unit7

KIMPALAN GAS J1003/7/1

��

��

��

Memahami konsep kimpalan gas serta serta kegunaannya dalam bidang perindustrian.

��

Di akhir unit ini anda dapat : Mendefinasikan kimpalan gas dan menerangkan perkara-perkara yang berkaitan dengannya iaitu:

� Kimpalan gas tekanan tinggi dan kimpalan gas tekanan rendah. � Kegunaan kimpalan gas dalam industri. � Jenis-jenis gas untuk kegunaan kimpalan gas. � Sifat gas oksigen, cara pengeluaran dan silinder oksigen. � Sifat-sifat gas asetilina ,cara pengeluaran dan silinder asetlina. � Jenis-jenis gas sebagai bahan bakar. � Kelengkapan kimpalan gas oksi-asetilina. � Tugas serta prinsip-prinsip alatur satu peringkat dan dua peringkat. � Jenis-jenis hos untuk kimplan oksi- asetilina. � Prinsip serta jenis-jenis sumpitan api. � Sistem pancarongga dan sistem stesen tunggal kimpalan oksi-asetilina.


7.0 PENGENALAN:

‘Kimpalan Gas’ adalah satu cabang daripada kerja kimpalan yang telah

lama diamalkan dalam bidang industri. Terutama sekali dalam bidang

fabrikasi logam. Ini adalah kerana kimpalan gas adalah didapati amat

sesuai untuk kepingan logam-logam yang nipis. Contoh bidang kerja yang

melibatkan proses kimpalan gas ialah kerja membaikpulih badan

kenderaan serta kerja-kerja fabrikasi logam yang melibatkan kepingan

logam nipis.

Pada awal kurun kedua-puluh manusia telah mengetahui cara

menyambung logam dengan memanaskan dua batang logam hingga

merah menyala dan seterusnya impak yang kuat dikenakan ke atas

kedua-duanya sehinggalah kedua-duanya bercantum menjadi satu.

Proses ini dipanggil sebagai kimpalan tempa. Kaedah ini telah diperbaiki

dari masa kesemasa seiring dengan perkembangan teknologi sehinggalah

kaedah terkini kimpalan gas telah dapat kita semua gunakan sekarang ini.

7.1 Definasi Kimpalan Gas

Kimpalan gas didefinasikan sebagai satu proses penyambungan logam

dengan kaedah memanaskan kedua-dua bahagian logam yang hendak

disambung sehingga cair dan bercantum menjadi satu.

INPUT

Jika anda tidak faham sila bertanya pensyarah anda


7.2 Kimpalan Gas Tekanan Rendah Dan Kimpalan Gas Tekanan Tinggi

7.2.1 Terdapat dua jenis kimpalan gas iaitu:

� Kimpalan gas tekanan rendah

� Kimpalan gas tekanan tinggi.

Kimpalan tekanan rendah menerima bekalan gas asetilina dari janakuasa

gas asetilina yang mempunyai tekanan kurang dari 1.0 psi atau 1.0 Bar

Kimpalan gas tekanan tinggi menerima bekalan gas dari janakuasa gas

asetilina yang mempunyai tekanan dari 1-15psi atau 1-15 Bar.

7.3 Kegunaan kimpalan gas dalam industri

Dalam bidang perindustrian kimpalan gas banyak digunakan dalam kerja

fabrikasi logam yang melibatkan kepingan logam yang ketebalannya

melebihi daripada 1.0mm sehingga 3.0mm. Contohnya, dalam kerja-kerja

membaikpulih badan kenderaan yang melibatkan kerja-kerja ketuk

mengetuk dan menampal bahagian-bahagian badan kenderaan yang

rosak.

7.4 Gas

Dua jenis gas yang biasa digunakan dalam kerja kimpalan gas adalah

oksigen(O 2 ) dan asetilina (C 2 H 2 ). Campuran kedua-dua gas

menghasilkan haba yang paling tinggi berbanding gas-gas bahanapi yang

lainnya. Suhunya boleh mencapai sehingga 3316�C.


7.5 Gas Oksigen

Gas oksigen tidak mempunyai warna , rasa dan bau. Ia juga merupakan

sejenis gas yang dapat memebantu dalam proses pembakaran dan juga

merupakan gas aktif yang boleh bertindakbalas ke atas logam yang

menyebabkan pengoksidanan berlaku ke atas logam berkenaan.

