PENGUJIAN DAN PEMERIKSAAN KIMPALAN

 PENGUJIAN KIMPALAN (Bahagian 1)

Dua katagori Ujian Kimpalan/bahan

1. Ujian Tanpa Musnah
2. Ujian Musnah

Pengenalan kepada  Ujian Tanpa Musnah - Non Destructive Testing (NDT) 

Terdapat pelbagai Ujian tanpa musnah (NDT) yang digunakan untuk menguji kecacatan kimpalan atau kecacatan produk. antaranya ialah:

Ujian bahagian permukaan - Surface Testing

1. Dye Penertant Testing (PT)
2. Megnetic Particle Testing (MT)
3. Eddy Current Testing (ET)

Ujian bahagian dalam  Sambungan - Internal testing

1. Radiograpic Testing (RT)
2. Ultra Sonic Testing (UT)

Pemilihan kaedah ujian adalah bergantung kepada keadaan produk  dan faktor-faktor tertentu

Ujian Resapan Warna - Penetrant Test (PT) 

KIMPALAN ARKA TUNGSTEN GAS LENGAI (TIG/GTAW)

Pengenalan

Kimpalan Arka Tungsten Gas Lengai atau Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)  dikenali juga sebagai  Tungsten Innert Gas (TIG)  Kimpalan TIG digunakan secara meluas dalam industri kerana kimpalan TIG sesuai untuk mengimpal berbagai jenis logam.  Selain keluli karbon, kimpalan TIG juga digunakan untuk mengimpal Aluminium, aluminium aloi, keluli kalis karat (Stain less steel) dan berbagai keluli aloi lain.

Kimpalan TIG menggunakan  elektrod tungsten sebagai punca haba manakala gas argon atau helium atau campuran gas argon dan helium digunakan sebagai gas pelindung.

Prinsip Asas Kimpalan TIG

Dalam kimpalan TIG, arka elektrik terjadi  apabila  arus elektrik dialirkan kepada  elektrod tungsten. Jarak antara hujung elektrod tungsten dan permukaan bendakerja akan menghasilkan aliran elektron . Aliran elektron  pula  menghasilkan  arka dan haba yang tinggi  untuk meleburkan logam.

Kimpalan TIG dilakukan dalam atmosfera yang dikawal  dengan menggunakan elektrod tungsten dan yang  berfungsi menghasilkan  arka untuk meleburkan logam.  Arus terus atau arus ulang alik berfrekuensi tinggi digunakan bertujuan membolehkan arka terhasil berterusan dan stabil  tanpa perlu elektrod menyentuh pada permukaan logam.  Arka dinyalakan dengan menekan suis penghidup yang terletak pada pemegang sumpitan api. Rod pengisi perlu  disuap dan dienapkan  kedalam kawasan kawah leburan sebagai logam penambah. Semasa mengimpal gas pelindung yang disalurkan dari silinder gas melalui sumpitan  berfungsi sebagai perisai bagi melindungi kawah leburan daripada udara  atmosfera terperangkap didalamnya.

Mesin Kimpalan 

Lazimnya mesin kimpalan TIG boleh membekalkan samada arus terus atau arus ulang alik ke elektrod kimpalan. Pemilihan jenis mesin kimpalan  TIG  bergantung kepada ciri-ciri kimpalan yang dikehendaki.  Terdapat  logam yang boleh dikimpal menggunakan arus ulang alik  dengan mudah manakala ada  juga logam yang memerlukan arus terus untuk menghasilkan kimpalan yang lebih baik.

