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)

KELULI KALIS KARAT (STAINLESS STEEL)

 Pengenalan

Keluli kalis karat merupakan keluli yang paling banyak digunakan dalam industri pembuatan dan industri pembinaan. Ini disebabkan sifat semula jadinya yang tahan kakisan dan  anti karat. Struktur permukaan yang licin amat menarik dan tidak perlu dicat. Antara kelebihanya ialah keluli kalis karat amat sesuai menghasil kan produk yang terdedah kepada persekitaran yang terbuka seperti udara/air masin. 

Gambar foto : Pelbagai  bentuk keluli Kalis karat

     Keluli Kalis Karat merupakan keluli aloi yang mempunyai aloi kromium dan nikel (Tembaga Putih) yang banyak.  Kandungan bahan tersebut telah menyebabkan keluli ini menjadi keluli yang kalis karat, berkeupayaan untuk menahan dari hakisan dan kakisan. Keluli kalis karat biasanya yang mengandungi diantara10-20% chromium sebagai unsur aloi utama (main alloying element) mempunyai nilai yang tinggi kerana kalis kakisan (corrosion resistance). Keluli kalis karat yang mengandungi lebih dari 11% Chromium, adalah lebih 200 kali lebih kalis kakisan dari keluli lembut. 

         Jika nikel ditambah, struktur austenite didalam besi akan distabilkan (stabilized). Struktur Kristal ini akan menjadikan keluli tidak bermagnet (non-magnetic) dan kurang rapuh pada suhu rendah.  Manganese yang ditambah didalam keluli kalis karat adalah untuk mengekalkan struktur austenite didalam keluli, sama seperti nikel 

Nikel (Ni) bersifat anti karat manakala kromium (Cr) akan menentukan sifat kekerasan keluli tersebut.

Pengelasan Keluli Kalis Karat

Keluli kalis karat boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan utama bergantung kepada struktur kristalnya (crystalline structure):

1. Keluli Kalis karat jenis Austenitic, atau siri 200 dan 300
2. Keluli kalis karat jenis Ferritic (Ferritic stainless steel)
3. Keluli kalis karat Martensitic tidak kalis kakisan (non corrosion-resistant)  

PENGUJIAN DAN PEMERIKSAAN KIMPALAN (Bahagian 2)

Ujian Zarah Magnet ( Magnetic Particle Testing - MT)

Ujian zarah magnet merupakan antara kaedah ujian yang dilakukan bagi  mengesan kecacatan yang terjadi pada bahagian atas dan di bawah kumai kimpalan. Antara kecacatan yang dapat dikesan ialah keretakan, keselitan sangga, keliangan dan kurang leburan pada logam ferus.

gambar foto: Ujian MT pada sambungan kimpalan

        Prinsip ujian yang dilakukan ialah dengan mengalirkan arus Ulang Alik (AC) atau arus Terus (DC) ke benda kerja menggunakan prob atau Yorke. Tujuannya adalah untuk menghasilkan medan magnet didalam spesimen yang hendak diuji. Selain dari itu,  blok magnet kekal  (Permanents Magnet) juga boleh digunakan untuk tujuan tersebut.             

Gambarajah: Ganguan medan magnet

       Spesimen ujian yang Feromagnetik boleh dimagnetkan oleh peralatan khas iaitu magnetic Yorke, Prob atau magnet kekal.  Jika spesiment tersebut berlaku tidak keselanjaran, maka ketidak selanjaran tersebut akan menganggu medan magnet yang mengalir melalui spesimen menyebabkan medan magnet bocor.  

Bagaimana Ujian Zarah Magnet berkerja.

Zarah atau serbuk besi halus samada berbentuk kering atau basah akan ditaburkan /spray keatas spesimen yang telah dialirkan magnet akan membentuk medan magnet normal. Jika ada ketidak selanjaran di sebabkan oleh kecacatan kimpal seperti keretakan akan menyebabkan zarah halus tersebut tertarik kepada medan magnet yang terbocor.  Zarah halus tersebut akan berkumpul untuk membentuk secara terus seperti kecacatan yang terjadi. Rujuk gambarajah 

Gambarajah :Zarah halus besi berkumpul pada bahagian keretakan

Prinsip Sifat Magnetik

Prinsip sifat magnetik ialah situasi atom yang akan berkumpul sebagai domain magnetik. Setiap domain adalan mempunyai haluan yang dikenali sebagai khutub utara dan khutub selatanya sendiri.

Kedudukan Domain

Domain yang diletakkan secara rawak adalah bahan yang tidak bermagnet (Rajah a). Domain yang selari dalam medan magnet sedia ada pula  adalah bahan yang bermagnet.  (Rajah b). 

 

Rajah a : Domain bahan tidak bermagnet

Rajah b : Domain bahan Bermagnet

Konsep Kemagnetan (Magnetism)

Definisi sifat kemagnetan adalah dimana satu fenomena bahan tertentu yang menarik bahan lain seperti kepingan besi kepada dirinya sendiri. keupayaan bahan tertentu menarik atau menolak bahan tertentu adalah akibat dari kongifurasi atom.