Contohnya, pengkaratan ke atas keluli.

7.5.1 Penghasilan Gas Oksigen

Gas oksigen boleh dihasil melalui beberapa kaedah, iaitu:

i) Kaedah penyulingan udara.(pemeringkatan udara)

ii) Kaedah elektrolisis

Kaedah penyulingan udara adalah satu kaedah yang dilakukan secara

komersial. Ianya dilakukan melalui proses pengasingan oksigen daripada

udara yang dipanggil proses penyulingan udara cair yang termampat pada

ketekanan 206 bar (3000psi) iaitu pada suhu -160�C. Seterus tekanan

akan akan di kurangkan sedikit demi sedikit dimana oksigen dalam

bentuk cair akan bertukar menjadi gas lalu ditabungkan. Begitulah bagi

gas-gas yang lainnya akan bertukar menjadi gas apabila tekanan

dikurangkan dan ditabungkan untuk kegunaan yang lain.

Kaedah elektrolisis adalah satu proses penghasilan gas oksigen yang

diperolehi melalui arus elektrik di dalam air. Proses ini sangat mahal dan

tidak ekonomi untuk dikomersialkan.


Gas oksigen akan disimpan dalam silinder keluli yang berwarna hitam dan

lebih tinggi daripada silinder asetilina. Ianya tidak bersambung dan

berupaya menahan tekanan setinggi 3360 psi. Boleh didapati dalam tiga

saiz.

Contoh 7.1

Apakah perbezaan antara kimpal an tekanan tinggi dan kimpalan tekanan

rendah?

Penyelesaian:

- Kimpalan tekanan rendah menerima bekalan gas asetilina

dari janakuasa gas asetilina yang mempunyai tekanan

kurang dari 1.0 psi atau 1.0 Bar

- Kimpalan tekanan rendah menggunakan badan sumpitan

jenis ‘injector’

- Kimpalan gas tekanan tinggi menerima bekalan gas dari

janakuasa gas asetilina yang mempunyai tekanan dari 1-

15psi atau 1-15 Bar.

- Menggunakan badan sumpitan api jenis tekanan seimbang

Makan karipap, makan buah. Cuba jawab soalan dibawah.

Saya harap anda telah faham perbezaanya


7.6 Jenis-Jenis Gas Bahan Bakar

7.6.1 Gas Asetilina:

Gas asetilina adalah bahanapi yang tidak mempunyai warna tetapi

mempunyai bau yang kuat dan mudah terbakar .Ia adalah gas yang tidak

stabil dan perlu disimpan dalam keadaan yang tetap. Titik kritikal bagi gas

asetilina ialah pada tekanan 28 psi pada suhu 70�F.

Penghasilan gas asetilina:

Gas asetilina dapat dihasilkan dengan mencampurkan kalsium karbida

dan air. Terdapat dua jenis janakuasa yang menghasikan gas asetilina,

iaitu:

i) janakuasa tekanan rendah .

ii) janakuasa tekanan tinggi

Gas asetilina disimpan dalam silinder keluli berwarna maroon yang

diisikan dengan bahan berliang sepenuhnya yang terdiri daripada habuk

kayu balsa, arang kayu,simen,dan bahan-bahan telap yang lain.

Bahan-bahan telap yang dimuatkan ke dalam silinder asetilina adalah

berfungsi untuk menyerap seberapa banyak cairan aseton. Aseton ini pula

akan berfungsi untuk menyerap gas asetilana sebanyak 25 kali ganda

isipadunya sendiri.


Contoh 7.2

Namakan dua jenis janakuasa dalam penghasilan gas asetilina.

Penyelesaian:

Dua jenis janakuasa gas asetilina ialah:

- Janakuasa tekanan tinggi (karbida kepada air – melebihi 20

meter padu )

- Janakuasa tekanan rendah.( air kepada karbida – kurang

dari 20 meter padu )

7.6.2 Gas Bahanapi Yang Lain-Lain

Selain daripada asetilina terdapat juga gas-gas bahanapi yang lain yang

mana campuran gas ini bersama oksigen akan menghasilkan suhu yang

agak tinggi. Berikut adalah perbandingan suhu-suhu bagi campuran

antara dua gas.

i) oksi-asetilina 3100�C - 3500�C

ii) udara-asetilina 2300�C - 2500�C

iii) oksi-hidrogen 2200�C - 2382�C

1v) oksi-gas arang batu 1982�C - 2182�C


7.7 Kelengkapan Kimpalan Gas

Rajah 7.1 Kelengkapan kimpalan gas oksi-asetilina dan nama

bahagian-bahagiannya.