Gambar foto : Mesin Kimpalan TIG dan aksesori

mesin kimpalan TIG arus Ulang Alik (AU)

• Voltan litar terbuka (OCV) pada mesin kimpalan ini mestilah tidak kurang dari 100 volt. Volta litar terbuka bermaksud mesin kimpalan telah dihidupkan tetapi kerja kimpalan belum dilakukan.
• Nisbah daya kepanasan pembahagian haba semasa mengimpal ialah 1/2  kepanasan pada elektrod  tungsten dan 1/2 kepanasan lagi  pada benda kerja. (rujuk gambarajah)
• Memulakan arka dengan voltan dan frekuensi yang tinggi akan menghasilkan haba yang tinggi tanpa perlu menyentuh hujung elektrod  dan benda kerja.  Situasi ini dapat mengelakkan hujung elektrod rosak.
• Sistem penyejukan air.

mesin kimpalan TIG paduan Arus Ulang Alik/ Arus Terus . (AU/AT)

• Mesin kimpalan  ini menggunakan kemasukan arus ulang alik (AU) dan mengeluarkan arus terus (AT).
• Menggunakan sistem penyejukkan air atau udara. Pemilihan sistem penyejukkan bergantung kepada pengeluar dan keperluan kerja kimpalan yang hendak dilakukan.
• Alat penerus (rectifier) digunakan untuk menukarkan AU kepada AT
• Mesin jenis ini boleh disetkan  kepada dua kekutuban                                                             i -  Kekutuban Terus                                                                                 ii - Kekutuban Balikan

Kekutuban Terus (DCEN atau DCSP)

1. Litar  kekutuban terus menunjukkan  bahagian elektrod adalah negatif  disebabkan disambung pada punca negatif manakala bendakerja disambungkan kepunca positif.
2. Aliran elektron adalah dari elektrod  kepada bendakerja menyebabkan bendakerja cepat panas.
3. Kekutuban terus menghasilkan nisbah kepanasan  2/3 pada bendakerja manakala pada bahagian elektrod pula ialah 1/2.
4. Kekutuban ini amat sesuai untuk mengimpal menggunakan elektrod berdiameter kecil
5. Logam yang sesuai dikimpal ialah jenis logam yang mempunyai takat lebur yang tinggi seperti keluli karbon, keluli tahan karat dan kuprum.
6. Mengimpal dengan kekutuban terus akan menghasilkan kawasan leburan yang kecil   tetapi penusukan dalam disebabkan pengunaan elektrod berdimeter kecil.

Kekutuban Berbalik (DCEP atau DCRP)

1. Litar kekutuban berbalik  menunjukkan bahagian elektrod adalah positif disebabkan disambung pada punca positif manakala bendakerja disambung kepunca negatif.
2. Aliran elektron pula dari bendakerka kepada elektrod menyebabkan penumpuan haba lebih pada hujung elektrod.
3. Kekutuban berbalik menghasilkan nisbah kepanasan 2/3 pada elektrod tungsten manakala pada bendakerja ialah 1/3.
4. Situasi ini menyebabkan  lebih sesuai mennggunakan elektrod yang berdiameter  besar. tujuanya adalah bagi mengelakkan hujung elektrod tungsten cepat lebur.
5. Logam yang sesuai dikimpal ialah seperti aluminium, keluli tahan karat dan magnesium.
6. Mengimpal dengan kekutuban berbalik akan menghasilkan kawasan leburan yang lebar tetapi penusukan yang  lebih cetek disebabkan oleh penggunaan elektrod berdimeter besar dan arus rendah . Haba juga lebih tetumpu bada bahagian hujung elektrod.

Elektrod

      Elektrod ini diperbuat daripada tungsten tulen atau aloi tungsten disebabkan takat leburnya yang tinggi. Selain itu elektrod jenis aloi  tungsten yang mengandungi 1% - 3% thorium atau zirkonium  mampu meningkatkan aliran elektron  serta keupayaan arus.  Lazimnya elektrod tungsten dibekalkan dalam tiga saiz iaitu berdiameter 1.5mm, 2mm dan 3mm.  Jenis-jenis elektrod tungsten adalah:- 

(i)  - elektrod Tungsten Tulen.

