article kajian kimpalan

SPE 4602 Teknologi pembuatan (CHONG SEIL MUN)

1

Isi Kandungan

1. Ringkasan

2. Tajuk: Kajian Kimpalan ( Metallurgy of Welding)

2.1 Pengenalan

2.2 Apakah itu kajian kimpalan ?

2.3 Mengapakah terhasilnya kecacatan dalam proses kimpalan ?

2.4 Apakah jenis-jenis kecacatan dalam proses kimpalan ?

2.5 Bagaimanakah menguji mutu kimpalan ?

2.6. Bagaimanakah mengelakkan kecacatan dalam proses kimpalan?

3. Perbincangan

4．Kesimpulan

5. Bibliografi

6. Rangka Soalan


2

1.0 Ringkasan

Folio ini dihasilkan untuk membincangkan topik-topik yang berkaitan dengan

kajian kimpalan. Folio ini merangkumi topik-topik seperti definisi kajian

kimpalan, sebab-sebab memerlukan kajian kimpalan, jenis-jenis kecacatan

yang dapat diuji, faktor-faktor terjadinya kecacatan, kaedah menguji mutu

kimpalan dan jenis ujian yang digunakan untuk menentukan kualiti kimpalan.

Isi kandungan ini amat bersesuaian dengan pelajar atau pengimpal yang

pernah atau akan mempelajari subjek kimpalan. Pengetahuan yang baru dan

panduan dalam folio ini dapat memberi ilmu yang baru kepada pembaca.


3

Tajuk : Kajian Kimpalan ( Metallurgy of Welding)

2.1 Pengenalan

Kimpalan ialah proses penyambungan kekal bagi bahan logam dan bukan logam

dengan menggunakan haba atau tekanan. Terdapat lebih daripada 50 jenis proses

kimpalan, contohnya kimpalan arka, kimpalan gas bahan api oksi, kimpalan rintangan,

kimpalan geseran, kimpalan sejuk dan sebagainya.

Proses kimpalan menyebabkan benda kerja melebur dan melakur bersama di kawasan

atau permukaan sambungan. Namun, kimpalan yang dihasilkan,terutamanya yang

digunakan pada komponen boleh mendedahkan pengguna atau pekerja kepada bahaya

seperti dandang, loji nuklear dan lain-lain.

Oleh sebab itu, kajian kimpalan perlukan dijalankan dan ia adalah sangat penting

untuk menjamin keselamatan manusia dan mutu hasilan.

2.2 Apakah itu kajian kimpalan ?

Kimpalan adalah satu proses pencantuman sesuatu bahan dengan bahan yang lain

dengan menggunakan suatu bahan khas, contohnya logam atau termoplastik. Proses

pengimpalan ini melibatkan pencairan sesuatu jenis logam tersebut untuk

menjadikannya sebagai pengikat di antara sesuatu struktur dengan struktur yang lain.

http://ms.wikipedia.org/wiki/Logam

http://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Termoplastik&action=edit&redlink=1

http://ms.wikipedia.org/wiki/Fail:GMAW.welding.af.ncs.jpg


4

Teknik tekanan atau haba di gunakan untuk menghasilkan kimpalan tersebut.

Sungguhpun ia sering merupakan proses pengilangan, kimpalan boleh dilakukan

dipersekitaran yang berbeza, termasuk kawasan terbuka, bawah air dan di angkasa

lepas.

Kajian kimpalan merupakan suatu kajian yang sainstifik (termasuk menguji kaedah,

pengekstrakan, struktur dan sifat) yang diperlukan untuk menguji sifat atau komponen

pada kimpalan untuk memastikan kimpal yang dihasilkan dapat berfungsi. Selain

memastikan mutu kimpalan, kajian kimpalan menguji punca kecacatan yang wujud

pada kimpalan dan mencari penyelesaiannya.

2.3 Mengapakah terhasilnya kecacatan dalam proses kimpakan ?

Kecacatan kimpalan mungkin berlaku dalam kebanyakkan kerja kimpalan. Kecacatan

dan ketidaksempurnaan terjadi disebabkan oleh factor-faktor berikut:

1. Pekerja menebuk lubang yang sepatutnya digerudi atau menggunakan punca haba

penusukan yang kuat ke atas satu sudut V sempit yang berterusan menyebabkan

retakan di dalam lapisan akar. Ini berpunca daripada nisbah dalam kepada lebar.