Gambarajah kelengkapan kimpalan gas

Sumber: R. L. Agarwal, Welding Engineering, Khanna Publishers 1977

Dengan mengetahui nama-nama bahagian alat kelengkapan kimpalan gas ianya akan membantu anda untuk pemasangan yang betul


7.1 Sejenis kaedah penyambungan logam telah ditemui pada awal

abad kedua puluh. Dimana penyambungan logam dilakukan

dengan memanaskan kedua-dua bahagian logam yang hendak

disambung dan di kenakan impak yang kuat sehingga keduanya

bercantum. Apakah nama proses kimpalan yang digunakan itu?

7.2 Apakah yang dimaksudkan dengan kimpal lebur?

7.3 Terdapat dua jenis janakuasa untuk menghasilkan gas

asetilina.Namakan kedua-dua janakuasa tersebut?

7.4 Nyatakan dua kaedah penghasilan gas oksigen.

7.5 Nyatakan perbezaan yang terdapat diantara pemasangan oksigen

dan asetilina

AKTIVITI 7A


7.1 Kimpalan tempa.

7.2 Kimpal lebur ialah satu proses kimpalan yang mana

kedua bahagian logam yang hendak disambung di

panaskan sehingga cair dan membiarkan ianya bercantum.

7.3 Janakuasa tekanan tinggi dan janakuasa tekanan

rendah.

7.4 Kaedah Penyulingan udara dan kaedah elektrolisis.

7.5 Diantara perbezaannya ialah:

� Hos oksigen berwarna biru atau hijau tetapi hos asetilina

berwarna merah.

� Bebenang skru oksigen arah ke kanan manakala asetilina

arah ke kiri.

� Pada nat-nat penyambungan oksigen tiada berlurah

manakala bagi asetilina terdapat lurah berbentuk ‘V’.

MAKLUMBALAS 7A


Sumber: Larry Jeffus, Welding Principles & Applications

Alator Dua Peringkat

7.8 Tugas Serta Prinsip-Prinsip Alatur Satu Peringkat Dan Dua Peringkat

Adalah merupakan alat kawalan yang dipasang pada bahagian atas

silinder oksigen atau asetilina bagi mengawal pengaliran gas yang

diperlukan untuk tujuan mengimpal dan juga untuk menunjukkan tekanan

gas dalam silinder. Ianya dikenali juga dengan tolok tekanan. Terdapat

dua jenis alatur iaitu alator alatur satu peringkat dan dua peringkat.

Alator juga mempunyai rekabentuk dan jenama yang berbagai. Terdapat

juga alator yang mempunyai satu tolok bacaan tetapi itu tidak

menunjukkan bahawa ianya jenis satu peringkat. Walau bagaimana pun

alator dua peringkat mempunyai dua tolok bacaan.

Rajah 7.2 Tugas Serta Prinsip Alator satu peringkat dan dua peringkat.

Terdapat dua jenis alator yang boleh digunaka dalam pemasangan oksi-

asetilina. Iaitu:

-Alator satu peringkat

-Alator dua peringkat

Alator satu peringkat


7.8.1 Tugas-tugas dan fungsi alator alator.

Alator satu peringkat mempunyai satu ruang tekanan tinggi dimana

tekanan tinggi dari silinder terus masuk ke dalam ruang ini bacaan

tekanan dapat dilihat pada jarum alator dan sedia dikurangkan kepada

tekanan untuk kerja mengikut pelarasan yang sesuai dengan

menggunakan skru pelaras pad alator. Tahap keselamatan alator ini

adalah rendah berbanding alator dua peringkat.

Alator dua peringkat mempunyai dua ruang tekanan iaitu ruang tekanan

rendah dan ruang tekanan tinggi. Ruang tekanan tinggi pada alator

menerima terus tekanan tinggi dalam silinder dan bacaan bagi tekanan ini

dapat dibaca pada tolok tekanan. Manakala ruang tekanan rendah

menerima gas yang dikawal kemasukannya dari ruang tekanan tinggi

dengan melaraskan skru pelaras pada alator mengikut tekanan kerja yang

dikehendaki. Oleh itu tahap keselamatannya adalah lebih baik berbanding

alator satu peringkat.