Gambarajah: Sifat kemagnetan

Medan magnet (Magnetic Force)

     Garisan daya magnet akan membentuk garisan melengkung medan magnet (Magnetic force) seperti yang ditunjukkan dalam gambarajah. Setiap magnet  yang domain dan  kongifurasi atomnya yang selari maka pada  bahagian hujungnya  akan membentuk khutub utara dan khutub  selatan. Jika pertembungan khutub yang sama ianya akan menolak manakala jika bertembung khutub yang berbeza sifatnya ialah akan menarik. Garisan medan magnet ini akan sentiasa berada dalam situasi selari selagi tiada ganguan. Situasi ini digunakan untuk menguji sambungan kimpalan yang mempunyai sifat kemagnetan (magnetism) samada terdapat kecacatan didalamya atau tidak.

Bentuk lain magnet

Terdapat juga magnet kekal yang berbentuk seperti bar,  tapak kuda atau magnet berbentuk gegelang 

 Ciri-ciri bahan    

Kemagnetan bahan dapat diklasifikasikan kepada tiga kumpulan yang utama iaitu:

1. Diamegnetic - Kecenderungan kecil dan negative terhadap medan magnet. Contohnya seperti kuprum, titanium, perak, emas, air, gas dan kebanyakan dari bukan logam.
2. Paramegnetic - Kerentanannya kecil dan bersifat posotive kepada magnet. Contohnya  seperti Aluminium, magnesium, Austenitic stainless steel, molybdenum, lythium, oxygen dan tantalum.
3. Feromegnetic - Kerentananya besar dan positif kepada kemagnetan. Daya tarikan yang kuat kepada medan magnet. Sifat kemagnetanya adalah kekal. Contohnya seperti Besi (Iron),  Nikel dan Colbat .                    

Kebocoran aliran magnet  (Flux leakage)

kebocoran aliran magnet terjadi akibat dari kebolehtelapan atau berlakunya perubahan kepada sifat metalurgi  bahan. Kebocoran aliran magnet  akan menyebabkan medan magnet terganggu dan mewujudkan perubahan pada garisan medan megnetnya, rujuk rajah kebocoran aliran magnet / kebocoran fluk

rajah: Kejadian kebocoran fluk

       Rajah ini akan membantu anda memahami bagaimana situasi ini dapat memberi gambaran sebenar apabila melakukan ujian zarah magnet (Magnetic Particle Test) pada sambungan kimpalan.

        Jika tiada kecacatan,  maka aliran medan magnetnya adalah selari manakala jika terdapat kecacatan maka  medan magnetnya akan terganggu seolah terbentuk khutub utara dan khutub selatan antaranya.  

Jika fenomena ini terjadi, samada serbuk besi halus kering  atau black oxid basah yang diaplikasikan di permukaanya, maka ianya  akan berkumpul mengikut bentuk kecacatan yang berlaku.

gambarajah: zarah magnet tekumpul pada bahagian kecacatan

Pemagnetan magnet Kekal

• Aliran magnet hanya dalam  spesimen
• Hanya menghasilkan magnet membujur
• Keupayaanya berdasar keupayaan magnet itu sendiri. tidak boleh berubah
• Sifat magnet adalah kekal dan tidan berubah
• Sesuai mengesan kecacatan dibawah permukaan.
  
  

Gambarajah:Kaedah ujian zarah magnet

  Magnetic Yoke 

   Magnetic yoke merupakan alat yang berfungsi         mengalirkan aliran magnet bagi menghasilkan medan   magnet pada "kupon"  atau spesimen yang   hendak diuji. Arus yang digunakan samada Arus Ulang   Alik (AC) atau arus terus (DC). Magnetic yoke yang  menggunakan arus Ulang Alik  (AC)  menghasilkan aliran   penusukan yang cetek berbanding megnetic yoke yang   menggunakan Arus Terus (DC). Sebelum dilakukan ujian, magnetic yoke perlulah diuji tahap kekuatanya dengan menggunakan blok ujian. Rujuk gambarajah.

 

AC electromagnetic Yoke 

DC eletromagnetic Yoke

Medan magnet boleh dihasilkan dalam spesimen samada dalam bentuk membujur atau membulat. Keadaan medan magnet boleh ditentukan berdasarkan kaedah yang digunakan untuk  memagnetkan spesimen. Medan magnet membujur mempunyai garis daya magnet yang selari dengan paksi bahagian tersebut. Medan magnet bulat pula daya magnet yang berjalan mengelilingi bahagian spesimen.

Antara kaedah ujian zarah magnet menggunakan aliran magnet gegelangan

                Dua Jenis Zarah magnet ialah:

Gambar: Contras paint dan wet Black oxid/Black ink

1. Zarah magnet Kering (Dry magnetic Particle)
2. Zarah magnet basah (Wet magnetic Particle)

Zarah magnet kering

Zarah magnet kering  dibekalkan dalam pelbagai variasi warna. Warna yang menghasilkan kontras yang tinggi terhadap latar belakang amat sesuai dan berkesan digunakan untuk ujian zarah magnet.