(ii) - Elektrod aloi tungsten:-  

gambar foto: elektrod tungsten

• Jenis thiriated
• Jenis zirconium
• Jenis cerium

       Pemilihan dimeter elektrod adalah berdasarkan faktor pemilihan  arus, besar arus yang digunakan, jenis logam dan juga ketebal logam yang hendak dikimpal.  Untuk menghasilkan kimpalan yang bermutu bentuk hujung elektrod hendaklah betul. Secara umumnya apabila menggunakan arus terus  hujung elektrod yang sesuai digunakan adalah yang ditajamkan hujungnya. Untuk arus ulang alik sesuai menggunakan hujung elektrod yang berhujung bulat.

gambar foto:hujung elektrod tungsten sentiasa tajam

Rod Penambah

     Rod penambah digunakan bagi menguatkan sambungan kimpalan  dengan mengenapkan leburan rod penambah kedalam kawah leburan . Bentuknya adalah sama dengan rod penambah kimpalan oksiasetilena.  secara amnya pemilihan diameter rod penambah hendaklah sama dengan ketebalan bahan kecuali jika logam 

gambar foto : mengasah hujung elektrod tungsten

yang lebih tebal hendaklah dibuat beberapa larian kimpalan. Sifat fiziknya hendaklah sama dengan logam yang hendak dikimpal supaya hasil kimpalan adalah bermutu.  

Gas Pelindung

Gas lengai yang biasa digunakan sebagai gas pelindung  ialah gas argon, helium atau campuran gas argon dan helium. Gas argon digunakan secara lebih meluas kerana ianya lebih murah berbanding gas helium.  Gas argon juga lebih 1.4 kali lebih  berat  dari udara atmosfera manakala gas helium beratnya 0.1 kali berat gan argon dan lebih ringan dari udara.  Sifat gas argon yang lebih berat menyebab ia dapat melindungi kawasan kimpalan dengan lebih mudah  berbanding dengan helium.  sifat-sifat lain gas argon:-

• Gas argon boleh menyeliputi kawasan kimpalan dengan lebih sempurna kerana sifatnya yang lebih berat dari udara atmosfera.
• Tidak membentuk kabus yang menganggu pengelihatan pengimpal.
• Berfungsi sebagai agen pembersihan apabila mengimpal aluminium atau magnesium menggunakan arus ulang alik.
• Mudah memulakan arka dan penghasilan arka adalah lebih lancar dan senyap jika dibandingkan helium
• Kawalan arka adalah lebih mudah dan stabil apabila mengimpal dalam kedudukan  tegak atau atas kepala. Jika kelajuan mengimpal adalah sama zon terkesan haba juga adalah lebih kecil.

        Gas helium kerap digunakan sebagai gas pelindung apabila mengimpal kelajuan tinggi, seperti mengimpal kompenan yang besar, mengimpal menggunakan robot atau mengimpal logam yang mempunyai takat lebur yang tinggi. Voltan arka yang dihasilkan apabila menggunakan gas helium adalah lebih tinggi  manakala arus yang rendah boleh digunakan bagi mendapatkan arka yang sama kuasanya dengan yang sepatutnya tanpa berlaku susutan voltan yang ketara.

     Campuran gas Argon dan helium pula digunakan apabila mengimpal logam yang memerlukan masukan haba yang lebih tinggi.

Kelebihan Kimpalan TIG
Diantara kelebihan kimpalan TIG ialah:-

1. Sambungan kimpalan adalah lebih kuat kerana  dapat merintangi karatan dengan lebih berkesan serta  lebih mulur.
2. Perisai gas memudahkan memulakan serta dapat mengawal arka dengan lebih stabil.
3. Kurang berlaku udara terperangkap (keliangan), tiada pencemaran bahan lakur dan tiada berlaku   sanga teperangkap pada bahagian dalam sambungan.

   

   gambar foto: Hasil kimpalan TIG lebih bersih

4. Sambungan lebih bersih, tiada percikan arka dan tiada sanga pada bahagian sambungan.
5. Gas pelindung tidak berkabus  dan kurang asap semasa  memudahkan jurukimpal   melihat kawasan kimpalan dengan baik  dan 
6. Proses mengimpal adalah lebih cepat dan sesuai mengimpal dalam berbagai kedudukan.
7. Kimpalan yang dihasilkan lebih licin dan tidak memerlukan sebarang proses kekemasan.
8. Kurang berlakunya herotan .