Rajah 7.3 Alator Dua Peringkat

spring

Aliran gas masuk

Ruang tekanan rendah

Skru pelaras

Aliran gas keluar untuk kerja

Ruang tekanan tinggi

diafram


Rajah 7.4 Gambarajah di bawah menunjukkan bagaimana alator satu peringkat berfungsi.

Rajah 7.5

Skru pelaras

Bukaan laluan gas ke hos

Injap masuk



Langkah 1

Langkah 3

Langkah 2

Tekanan dikurangkan di dalam ruang tekanan apabila skru pelaras diputarkan ke tekanan kerja yang di kehendaki

Ruang tekanan rendah


Contoh 7.3

Senaraikan campuran gas bahan bakar dan suhu kepanasanya.

Penyelesaian:

i) oksi-asetilina 3100�C - 3500�C

ii) udara-asetilina 2300�C - 2500�C

iii) oksi-hidrogen 2200�C - 2382�C

1v) oksi-gas arang batu 1982�C - 2182�C

7.9 Jenis-Jenis Hos

Hos adalah tiub getah berlapiskan benang nylon yang kuat . Ia digunakan

untuk mengalirkan gas dari silinder ke sumpitan api. Tahan api dan tahan

pada tekanan tinggi. Hos boleh didapati dalam rekabentuk berkembar dan

juga tunggal. Namun begitu hos berkembar mempunyai cirri-ciri

keselamatan yang tinggi.

7.10 Prinsip Serta Jenis Sumpitan Api

Sumpitan api kimpalan adalah alat yang digunakan untuk mengeluarkan

nyalaan hasil percampuran antara gas oksigen dan asetilina didalam

ruang percampuran di dalam badan sumpitan api berkenaan. Nyalaan

oksi-asetilina itu dikawal oleh dua injap yang terdapat dibadan sumpitan

api. Injap-injap itu ialah injap oksigen dan injap asetilina.

Cuba anda senaraikan campuran gas bahan bakar dan suhu kepanasanya


Saiz muncung sumpitan api boleh didapati dalam berbagai saiz dan juga

rekabentuk yang berlainan. Nombor bagi saiz muncung sumpitan dicetak

pada panglal muncung. Muncung sumpitan juga boleh di dapati dalam

berbagai rekabentuk dan jenama.

Alat-alat penyambung

Rajah 7.6

Alat-alat penyambung adalah terdiri daripada nat-nat berbenang dalam

dan juga ‘nipple’ bagi menghubungkan hos dengan alatur dan juga badan

sumpitan api. Kebanyakan alat penyambung ini diperbuat daripada

gangsa dan aluminium.

Jenis-jenis sumpitan api



Tidak semua jenis sumpitan api mempunyai rekabentuk yang sama sila lihat gambarajah diatas sebelah kanan


Contoh 7.4

Mengapakah arah bebenang oksigen dibuat berbeza dengan bebenag

asetilin?

Penyelesaian:

Bebenang oksigen dan bebnang asetilina mempunyai arah yang berlainan

kerana semata-mata untuk tidak tersalah demi keselamatan alat dan

jurukimpal.

7.11 Badan sumpitan-api

Badan sumpitan api adalah sebahagian daripada kelengkapan dalam

pemasangan oksi-asetilina. Ianya berfunsi sebagai alat untuk

mencampurkan gas asetilina dan oksigen mengikut nisbah yang tertentu

bagi menghasilkan jenis nyalaan yang diperlukan.

7.11.1 Jenis-jenis badan sumpitan-api.

Terdapat dua jenis badan sumpitan-api yang digunakan, Iaitu:

i.Jenis tekanan seimbang

ii. Jenis injector

Badan sumpitan api tekanan seimbang ialah dimana kedua-dua gas akan

masuk dan bercampur di dalam ruang percampuran. Manakala Badan

sumpitan-api tekanan tinggi dimana pengaliran oksigen pada kelajuan

yang lebih tinggi akan bercampur dengan gas asetilina sebelum

memasuki ruang percampuran dan ianya digunakan jika janakuasa

tekanan rendah digunakan.