2. Pekerja menggunakan proses yang tidak betul, contohnya penggunaan arus atau

gas perisai yang tidak betul, penggunaan logam kimpal yang berlebihan dan

lain-lain.

3. Interaksi logam kimpal yang mempunyai kecacatan di dalam plat induk iaitu

pelapisan dan bendasing seperti fosforus, sulfur, silikat dan lain-lain yang akan

mewujudkan zon yang rapuh dan lemah atau koyakan lamella.

4. Struktur perlogaman yang tidak elok dari segi saiz butiran dan

kekerasan.Rangkuman yang tidak diingini seperti oksida tungsten dan jermang

khususnya hidrogen kerana ia merupakan punca utama berlaku keretakan di dalam

keluli.

http://ms.wikipedia.org/wiki/Tekanan

http://ms.wikipedia.org/wiki/Haba


5

5. Bentuk dan saiz kimpalan yang tidak diingini kerana tambahan dan profil yang

kurang memuaskan.

6. Persediaan sisi dan pemasangan yang salah menyebabkan ketakcapaian dan

kekurangan lakuran, keretakan dan lain-lain.

7. Penyeliaan yang lalai menghasilkan mutu kerja yang kurang memuaskan dan

berlaku cetusan arka sesat, tanda-tanda peralatan, potongan bawah, rangkuman,

hasil kemasan yang buruk, kekurangan lakuran dan penusukan dan bentuk

kimpalan yang boleh mengurangkan hayat lesu dan kekurangan sambungan.

8. Rekabentuk yang tidak elok menimbulkan masalah semasa membuat kimpalan

dan pemeriksaan , terutamanya di penjuru yang sukar dicapai.

9. Penggunaan bahan yang mempunyai keboleh kimpalan yang tidak mulur takuk

juga membawa masalah.

2.4 Apakah jenis-jenis kecacatan dalam proses kimpalan ?

Jenis-jenis kecacatan yang lazimnya ditemui di dalam kerja-kerja kimpalan

disenaraikan seperti di bawah ;

a) Retak

Retak adalah salah satu daripada jenis kecacatan yang sangat serius dan merbahaya.

Retak berlaku terutamanya bilamana terdapat tegasan pada kawasan kimpalan

tersebut. Retak boleh berlaku secara memanjang atau melintang, di permukaan atau di

dalam kimpalan pada kawasan sambungan. Lazimnya retak boleh berlaku sekiranya


6

teknik mengimpal yang digunakan adalah tidak betul untuk sesuatu keadaan kimpalan

dan bahan. Memberikan haba yang berlebihan atau sambungan yang menyejuk terlalu

cepat selalunya akan cepat atau mudah akan menyebabkan terjadinya retak.

b) Keliangan (Porosity)

Keliangan berlaku akibat daripada wujudnya gas-gas di dalam kawasan kimpalan.

Keliangan selalunya terjadi di kawasan sambungan tidak dibersihkan dengan

sempurna. Ia juga boleh berlaku apabila perlindungan yang diberikan oleh gas

pelindung tidak mencukupi semasa kimpalan dilakukan.

c) Rangkuman (Inclusion)

Rangkuman ialah satui jenis kecacatan yang akan menyebabkan sambungan kimpalan

menjadi tidak kuat. Ianya berlaku bilamana bahan pepejal terangkum di dalam logam

kimpalan. Habuk, butiran seramik atau jermang (slag) merupakan bahan-bahan

bendasing yang lazimnya terangkum di dalam logam kimpalan.

d) Lakuran tidak cukup (Lack Of fusion)

Kekuatan yang sempurna seperti semestinya pada sesuatu sambungan yang dikimpal

tidak tercapai sekiranya tidak terjadi 100% pelakuran di sepanjang sambungan

tersebut. Penembusan haba yang kurang menyebabkan terjadinya lakuran yang tidak

cukup. Dalamnya penembusan bergantung kepada jenis sambungan . Sekiranya jenis

sambungan yang digunakan tidak sesuai maka masalah lakuran yang tidak cukup ini

akan timbul.


