FLUX CORE ARC WELDING

A. PENGENALAN

Kimpalan arka berteras lakur (flux cored ard welding, FCAW) dikenali juga sebagai kimpalan dawai tiub. Kimpalan ini adalah sejenis proses kimpalan arka gas-logam, dalam mana elektrod yang digunakan berbentuk silinder dawai terisi bahan lakur. Dawai tersebut boleh disuapkan secara automatik atau separuh automatik menggunakan unit kelengkapan kimpalan MIG. Pada prinsipnya proses ini menggunakan campuran gas yang dihasilkan oleh bahan lakur yang terbakar dengan karbon dioksida dari atmosfera sebagai gas pelindungnya. Lakur dalam dawai elektrod kimpal itu mengandungi bahan-bahan yang boleh menstabilkan arka serta unsur-unsur yang boleh menjadikan kimpal lebih kuat, mulur dan teguh. Selain daripada menghasilkan gas yang boleh bercampur dengan karbon dioksida menjadi gas perisai, lakur yang terbakar juga menjadi pelindung logam lebur. Selaput jermang itu memperlahankan kadar penyejukkan kimpal dan melindunginya sehingga kimpal menjadi beku.Prosesnya hampir sama dengan kimpalan MIG, tetapi elektrod yang digunakan berlainan sedikit den prosesnya tidak memerlukan semburan gas pelindung. Teras elektrod apabila terbakar akan mengeluarkan gas pelindung yang menyelubungi arka dan hujung elektrod.Kimpalan biasanya dilakukan dengan menggunakan arus kekutuban balikan voltan malar. Jenis kimpalan yang paling sesuai dihasilkan ialah sambungan kambi yang besar sama ada dengan sekali larian atau beberapa larian kimpal.

1

B. DEFINASI

Proses Kimpalan Arka Teras Bersalut atau Flux Cored Arc Welding (FCAW) adalah proses yang menggunakan arka di antara suapan elektrod yang berterusan dengan kolam leburan kimpal, di mana wujud percantuman atau sebatian oleh kepanasan arka yang dihasilkan oleh leburan elektrod dengan logam asas.Proses flux cored arc welding adalah cabang daripada Shield Metal Arc Welding (SMAW). FCAW dikimpal daripada elektrod yang mempunyai flux dalam tiub wayar yang dilindungi karbon dioksida. Proses ini digunakan bersama dengan gas dari bekalan yang berasingan.

Proses kimpalan ini memerlukan elektrod gunahabis yang bersalut an gas pelindung, yang mana salutan pada filler wire dan gas pelindung berfungsi bagi melindungi leburan kimpal supaya tidak dicemari oleh atmosfera. Selalunya flux mengandungi campuran elemen yang mengubah kolam kecairan logam untuk kimpalan yang sesuai apabila logam siap dikimpal.

Flux Cored Arc Welding boleh dilakukan secara automatik atau separa-automatik, semua jenis logam boleh dikimpal dengan prases ini seperti keluli karbon, keluli aloi, dan keluli tahan karat dalam semua kedudukan, pemilihan gas pelindung yang sesuai, elektrod dan pelbagai kerja kimpal. Proses kimpalan ini menggunakan bekalan kuasa yang sama dengan GMAW tetapi elektrod yang berlainan.

2

Proses Flux Cored Arc Welding

C. PRINSIP PENGOPERASIAN

Proses Flux Cored Arc Welding merangkumi suapan elektrod secara automatic dan berterusan, dawai elektrod gunahabis (filler wire) dilindungi oleh bekalan kuasa.Pemilihan elektrod atau dawai penambah dan gas pelindung adalah berpandukan kepada jenis logam yang akan dikimpal. Proses ini juga boleh digunakan bagi mengimpal pengerasan permukaan dan penambahan permukaan (padding).Bekalan kuasa yang digunakan untuk mesin kimpalan adalah jenis voltan malar. Arus kimpal yang biasa digunakan dalam proses Flux Cored Arc Welding ini ialah diantara 20-30 amp, pada voltan arka 18v dan keparas tertinggi 750 amp, pada voltan arka 50v. Penggunaan arus pada kekutuban berbalik sering digunakan dalam proses ini.

Prinsip Pengoperasian Flux Cored Arc Welding

3

D. CONSUMABLES

1. FILLER WIRE (LOGAM PENGISI) Boleh didapati dalam bentuk kili atau gelung dengan saiz dan ukuran

berbeza seperti bergarispusat 0.8, 1.0, 1.2, 1.4 dan 1.6mm.Peratus percampuran dalam elektod : Karbon 10%, Silikon 0.905%, Phrosperam 0.020%, Manganese 1.60% dan Salfat 0.020%.Gelung yang biasa adalah bergarispusat 300mm.

