BAB SEMBILAN ( 9 )KIMPALAN ARKA

Disediakan oleh :Hasnul Munawar Bin Ghani

Politeknik Johor BahruJabatan Kejuruteraan Mekanikal

9.1 Mesin Kimpalan Arka

Mesin kimpalan arka adalah merupakan sebuah alatubah perendah iaitu ia mengubah dari voltan rendah tetapi menghasilkan arus yang tinggi untuk menerbitkan arka bagi kegunaan mengimpal. Dilengkapi dengan kabel bumi ke meja kerja.

9.2 Fungsi Alat Pengubah

Alat pengubah adalah komponen yang terdapat pada sebuah mesin kimpalan arka yang berfungsi untuk mengurangkan voltan dan meninggikan arus bagi menerbitkan arka untuk tujuan kerja mengimpal. Alat ubah ini dikenali sebagai alatubah perendah.

9.3 Komponen-komponen Asas Dalam Sesebuah Mesin Kimpalan Arka Adalah Terdiri

Daripada:

Alatubah Kabel bumi Kabel elektrod Pemegang elektrod Bekalan kuasa

9.4 Jenis-jenis Mesin Kimpalan Arka

Terdapat 5 jenis mesin kimpalan arka Jenis ‘rectifier(DC) Jenis alatubah(AC) Jenis kombinasi AC/DC Jenis pacuan enjin. (Petrol atau disel) Jenis pacuan motor elektrik. (Janakuasa)

9.4.1 Jenis ‘Rectifier’ (DC)

Mesin kimpalan arka jenis ‘rectifier (DC) digunakan kerana ianya mempunyai dua pilihan aliran arus iaitu arus kekutuban berbalik dan arus terus kekutuban lurus.

Punca positif disambungkan kepada elektrod maka ia adalah kekutuban berbalik.

Punca negatif disambungkan kepada elektrod maka ia adalah kekutuban lurus.

Kelemahan ‘Rectifier’

Kelemahan: Menghasilkan ‘semburan arka’ Arka tidak begitu stabil berbanding jenis

janakuasa Tiada pilihan untuk ciri-ciri arka.

9.4.2 Jenis Arus Ulangalik

Mesin kimpalan arka arus ulangalik (AC) digunakan adalah kerana ianya menghasilkan arka yang lebih stabil dan tiada berlaku ‘semburan arka’ dengan penembusan yang sederhana dan senyap.

Kelemahan Arus Ulangalik

kelemahan: Mengimpal ke atas logam tertentu dan

penggunaan yang terhad. Tidak semua elektrod boleh digunakan. Mampu beroperasi pada ampier yang

tinggi.

9.4.3 Jenis Gabungan/Kombinasi AC/DC

Mesin jenis ini boleh menggunakan kedua-dua jenis arus. Ianya perlu apabila mengimpal logam tertentu dengan arus yang tertentu. Mempunyai pengunaan yang meluas. Boleh digunakan ke atas digunakan ke atas banyak jenis keluli dan kedudukan mengimpal.

Kelemahan AC/DC

Kelemahan: Kos yang agak tinggi. Berlaku ‘semburan arka’ pada

sesetengah sambungan

9.4.4 Jenis Pacuan Enjin Petrol/Disel(Arus Terus Atau Arus Ulangalik)

Mesin ini boleh digunakan dikawasan yang tiada bekalan elektrik. Boleh membekalkan sama ada arus ulangalik atau arus terus.

Kelemahan Pacuan Enjin Petrol/Disel

Kelemahan: Modal yang besar dan penyelenggaran

yang tinggi. Modal tinggi Bising Kos penyelenggaran tinggi Semburan arka Memerlukan bahanapi

9.4.5 Jenis Pacuan Motor

Mesin kimpal arka jenis ini menghasilkan arus terus. Menghasilkan dua pilihan arus terus. Iaitu kekutuban berbalik.

Kelemahan Pacuan Motor

Kelemahan: Terdapat semburan arka Penyelenggaran yang tinggi. Ianya

menggunakan beberus karbon dan perlu ditukar pada tempoh tertentu.

9.5 Kekutubuan Mesin Kimpalan Arka

9.5.1 Ter dapat dua jenis kekutuban mesin kimpalan arka:

Arus terus kekutuban berbalik(kebel elektrod dipasang pada punca positif)

Arus terus kekutuban lurus(kebel elektrod dipasang pada punca negatif)

9.5.2 Ciri-ciri Kekutuban:

ARUS TERUS KEKUTUBAN BERBALIK

ARUS TERUS KEKUTUBAN LURUS

Kadar kecairan elektrod yang lebih cepat.

Ketelusan yang cetek.

Kelajuan kimpal yang lebih pantas diperlukan.

Kadar kecairan elektrod yang lambat

Ketelusan yang dalam

Kelajuan yang sederhana

9.6 Teknik Dalam Mengimpal Arka

TEKNIK SERET TENIK ANGKAT

Menggunakan teknik ini boleh dilakukan dengan elektrod jenis ‘hujung cawan’(deep cup) dimana hujung logam tidak bersentuh dengan bendakerja kerana hujung bahan lakur membentuk seperti cawan.Oleh itu jarak sentiasa kekal pada ketinggian yang sama dan menghasilkan kumai yang cantik dan kemas.