7

e) Makan Bawah (Under Cut)

Sesuatu kimpalan dikatakan makan bawah apabila sebahagian daripada sambungan

yang telah disambungkan tidak diisi sepenuhnya oleh logam pengisi. Ianya lazim

berlaku kerana kawalan ke atas elektrod atau pemegang kimpalan yang tidak baik

seperti menggunakan kelajuan dan sudut yang salah. Makan bawah juga boleh berlaku

sekiranya haba yang dikenakan adalah terlalu tinggi untuk sesuatu keadaan kimpalan.

Kecacatan pada batas kimpal atau permukaan benda kerja:

Benda kerja yang mengalami herotan melebihi 5 daripada keduduakan asal

maka rupabentuk sambungan itu dianggap gagal. Contohnya:

1. Pecutan longitud

2. Pecutan Melintang

3. Herotan sudut 4. Kelendingan


8

2.5 Bagaimanakah menguji mutu kimpalan ?

Terdapat beberapa cara menguji dan menentukan mutu bagi sesuatu sambungan

kimpal. Terdapat beberapa jenis ujian dan prosedur ujian telah dipiawaikan daripada

organisasi seperti American Welding Society, British Standard Institution dan

lain-lain. Ujian boleh dilakukan secara musnah atau tanpa musnah.

Ujian Tanpa Musnah:

1. Pemeriksaan Pandang (Visual)

2. Ujian Zarah Magnet

3. Ujian Penyerapan Cecair

4. Ujian Ultrabunyi

5. Ujian Radiografi

Ujian Musnah:

1. Ujian Lenturan

2. Ujian Hentaman

3. Ujian Tegangan

4. Ujian Kekerasan

5. Ujian punaran

Beberapa contoh ujian yang dijalankan untuk mengesan kecacatan pada kimpalan:

(a) Ujian Radiografi

Ujian ini menggunakan punca sinaran yang dipancar kepada filem menerusi benda

kerja. Sebarang keretakan atau kecacatan pada kimpalan akan kelihatan pada

filem. Satu kelemahan pada teknik ini adalah apabila keretakan atau keliangan

menegak dan selari dengan arah pancaran. Imej yang ditunjukkan oleh filem

hanyalah keratan rentas atau garispusat lubang sedangkan panjang sebenar


9

kecacatan tidak dapat ditunjukkan.

(b) Ujian Ultrabunyi

Satu kaedah lain yang lebih baik adalah menggunakan ultrasonik.

Kaedah ini menggunakan gelombang bunyi yang dipancarkan melalui benda kerja.

Gelombang yang dibalikkan dikesan dalam bentuk plot isyarat gelombang. Kaedah ini

adalah pantas dan peralatan yang digunakan mudahalih.

(c) Pemeriksaan Permukaan

Pemeriksaan permukaan adalah untuk memeriksa keujudan keretakan dan kecacatan

permukaan kimpalan.

Terdapat dua kaedah yang digunakan iaitu ；


10

1. pewarna (dye penetrant method) yang ditaburkan di atas permukaan kimpalan.

Menerusi cara ini, keretakan akan dapat dilihat dengan mata kasar.

2. serbuk magnet (magnetic particle method). Benda kerja dikenakan medan magnet

dan serbuk logam atau besi ditaburkan. Pada tempat yang retak atau ujudnya

keliangan, aliran serbuk magnet akan kelihatan cacat atau terputus.

(d) Ujian Penyerapan Cecair

Ujian ini hanya boleh mengesan kecacatan seperti retak, keliangan dan pelakuran

tidak sempurna yang terdapat dipermukaan sahaja. Permukaan yang hendak diuji

tidak boleh mempunyai debu kotoran, cat, minyak dan lain-lain lapisan atau salutan.

Ujian ini sesuai digunakan untuk logam ferus, ligam bukan ferus, kaca dan plastik.


11

(e) Ujian Lenturan

Ujian ini digunakan untuk menentukan beberapa sifat kimpal seperti kemuluran dan

kekuatan ketegangan. Ujian ini dilakukan pada bahagian muka kimpal atau umbi

kimpal.