Aksesori kimpalan TIG

1. Pengatur dan Meter Alir

    Terdapat tiga bahagian utama iaitu bahagian pengatur, tolok tekanan silinder dan meter alir.

gambar foto: pengatur meter alir

•  Meter alir berfungsi sebagai tolok pengukur gas bagi kadar tekanan kerja yang diperlukan. 
• Terdapat bacaan pada bahagian luar  tiub kaca manakala  bahagian dalamnya terdapat bebola pelampung yang akan digunakan untuk mementukan aras tekanan kerja yang diperlukan.
•  Bacaan meter akan diambil pada bahagian tengah bebola ata pada bahagian atas bebola.

2.  Hos

Hos digunakan untuk mengalirkan gas dari silinder ke muncung sumpitan. Hos juga digunakan untuk mengalirkan air penyejuk ke sumpitan

3.  Sumpitan (Torch)

   Bahagian-bahagian sumpitan terdiri daripada:-

gambar foto: sumpitan kimpalan TIG

1. Topi (Cap)
2. Kolet (Collet)
3. Badan sumpitan (Torch body)
4. Badan kolet (Collet body
5. Muncung (Nozzel)
6. Elektrod tungsten (Tungsten) dan 
7. Suis

Proses Kimpalan TIG

gambar foto: Asas proses kimpalan TIG

PEMOTONGAN OKSIASETILENA

Prinsip Pemotongan

Pemotongan oksiasetilena menggunakan prinsip pengoksidaan yang terjadi hasil tindak balas antara logam ferus yang diprapanaskan  dan oksigen tulen.  Logam yang akan dipotong akan diprapanas pada suhu 700ºC hingga 900ºC di bawah takat lebur. Suhu yang sesuai boleh dikenalpasti apabila logam berubah  menjadi  warna  merah ceri.  Logam ferus yang  diprapanas mula  dioksidakan  setelah  jet oksigen tulen dipancutkan diatasnya.  Semburan oksigen tulen tersebut akan mengalirkan ferus oksida cair kebahagian bawah potongan.  Kesan ferus oksida yang terlekat bahagian bawah logam yang dipotong dipanggil ferus oksida atau sangga.

Gambarajah  :  Prinsip pemotongan oksiasetilena

Jenis Gas

Bagi mendapatkan haba yang sesuai untuk memotong logam, dua campuran gas iaitu gas oksigen dan asetilena digunakan.  Selain gas asetilena gas bahan api lain yang boleh digunakan bersama oksigen ialah gas butana, gas asli, gas hidrogen,  gas propana dan gas propadiana (Mapp). 

Kelengkapan Pemotongan

Kelengkapan  dan kelengkapan tambahan (aksesori) pemotongan adalah hampir sama dengan kelengkapan kimpalan oksiasetilena.  Perbezan antara kelengkapan memotong dan mengimpal ialah bahagian Sumpitan api (Torch) dan muncung sumpitan api (Tip). 

Sumpitan api pemotong terdiri daripada bahagian badan, tiub oksigen, tiub prapanas, tuil tekanan injap oksigen pemotong, injap kawalan oksigen, injap kawalan asetilena dan kepla sumpitan.

gambar foto: Muncung sumpitan api pemotong yang

telah dipasang pada kepala sumpitan

Muncung Sumpitan api pemotong

Muncung sumpitan api pemotong mempunyai satu orifis jet oksigen pada bahagian tengah serta dikelilingi enam orifis prapanas. Bagi mendapatkan hasil potongan berkualiti, pemilihan saiz muncung sumpitan mestilah sesuai dengan ketebalan logam yang akan dipotong.

Saiz muncung sumpitan api pemotong diukur berdasarkan dimeter orifis jet oksigen.

    

Nyalaan Pemotongan Oksiasetilena

Nyalaan pemotongan  akan  terhasil dengan melaras  injap kawalan  gas asetilena dan injap kawalan oksigen yang terdapat pada badan sumpitan api pemotong.  Tiga jenis nyalaan yang mungkin terhasil semasa melaras injap kawalan ialah nyalaan pengabon, nyalaan pertengahan dan nyalaan pengoksidaan.