Rajah 7.7. Badan sumpitan-api tekanan seimbang

Rajah 7.8. Badan sumpitan-api jenis injektor

Salu masuk gas asetilina

Salur masuk oksigen

Ruang percampuran

Salur masuk oksigen

Ruang percampuran

Ruang percampuran

Arah gas keluar

Gas keluar

Pelaras oksigen

Pelaras gas asetilina

Penyambung ke muncung sumpitan


7.12 Sistem Pancarongga Kimpalan Gas.

Sistem pancarongga adalah satu anifo pemasangan kimpalan gas

dimana silinder-silinder gas oksigen dan asetilina dikumpulkan disatu

tempat berasingan diantara keduanya. Penyaluran gas bagi kedua-

duanya akan disalurkan melalui paip keluli ke setiap setesen kimpalan.

Bagi anifo tunggal pula silinder oksigen dan asetilina akan digandingkan

bersama-sama disetiap setesen kimpalan. Tetapi cara ini mempunyai

anif-ciri keselamatan yang rendah dan tidak begitu menjimatkan

penggunaan gas.

Oleh itu anifo pancarongga mempunyai anif-ciri keselamatan yang

tinggi serta penjimatan dalam penggunaan gas berbanding anifo

tunggal. Lebih-lebih lagi apabila banyak setesen beroperasi serentak.

Ruang kerja pada setiap stesen kimpalan juga akan jadi lebih luas dan

selesa.


Rajah 7.7 Sistem pancarongga dan anifo tunggal kimpalan oksi-

asetilina.

Contoh 7.5

Apakah kebaikan menggunakan system anifold dalam pemasangan

kimpalan oksi-asetilina?

Penyelesaian:

Sisitem Manifol adalah system yang paling selamat dan menjimatkan gas

digunakan untuk kerja kimpalan gas kerana:

- silinder-selinder oksigen dan asetilina diletakan pada tempat

yang berlainan.

- System ini mempunyai sebuah alator pusat yang mengawal

tekanan ke tempat kerja.

- Menjimatkan ruang tempat bekerja

- Menggunakan gas secara maksima.


Jawab soalan-soalan di bawah:

7.6 Apakah perbezaan antara alator satu peringkat dan alator dua

peringkat dan fungsinya.

7.7 Nyatakan langkah demi langkah bagaimana tekanan tinggi dalam

silinder dikurangkan untuk keperluan kerja mengimpal

7.8 Lakar dan namakan bahagian-bahagian bagi alator satu peringkat.

7.9 Apakah yang dimaksudkan dengan ystem pancarongga?

7.10 Bagaimanakan pemilihan saiz sumpitan api dibuat untuk satu-satu

kerja mengimpal?

7.11 Berikan beberapa sebab, mengapa sistem pancarongga adalah

satu kaedah pemasangan yang lebih baik berbanding pemasangan

tunggal?

AKTIVITI 7B

Soalan aktiviti 7A akan menguji tahap kefahaman anda. Sila buat ulangkaji semula jika anda tidak pasti jawapannya

Cuba jawab keenam-enam soalan di atas bagi menguji kefahaman anda. Tapi kalau masih ragu-ragu untuk menjawab sila ulangkaji pelajaran dan rajin-rajinlah tanya pensyarah.


7.6 Alator satu peringkat mempunyai satu ruang (chamber)

tekanan rendah. Ini bermakna alator mengurangkan tekanan

tinggi selinder terus ke tekanan untuk kerja. Manakala alator dua peringkat

mempunyai dua ruang tekanan iaitu ruang tekanan tinggi dan ruang

tekanan rendah. Alator jenis ini lebih selamat diguankan kerana ia

mengurangkan tekanan tinggi silinder ke tekanan untuk kerja mengimpal

dalam dua peringkat tekanan rendah.

7.7 Tekanan tinggi dalam silinder dikurangkan melalui alator. Gas

yang masuk ke dalam alator akan dikurangkan kepada tekanan kerja yang

sesuai mengikut pelarasan yang dikehendaki oleh pengimpal.