(f) Ujian Tegangan

Ujian ini digunakan untuk menentukan kekuatan tegangan dan kemuluran bagi

sesuatu kimpal. Spesimen ujian boleh dijadikan plat atau berbentuk bulat. Ujian ini

boleh dilakukan ke atas batang paip.


12

2.6. Bagaimanakah mengelakkan kecacatan dalam proses kimpalan?

Secara umumnya, terdapat beberapa cara untuk mendapat hasil kimpalan yang

sempurna dan baik :

1. logam hendaklah bersih

2. saiz muncung sumpitan hendaklah sesuai dan bersih

3. kelajuan mengimpal hendaklah sentiasa stabil / seimbang

4. tekanan gas oksigen dan gas asetilena mestilah betul dan seimbang

5. jenis bahan / logam yang hendak dikimpal

6. sudut muncung sumpitan ketika mengimpal

7. keadaan permukaan muncung sumpitan hendaklah sentiasa bersih

8. ketebalan logam yang hendak dikimpal

9. jarak nyalaan pra-panas ( sumpitan ) dengan logam asas

Jenis-jenis kecacatan dan cara mengatasinya :

a. Kurang penembusan (Lack of penetration)

1. muka punca dan jarak punca mestilah diantara 1.5 mm – 2.0 mm

2. sudut vee yang betul adalah diantara 60 – 70 darjah

3. liang muncung hendaklah mengikut saiz ketebalan logam yang hendak

dikimpal

4. perjalanan mengimpal hendaklah sederhana, jangan terlalu cepat atau

terlalu perlahan

5.jarak diantara muncung sumpitan dengan logam asas ialah 2 mm – 3 mm

b. lakuran yang tidak lengkap (Lack of fusion)

1. gunakan liang muncung sumpitan yang betul mengikut ketebalan logam

yang hendak dikimpal

2. sudut mengimpal adalah diantara 60 – 70 darjah, manakala sudut rod


13

penambah adalah diantara 30 – 40 darjah

3. kelajuan mengimpal mestilah sederhana , tidak terlalu cepat dan tidak

terlalu lambat

4. gunakan rod penambah yang sesuai dengan ketebalan logam yang

dikimpal

5. cairkan logam asas terlebih dahulu dan kemudian masukkan rod

penambah ditengah-tengah lopak kimpal ( kolah cairan )

c. rupa permukaan yang buruk (Poor apparence)

1. kelajuan mengimpal mestilah sederhana

2. jarak muncung sumpitan dengan logam asas hendaklah diantara 2-3 mm

3. laraskan nyalaan mengikut logam yang hendak dikimpal

4. gunakan liang muncung sumpitan mengikut ketebalan logam yang hendak

dikimpal

6. bersihkan permukaan logam asas terlebih dahulu sebelum mengimpal.

d. potong bawah (under cut )

1. sudut mengimpal yang betul adalah diantara 60 – 70 darjah

2. sejukkan logam asas terlebih dahulu jika logam asas terlalu panas

3. kawal nyalaan supaya kawah/anduh kimpal tidak terlalu besar dan lebar

4. saiz liang muncung sumpitan hendaklah mengikut ketebalan logam

5. stabilkan pergerakan mengimpal dan rod penambah。

e. keliangan (porosity)

1. bersihkan permukaan logam terlebih dahulu sebelum mengimpal

2. jangan sentuh anduh kimpal semasa mengimpal. Kawal jarak antara

hujung muncung sumpitan api dengan bendakerja


14

3. laraskan nyalaan yang sesuai bagi setiap logam yang hendak dikimpal

4. gunakan saiz liang sumpitan yang betul sesuai dengan ketebalan logam

bagi mengelak daripada lampau panas。

f. keretakan dalam kimpal (cracks in weld)

1. persediaan sambungan mestilah betul dari segi sudut kandungan, sudut

serongan, jarak punca, muka punca dan lain-lain

2. logam yang memerlukan pra-panas seperti besi tuangan, hendaklah di pra-

panas terlebih dahulu dengan sempurna sebelum dikimpal

3. perbaiki dahulu semua kecacatan yang terdapat pada kimpalan terdahulu

sebelum mengimpalnya semula.