Menggunakan teknik ini elektrod diangkat pada jarak lebih kurang 1/8 inci dari permukaan bendakerja ketika arka dihidupkan sehingga selesai mengimpal.Teknik ini hendaklah digunakan apa mengimpal dengan elektrod biasa yang bukan jenis ‘deep cup’.

BAHAGIAN-BAHAGIAN KIMPALAN ARKA

9.6.2 Kesan Jarak Arka,sudut Arka Dan Kelajuan Arka Ke Atas

Hasil Kimpalan. Jarak arka Jarak antara hujung teras logam elektrod dengan permukaan

bendakerja.Dimana arka yang diterbitkan akan dapat dikekalkan pada jarak ini.Jarak arka yang terlalu tinggi akan menyebabkan kumai tidak cantik dan juga ketelusan yang kurang.Jarak arka ialah antara 5.0mm hingga 6.0mm.

Sudut arka Sudut yang terbentuk diantara kecondongan elektrod dengan

permukaan bendakerja pada arah gerakan elektrod.Sudut arka yang tidak betul akan menyebabkan riak kumai jadi memanjang atau bujur dan menjadikan rupa kumia tidak cantik.

Kelajuan arka Laju gerakan elektrod bergerak ke arah hujung penamat

kimpalan.Kelajuan ini biasanya bergantung kepada kadar kecairan elektrod.Mengimpal terlalu laju akan menjadikan kumai terlalu halus dan tinggi serta kurang ketelusan.

Cara-Cara Menghidupkan Arka

Semburan arka adalah satu keadaan dimana arka yang terbit diantara hujung elektrod dan bendakerja tersasar dari laluan yang sepatutnya. Biasanya bunyi yang terhasil dari semburan ini agak kuat dari biasa dan saiz arka juga kelihatan agak besar sedikit. Keadaan ini berlaku mungkin kerana kedudukan klip bumi yang kurang tepat.

9.7 ElektrodElektrod adalah berfungsi sebagai logam penambah dalam kimpalan arka yang mana ianya disalut dengan bahan lakur yang mana campurannya terdiri daripada beberapa jenis bahan tertentu dan mempunyai berbagai fungsi ketika kerja kimpalan dilakukan.

9.8 Penghasilan ElektrodElektrod kimpalan arka pelindung (SMAW) adalah sejenis elektrod bersalut lakur yang habis guna (consumable) yang terdiri dari berbagai jenis bergantung pada jenis logam teras dan juga kandungan salutan elektrod berkenaan.

9.9 Kandungan Pancalongan Teras ElektrodKandungan logam teras elektrod adalah terdiri dari pancalongan yang bergantung kepada ciri-ciri penggunaan elektrod berkenaan. Jenis pancalongan bagi teras elektrod adalah mangan, silicon, sulphur, fosforus dan karban.

9.10 Jenis Salutan ElektrodBahan campuran salutan elektrod terdiri dari beberpa bahan yang bergantung kepada ciri-ciri penggunaan elektrod. Diantara bahan-bahan campuran yang terdapat pada salutan ialah serbuk besi, oksida-titania, sodium silikat, potassium, asbestos, ferro-manganese. Salutan elektrod terbahagi kepada tiga iaitu: Salutan nipis (tidak bersalut) Salutan sederhana Salutan tebal

9.11 Fungsi Salutan ElektrodFungsi salutan pada elektrod adalah:

Menghasilkan gas pelindung Menghasilkan jeremang penutup kumai Menstabilkan arka Mengandungi campuran untuk ciri-ciri khas penggunaannya.

Berikut adalah jadual bagi jenis salutan dan arus yang disyorkan.

Digit Jenis Salutan Arus

0 Sodium selulos ATKB

1 Potassium selulos AU atau ATKB dan ATKL

2 Sodium titania AU atau ATKL

3 Potassium titania AU atau ATKB

4 Serbuk besi titania AU atau ATKB dan ATKL

5 Hiderojen rendah sodium ATKB

6 Hiderojen rendah potassium AU atau ATKB

7 Serbuk besi oksida besi AU atau ATKB dan ATKL

8 Hiderojen rendah serbuk besi AU atau ATKB

9.12 Pengkelasan Elektrod

Elektrod ini dikelaskan mengikut sistem yang ditentukan oleh sistem piawaian yang diterima pakai di sesebuah negara.Di malaysia piawaian yang biasa digunakan AWS(American Welding Society) atau ASTM(American Standard for Testing Materials).