Terdapat 2 kaedah mendapatkan permukaan dawai yang bersih :

I. permukaan dawai yang mudah mengoksidan diminyakkan secara mekanikal.

II. direndam dan dibasuh.

Jadual di bawah menunjukkan klasfikasi wayar flux core dan specifikasi semasa menggunakkannya

AWS Classification

Shielding Gas

Welding Position

Current &Polarity

Minimum Tensile

Strength (PSI)

E70T-1C CO2, Flat/Horizontal DCEP 70,000

E71T-1C/M CO2,or Ar/CO2, All DCEP 70,000

E70T-2C/M CO2,or Ar/CO2, Flat/Horizontal DCEP 70,000

E70T-3 None Flat/Horizontal DCEP 70,000

E70T-4 None Flat/Horizontal DCEP 70,000

4

E70T-5C/M CO2,or Ar/CO2, Flat/Horizontal DCEP 70,000

E70T-7 None Flat/Horizontal DCEN 70,000

E71T-8 None All DCEN 70,000

E71T-9C/M CO2,or Ar/CO2, All DCEP 70,000

E71T-11 None All DCEN 70,000

E71T-12C/M CO2,or Ar/CO2, All DCEP 70,000

2. GAS PELINDUNG

Berfungsi untuk melindungi kolam kimpal atau leburan logam kimpal daripada udara kasa atau atmosferaTerdapat 3 jenis gas utama iaitu gas karbon dioksida, argon dan helium dan terdapat juga gas pelindung yang yang digabungkan seperti percampuran Argon dan Helium, percampuran Oksigen dan Karbon Dioksida kepada Argon dan Helium dah percampuran gas Oksigen, Karbon Dioksida, Argon dan Helium.

Jadual dibawah menunjukkan jenis gas dan warna balang :

Jenis gas Warna balang gasArgon BiruCo2 Biege / Kuning

Argon + o2 Biru dengan lilitan hitamArgon + co2 Biru dengan lilitan hijau

Helium CokletE. AKSESORI KELENGKAPAN PROSES FCAW

1. Mesin kimpal

5

2. Kabel utama

3. Welding gun

4. Kabel bumi

6

5. Unit kawalan

F. PEKAKASAN YANG DIGUNAKAN DALAM PROSES FCAW

1. Cipping hammer

2. Pahat

3. Power brush

7

G. LANGKAH-LANGKAH KESELAMATAN

1. Keselamatan diri Pengimpal hendaklah memakai pakaian keselamatan iaitu baju

berlengan panjang dan berseluar panjang untuk mengelakkan daripada anggota badan cedera.

Pengimpal hendaklah memakai goggle ketika menjalankan kerja pemotongan untuk persediaan benda kerja kerana untuk menggelakkan daripada mata terkena percikan api pemotongan oxy-acitilin.

Ketika mengimpal, pengimpal hendaklah memakai pelindung muka (HEAD SHIELD) untuk mengelakan mata daripada cahaya yang boleh menyebabkan kerosakan pada mata.Disamping itu pelindung muka juga dapat mengelakkan muka daripada terkena percikkan api kimpalan ketika mengimpal.

Pengimpal hendaklah memakai sarung tangan kulit (GLOVE) ketika menjalankan kerja mengimpal kerana hendak menggelakkan tangan daripada terkena objek panas yang boleh mengakibat melecur pada tangan atau kulit anggota badan.

Pengimpal juga digalakkan memakai penutup kepala (TOPI) kerana untuk mengelakkan daripada kepala terkena spatter terutama dalam kedudukan mengimpal atas kepala.

Untuk mendapatkan perlindungan, pakaian seperti gambarajah adalah digalakkan.Bagi pengawasan keselamatan, para pelajar juga diminta

8

menggulungkan lengan baju dan menanggalkan gelang, jam tangan, cincin dan memasukkan tali leher ke dalam baju sebelum membuat kerja amali.Langkah ini dapat mengelakkan benda yang longgar termasuk atau tersangkut pada bahagian mesin yang bergerak.

2. Keselamatan sebelum,semasa dan selepas

Sebelum Memastikan mesin atau peralatan dalam berkeadaan yang baik dan

sempurna. Memastikan diri sentiasa menggunakan peralatan keselamatan

seperti pakaian keselamatan. Letakan benda kerja di tempat yang sesuai(tempat yang disediakan). Aliran udara(BLOWER) mestilah berada dalam keadaan yang baik

serta jauhkan benda-benda yang mudah terbakar dari tempat mengimpal.