15

3．Perbincangan

Teknologi Kimpalan adalah penting dalam dunia sekarang, terutamanya

dalam sektor industri. Setiap kilang perbuatan berusaha menggunakan

teknologi baru untuk mempercepatkan dan membaiki proses. Oleh sebab itu,

kajian kimpalan amat diperlukan untuk mencapai kejayaan dalam dunia

industri. Syarikat atau kilang perlu melaksanakan program penyelidikan dan

pembangunan sebab sector pemasangan telah menjadi satu aspek pembuatan

yang semakin penting

Oleh sebab itu, aspek rekabentuk kimpalan perlu diambil perhatian dengan

mengambil kira pemilihan bahan, jenis sambungan lokasi kimpalan dan

menentukan taburan. Kawalan mutu diperlukan untuk menjamin

kesempurnaan kimpalan dan keselamatan pengguna. Dalam kajian kimpalan,

usaha dan penyelidikan berterusan amat diperlukan untuk Negara kita menuju

ke era yang baru ini.


16

4．Kesimpulan

Kajian kimpalan meliputi pengetahuan mengenai rekabentuk dan fungsi kimpalan,

struktur dan sifat kimpalan. Pengetahuan dan pengalaman memeriksa dan menguji

kimpal yang telah buat adalah penting untuk memastikan bahawa kimpal yang dibuat

itu kuat dan selamat digunakan delam suatu tempat atau suatu tempat. Ini akan

mengelakkan kemalangan yang ngeri akibat kecuaian dan kelalaian pengimpal.

Kesemua sambungan-sambungan kimpalan patut diuji untuk memastikan

kekuatan,ketahanan dan kebocoran. Sambungan kimpalan yang telah dikimpal pada

logam asas sebenarnya mempunyai lebih kekuatan daripada logam asas itu sendiri.

Dalam hal ini kita patutlah mengetahui dan mencari sebab-sebab kecacatan dan cara

mengatasinya.


17

5. Bibliografi

1. Zainal AbidinAhmad. (1998). Proses Pembuatan Jilid II.

Johor .Universiti Teknologi Malaysia.

2. Teh Ser Kok. (1989). Teknologi Kimpalan danFabrikasi Logam.

Fajar Bakti.

3. Masnawi Bin Md Yusof, Mohd Noor Shah Bin Mohd & Nawawi

Mohd.Jan. (2008 ). Kimpalan Gas.Kuala Lumpur. Dewan Bahasa

Dan Pustaka.

4. Dahari Bin Surid, Tuan Mohamad Zaidi Bin Tuan Soh & Md. Sukri

Bin Yasin.(2008). Kimpalan Arka. Kuala Lumpur. Dewan Bahasa

Dan Pustaka.

5. http://en.wikipedia.org/wiki/Welding

6. http://www1.gantep.edu.tr/~oyilmaz/Lecture%20Notes/ME%20473/W

elding%20Metallurgy%20Part%20I.pdf

7. http://ms.wikipedia.org/wiki/Kimpalan

8. www.toolingu.com/definition.html

9. http://www.laserplasticwelding.com/what-factors-contribute-to-weld-q

uality

10. http://www.fkm.utm.my/~kasim/mech/smj3533/lecture8.pdf

11. http://www.kobelco.co.jp/english/welding/events/files/2011ABC.pdf

http://www1.gantep.edu.tr/~oyilmaz/Lecture%20Notes/ME%20473/Welding%20Metallurgy%20Part%20I.pdf

http://www1.gantep.edu.tr/~oyilmaz/Lecture%20Notes/ME%20473/Welding%20Metallurgy%20Part%20I.pdf

http://ms.wikipedia.org/wiki/Kimpalan

http://www.laserplasticwelding.com/what-factors-contribute-to-weld-quality

http://www.laserplasticwelding.com/what-factors-contribute-to-weld-quality

http://www.fkm.utm.my/~kasim/mech/smj3533/lecture8.pdf

http://www.kobelco.co.jp/english/welding/events/files/2011ABC.pdf

article kajian kimpalan

Documents