Contoh Tiga Spesifikasi Bagi Elektrod Keluli Lembut

AWS A5.1 – 55 T ASTM A233 – 55T CSA W48.1 – 1952(kanada)

Elektrod bole dikodkan maengikut sistem penomboran seperti E6013,E6011,E6010, E7018 dan sebagainya. Setiap huruf dan nombor mempunyai pengertian tertentu. Sebagai contoh E6013: E – elektrod 60 – kekuatan tensil/tegangan

60,0001b 9 - kedudukan mengimpal 3 – jenis arus

Elektrod juga boleh dikelaskan mengikut: Cepat penuh (E6024,E6027) Kelajuan tinggi (E6012,E6013) Cepat beku (E6010,E6011)

Terdapat juga elektrod yang menggunakan kod warna oleh pengeluarnya.Dimana kod warna yang digunakan menerangkan tentang kekuatan tensil,kedudukan mengimpal dan juga pilihan arus.

Elektrod dikategorikan kepada 7 iaitu: Keluli lembut Keluli ‘low alloy’ Keluli tahan karat Pengerasan permukaan Nikel dan pancalogam nikel Aluminium dan pancalogam aluminium Kuprum dan pancalogam kuprum

9.13 Fungsi Jeremang Jeremang ialah satu selaput yang terdapat pada perukaan kumai hasil dari peleburan salutan elektrod. Jeremang ini mempunyai fungsi tertentu,Diantaranya ialah: Melindungi kumai daripada udara luar

disepanjang penyejukan berlaku. Mengapungkan kekotoran ke permukaan dari

kawah lebur. Mengawal bentuk kumai supaya seragam. Melambatkan kadar penyejukan bagi membaiki

sifat logam. Memberikan perlindungan secara mekanikal

kepada pemindahan logam dari elektrod ke logam induk.

Nama-Nama Bahagian Kimpalan Arka

3 . Kelebihan dan kekurangan proses SMAW.KELEBIHAN KEKURANGAN

1.Kos yang kurang 1.Tidak sesuai untuk logam yang lebih nipis daripada 1/16 inci.

2.Boleh mengimpal kebanyakan logam

2.Kitaran kerja agak rendah

3.Bersaiz kecil dan tidak memerlukan ruang yang besar

3.Elektrod tidak dapat digunakan sehingga habis keseluruhannya.

4.Boleh mengimpal pada sebarang kedudukan

4.Kumai yang di buat perlu bersambung-sambung apabila bertukar elektrod dan ini memungkinkan kecacatan berlaku

5.Kurang dipengaruhi oleh angin yang bertiup

6.Boleh dilakukan dalam sebarang keadaan cuaca

7.Boleh mengimpal logam yang tebal

5. Dalam beberapa keadaan mengimpal dengan proses SMAW tidak digalakkan. Diantaranya ialah :

-Mengimpal dalam hujan-Mengimpal ketika ribut pasir atau dalam keadaan bersalji -Mengimpal benda kerja yang suhunya dibawah 0F

6.’Voltan litar terbuka’ adalah voltan pada mesin ketika kerja mengimpal tidak dijalankan manakala ‘voltan litar tertutup’ adalah voltan pada litar kimpalan sewa kerja mengimpal sedang dijalankan.Voltan litar terbuka sangat bahaya bagi pengimpal.

7. Semburan arka adalah satu fenomena yang berlaku apabila arka terpesong dari laluan asal ketika mengimpal sedang dijalankan diiringi dengan bunyi semburan yang kuat.Diantara sebabnya ialah ianya mungkin di pengaruhi oleh kedudukan klip bumi dengan tempat mengimpal.

Cara bagi mengurangkan fenomena ini ialah: -Tukar kepada arus ulangalik -Alihkan kilp bumi pada tempat yang jauh sedikit. -Jarak arka hendaklah pendek. -Letak bongkah besi di atas hujung benda kerja. -Mengimpal jauh dari sisi benda kerja. -Ubah arah mengimpal.

8. Salutan pada elektrod mempunyai fungsi seperti berikut:

-Menjadikan arka lebih stabil

-Menghasilkan gas pelindung disekeliling arka dan

kawah

arka.

-Membentuk sangga dipermukaan kumai bagi

melindungi

kumai

-Menampung bahan-bahan yang menentukan ciri-ciri

penggunaan elektrod berkenaan.

9 . Jeremang atau selalu di panggil dengan sebutan’slug’ di hasilkan dari peleburan salutan elektrod lalu ianya membeku di atas permukaan kumai.Jeremang mempunyai beberapa peranan ke atas kumai diantaranya ialah:

-Melambatkan kadar penyejukan kumai dan ini akan

mengekalkan ciri-ciri asal logam teras pada kumai.

-Melindungi kumai dari unsur luar yang tidak diingini

semasa penyejukan yang datang dari udara.

-Membantu dalam membentuk kumai yang seragam.

Arka Dan Bahagian-Bahagiannya

Lakaran Litar

Lakaran Mesin Kimpalan Jana Kuasa Bermotor Elektrik

Cara Untuk Memulakan Arka

Lakaran Cara Untuk Mematikan Arka Secara Menaik

Lakaran Bagi Litar Kekutukan

Lakaran Asas Sambungan Kimpalan

Lakaran Bagi Litar Kambi

Lakaran Bagi Pergerakkan Elektrod