7.8 Alator satu peringkat.

MAKLUMBALAS 7B

Skru pelaras

Gas dari silinder

Injap masuk

spring

pelaras

diafram

Gas keluar untuk kimpalan

1

2


7.9 Sistem pancarongga bermakna silinder-selinder oksigen dan

asetilina diletakkan secara berasingan pada satu ruang khas

masing-masing. Gas kedua-duanya akan disalurkan melalui

paip ke beberapa setesyen kimpalan.

7.10 Saiz sumpitan api dipilih mengikut ketebalan logam yang

hendak dikimpal.

7.11 Pemasangan secara sistem pancarongga adalah dilakukan

kerana atas dasar keselamatan dan didapati juga ianya lebih

ekonomi.

Syabas..anda telah berjaya menjawab semua soalan dengan betul. Tapi jangan lupa buat ulang kaji semula tajuk ini untuk ujian akhir kelak.

Biasalah tu…


1. Sebutkan dua proses kimpalan yang digunakan untuk penyambungan

kepingan logam nipis yang tebalnya antara1.0mm hingga 3.0mm.

2. Terangkan penghasilan gas oksigen dengan kaedah pemeringkatan

udara kasa.

3. Terangkan bagaimana tekanan oksigen yang tinggi dari dalam silinder

dapat dikurangkan untuk tekanan kerja yang selamat?

4. Terangkan dengan terperinci cara pelarasan dibuat untuk melaras

tekanan pada alator bagi mengimpal plat keluli lembut yang tebalnya

3.0mm dalam kedudukan rata.

5. Apakah kelebihan sisitem pancarongga mengatasi sisitem tunggal?

PENILAIAN KENDIRI

Soalan penilaian kendiri ini akan menguji tahap kefahaman keseluruhan dalam unit 7 ini. Jika anda dapat menjawapnya dengan mudah anda telahpun berjaya menguasai topik Kimpalan Gas ini. Jangan lupa semak jawapan disebelah. Tahniah!!!


1 Kimpalan lebur dan kimpalan tempa.

2. Udarakasa mengandungi peratus gas-gas yang berbagai jenis untuk

kehidupan dimukabumi. Namun begitu gas-gas yang berbagai jenis itu dapat di

pisahkan dan ditabungkan untuk satu-satu kegunaan. Proses yang boleh

dilakukan untuk mengasingkan gas-gas ini salah satunya ialah dengan kaedah

pemeringkatan udarakasa. Dalam kaedah ini udarakasa akan dimampatkan

sehingga kesemua bertukar menjadi cair iaitu pada suhu - 183�C. Tekanan akan

dilepaskan secara perlahan-lahan dan suhu akan meningkat sedikit demi sedikit

dimana oksigen akan bertukar menjadi gas lalu ianya dikeluarkan dan

dimasukan kedalam silinder. Begitulah seterusnya untuk gas-gas yang lainnya.

3. Tekanan yang tinggi dalam silinder dikurangkan ketekanan yang selamat

untuk kerja ialah ketika gas ini melalui alatur. Semasa gas ini melalui alatur untuk

masuk kesaluran hos ianya telah terkumpul didalam ruang tekanan tinggi di

dalam alatur selepas itu ianya di kurangkan lagi didalam ruang tekanan rendah

sebelum masuk kedalam hos dan terus ke sumpitan api.

4. Tekanan yang selamat untuk kerja kimpalan adalah satu tekanan yang perlu

dilakukan dengan membuat pelarasan yang betul pada alator tekanan yang

dipasang pada silinder. Contohnya, plat yang hendak dikimpal adalah

berketebalan 3.0mm maka pelarasan yang selamat untuk tekanan kerja

kimpalan adalah sekitar 2.5psi- 3.0psi manakala bagi gas asetilin pula sekitar

1.5psi.

MAKLUM BALAS


5 Kebaikan sisitem pancarongga ialah ianya lebih selamat berbanding sisitem

tunggal dimana semua silinder terkumpul disatu tempat yang bersaingan diantara gas

oksigen dan gas asetilina. Penggunaan gas dapat digunakan sehingga seminima yang

mungkin. Selain dari itu ianya menjimatkan ruang disetesen kerja kimpalan. Oleh itu

keselamatan lebih baik kerana silinder tidak diletakan ditempat kerja.

Anda bolehlah pergi ke Unit 8 jika jawapan yang anda berikan tidak mengecewakan saya. Tahniah!!! sekali lagi. Jika tidak sila buat ulangkaji semula.

unit7

Education