Kecacatan yang ada akan kelihatan lebih jelas.

Zarah magnet kering boleh dilihat dengan jelas

dalam cahaya terang/cahaya lampu putih.Zarah magnet kering  dibekalkan dalam pelbagai variasi warna. Warna yang menghasilkan kontras yang tinggi terhadap latar belakang amat sesuai dan berkesan digunakan untuk ujian zarah magnet.

Rajah: Contoh Zarah Magnet basah jenis gelap

Zarah magnet basah

Zarah magnet basah pula mudah kelihatan atau pendafluor. Zarah pendafluor boleh dilihat dengan jelas dalam cahaya yang malap tau gelap.

Rajah: Zarah magnet basah pendafluor

                                        Teknik Melakukan Ujian Zarah magnet

1. Membersih permukaan Kupon/spesimen ujian
2. Menyapukan/menyemburkan lapisan nipis kontras putih (White contras) pada bahagian permukaan yang diuji
3. Apabila cat kontras kering, letakkan magnetic yoke secara melintang pada kedudukan 90ᵒ ke paksi kimpalan
4. Sapu/semburkan dakwat hitam (Black ink/Wet magnetic particle)
5. Mentafsir kawasan ujian/memerhati secara visual untuk mengesan jika ada kecacatan "keretakan membujur" 
6. Memutarkan kedudukan magnetic  yoke kearah membujur untuk melihat kecacatan keretakan melintang 
7. Mentafsir kawasan ujian/memerhati secara visual untuk mengesan jika ada kecacatan   "keretakan melintang" 
8. Membersihkan semula (Kupon) spesimen ujian.

Gambar :Melakukan Ujian Zarah Magnet

Mentafsirkan Petunjuk

Selepas menghasilkan medan magnet pada spesimen, tanda-tanda yang terbentuk mestilah ditafsirkan. Proses ini memerlukan penelitian pemeriksa  bagi memastikan petunjuk yang berkaitan atau yang tidak berkaitan.Imej dari gambarajah berikut adalah contoh petunjuk yang dihasilkan dari ujian tersebut

Kelebihan Ujian Zarah Magnet

1. Boleh mengesan kecacatan kimpalan  di bawah permukaan kumai dengan berkesan.
2. Proses ujian dilakukan adalah lebih cepat disebabkan tiadanya masa menunggu/sela masa (duel time)
3. Pembersihan permukaan bahagian diuji adalan pada tahap minima.
4. Tidak memerlukan operator yang berkrmahiran tinggi.
5. Tidak mendatangkan keadaan berbahaya kepada pengendali dan persekitaranya
6. Kos kendalian adalah rendah,
7. Boleh menggunakan magnet kekal jika tiada sumber bekalan elektrik
8. Mudah alih, sesuai untuk melakukan ujian dalam pelbagai kedudukan dan lokasi

Contoh hasil ujian

Contoh spesimen selepas ujian menunjukkan terdapat keretakan membujur pada permukaan kumai kimpalan

Penyahmagnetan

Spesimen yang telah dilakukan ujian zarah magnet perlulah dinyahkan magnet  yang tersisa supaya spesimen tersebut tidak menganggu penghasilan pembuatan kompenan yang berikutnya. Antara sebab lain juga dikhuatiri menggangu kerja kimpalan seterusnya. Sisa magnet juga akan menganggu tolok pengukuran yang sensitif pada magnet  termasuk dalam operasi pemesinan. Zarah yang terurai dari pelelas akan melekat pada permukaan kompenan yang akan menganggu dan meningkatkan daya haus pada kompenan kenderaan, gear atau galas bebola.

Tindakan Penyahmagnetan.

Penyahmagnetan dilakukan dengan medan magnet  sisa diterbalikkan dan dikurangkan.  Proses ini akan mengubah aliran domain magnet hingga mengurangkan kekuatan sisa magnet ketahap boleh diterima. Kaedah yang boleh dilakukan adalah dengan memagnetkan secara sambil lalu magnetic yoke di atas permukaan spesimen dari pelbagaikan arah dan sudut secara melintang dan membujur  beberapa kali. 

Rajah: Prinsip Memagnetan dan Menyahmagnetan

Bagi kompenan kecil, untuk tujuan  pengnyahmagnetan bolehlah  dilakukan menggunakan Unit Nyah Magnet. Bagi memastikan kompenan telah dinyahmagnetkan, tolok khas digunakan untuk mengukur tahap baki sisa magnet yang ada. Rujuk rajah.

Gambar :Demagnetization Unit

Mengukur sisa magnet

Laporan Ujian.

Dapatan dari ujian yang dilakukan hendaklah didokumentasikan sebagai dokumen laporan untuk tujuan  rujukan kepada pihak yang berkepentingan.

Rajah : Contoh laporan plat sambungan temu bahagian root  view

Rajah : Contoh laporan plat sambungan temu bahagian cap view