 Gambar foto: Nyalaan Pengabon terhasil apabila pelarasan gas asetilena

terlebih dari gas oksigen

Gambar foto: Nyalaan Pertengahan terhasil sekiranya pelarasan

 gas oksigen dan asetilena seimbang

Gambar foto: Nyalaan Pengoksidaan terhasil sekiranya pelarasan 

 gas oksigen terlebih dari gas asetilena

Nyalaan pertengahan sesuai digunakan untuk pemotongan logam dan akan menghasilkan pemotongan yang berkualiti.

Proses Pemotongan

Proses pemotongan dengan mendirisiap kelengkapan pemotongan dan melaras nyalaan pertengahan. Logam yang hendak dipotong hendaklah ditanda garisan panduan pemotongan terlebih dahulu supaya bahagian yang  dipotong  menepati ukuran  yang dihendaki.Selepas proses tandaan selesai tetapkan kedudukan logam  yang akan dipotong.                                                                                                                                   

Proses Prapanas 

Lakukan proses prapanas di bahagian penjuru  permulaan garisan panduan sehingga warna bahagian tersebut berubah menjadi  warna merah ceri.  Tekan tuil jet oksigen tulen  untuk memotong logam                                                        

Pastikan sudut muncung sumpitan api pemotong sentiasa berkedudukan 90º dengan jarak muncung antara 2mm hingga 3mm.  Gerakkan muncung sumpitan di sepanjang garisan panduan pemotongan dengan cara menolak kehadapan, menarik kebelakang atau bergerak dari kanan ke kiri mengikut keadaan kedudukan logam.

    

Lakukan kerja pemotongan sehingga selesai dan bersih hasil potongan dengan membuang ferus oksida yang mungkin terlekat pada bahagian penjuru  bawah logam yang dipotong.  

Nota: Bahagian tepian lurus pada besi bersudut boleh dijadikan sebagai alat panduan meknikal bagi memastikan hasil pemotongan lurus.

Pemotongan Bulat

Pemotongan bulat menggunakan proses pemotongan oksiasetilena  boleh dilakukan secara automatik, semi automatik atau secara manual. untuk pemotong secara manual penggunaan jejari bar boleh digunakan untuk memastikan tepian pemotongan bersegi tepat, muka potongan rata dan dimeter projek adalah sekata. 

Gambar foto: Proses pemotongan bulat

Proses Pemotongan

Gambar foto: Menggerakkan muncung sumpitan
 disepanjang garisan panduan hingga selesai proses pemotongan

• Menanda titik pusat dan  garisan panduan pemotongan menggunakan jangka tolok. 
• Melaras jarak jejari bar berdasarkan dimeter potongan yang dikehandaki
• Melaras nyalaan pertengahan dan meletakkan muncung sumpitan pada pemegang muncung bar jejari. Jarakkan ketinggian antara muncung sumpitan dengan permukaan logam antara 8-10mm. lakukan proses pra panas
• Apabila logam bewarna merah ceri, tekan tuil dengan sudut muncung dicondongkan sedikit kearah garisan panduan pemotongan bertujuan untuk mengelakkan tiupan logam berbalik ke muncung sumpitan api.
• Apabila nyalaan pemotongan menembusi logam, tegakkan dan rendahkan jarak muncung sumpitan api   sehingga jarak antara kon nyalaan dan permukaan logam 2 mm hingga 3 mm.

Gambar foto: Proses pemotongan selesai

Gerakkan muncung sumpitan kebelakang disepanjang garisan panduan pemotongan. Sesuaikan kelajuan pemotongan dengan ketebalan bahan yang dipotong. Potong hingga selesai dan bersihkan hasil potongan.

Hasil Pemotongan yang Berkualiti

Rajah: Ciri pemotongan yang berkualiti

Ciri pemotongan berkualiti

• Penjuru atas bersegi tepat
• Permukaan potongan licin atau hampir licin.
• Penjuru bawah juga bersegi tepat
• Tiada sangga atau jika ada mudah ditanggalkan