
5.       Bahagian QA/QC sentiasa memeriksa bahan luak yang disimpan,
6.       Menyimpan  bahan luak di dalam bilik yang kering dan  bersih, Elektrod hendaklah disusun dengan teratur, diasingkan dan perlu dilabelkan mengikut spesifikasi,

  Kaedah  Menyimpan Elektrod

Contoh : pelbagai pembungkusan elektrod

    Kelembapan pada salutan elektrod boleh menyebabkan terjadinya keliangan dan keretakan aruhan hidrogen (hydrogen-induced cracking) yang mengakibatkan kos membaik pulih yang  tinggi. Elektrod jenis hidrogen rendah yang dibekalkan dalam tin atau bekas plastik perlu ditutup semula seperti yang disyorkan oleh pengeluar jika masih ada elektrod yang belum digunakan. Sebagai contoh, elektrod klasifikasikan American Welding Society (AWS) E7018 (elektrod hidrogen rendah) mempunyai suhu penyimpanan yang konsisten pada suhu 104.4˚C - 176.6˚C (220˚F - 350˚F).                                                                                   

   Elektrod hendaklah disusun mengikut spesifikasi dan saiz di Atas rak khas.Adalah penting mengambil kira kemampuan rintangan kelembapan yang baik semasa membuat pembelian elektrod dari pembekal. Ciri pembungkusan yang baik termasuk kotak bersalut lilin (wax coated cartons) atau bungkusan plastik yang dapat ditutup semula (resealable plastic packages).  Elektrod biasanya dibekalkan dalam bekas-bekas yang sesuai digunakan untuk menyimpan elektrod dalam keadaan yang terkawal. Bekas penyimpanan atau pmbungkusan yang biasa digunakan ialah; 

1.          Kotak plastik  boleh dibuka tutup dengan mudah
2.          kadbod Kotak dilindungi aluminium foil 
3.          Kotak/Tin  logam 
4.          Bekas kerajang aluminium kedap udara