Semasa Letak benda kerja pada Kedudukan yang betul @ditempat yang telah

disediakan. Laraskan arus dan kelajuan filler wayer dengan betul atau bersesuaian

dengan ketebalan benda kerja. Jangan memakai sarung tangan yang koyak Elakkan memakai cermin yang telah retak

Selepas

9

Pastikan semua peralatan kimpalan disimpan dengan teratur ditempat yang telah disediakan dan jangan tinggalkan benda kerja didalam bay.

Padamkan semua suis mesin dan power supply(bekalan kuasa) selepas mengimpal serta golongkan kabel-kabel

Tutup saluran gas selepas sahaja siap mengimpal supaya pembaziran bahan dapat dielakkan

bersihkan bay yang telah diggunakan

3. Keselamatan peralatan

Mesin kimpalan mestilah berada dalam keadaan baik sebelum menjalankan kerja mengimpal.

Peralatan-peralatan untuk kerja mengimpal mestilah disimpan dalam keadaan yang teratur.

Peralatan-peralatan kerja mengimpal yang tajam, yang boleh mengakibat kecederaan anggota badan hendaklah disimpan ditempat yang selamat.

4. Keselamtan tempat kerja

Pastikan didalam dan disekitar tempat kerja keadaan tersusun rapi supaya tidak menghalang pergerakan.

Pastikan lantai dalam keadaan kering terutama dari tumpahan minyak atau bahan mudah terbakar.

Peralatan tangan yang sering digunakan hendaklah disimpan ditempat yang dikhaskan dan perlulah dijaga dan sentiasa kemas.

Kekemasan kerja mestilah mempunyai susun atur yang betul dan ruang pergerakan yang mudah apabila ruang pergerakan yang mudah apabila berlaku kecemasan.

10

H. LOGAM YANG BOLEH DIKIMPAL MENGGUNAKAN FCAW

Semua logam boleh dikimpal bergantung kepada jenis logam penambah (filler wire) dan gas pelindung yang digunakan seperti :

1. KELULI KARBON RENDAH (MILD STEEL)Logam yang mempunyai kandungan karbon kurang daripada 0.30%. Ianya digunakan untuk menghasilkan produk yang tidak memerlukan kekuatan yang tinggi seperti bolt, nuts, plate, sheet dan paip. Ianya logam yang paling banyak digunakan dalam industri fabrikasi. Suhu kecairannya lebih 1000°C.

2. KELULI TAHAN KARAT (STAINLESS STEEL)Logam yang mempunyai unsur chromium diantara 12% hingga 30%. Sifatnya ialah tahan karat, kekuatan yang tinggi dan juga daya kemuluran yang tinggi serta pengalir haba yang lemah. Kelemahannya ialah harga yang mahal berbanding keluli karbon biasa. Suhu kecairannya lebih tinggi berbanding keluli lembut.

3. KELULI MANGAN (MANGANESE STEEL)Keluli yang mengandungi unsur manganese yang lebih banyak berbanding keluli berkarbon iaitu 1.75%. Unsur manganese akan menjadikan keluli ini meningkat kebolehkerasannya (hardenibility) bila dilakukan proses rawatan haba. Ini penting apabila sesuatu produk itu bersaiz besar.

4. KELULI NICKEL (NICKEL STEEL)Keluli jenis ini dikelaskan dibawah siri AISI-SAE 2XXX. Siri 23XX mengandungi 3.5% Ni dan siri 25XX mengandungi 5.0 Ni. Unsur nickel boleh menjadikan keluli tersebut kuat dan liat walaupun digunakan pada suhu yang sangat sejuk.

5. KELULI ALAT (TOOL STEEL)Keluli alat merupakan keluli panca logam tinggi, kebiasaannya mengandungi kandungan karbon dan campuran unsure-unsur yang banyak. Ianya dibuat untuk menghasilkan kekuatan yang sangat tinggi, ketahanan haus pada suhu biasa dan suhu tinggi, keliatan yang tinggi dan tahan hentakan.

11

I. KEBAIKAN FCAW

Ia menggunakan elektrod gunahabis (filler wire) yang boleh digunakan untuk mengimpal kebanyakkan logam dan aloi.

Proses ini mengatasi masalah panjang elektrod yang tiada had berbanding dengan Kimpalan Arka Logam Terlindung (SMAW).

Kimpalan boleh dilakukan dalam semua kedudukan. Kadar timbunan adalah lebih tinggi berbanding dengan proses SMAW. Kelajuan mengimpal adalah tinggi dari proses SMAW, ia disebabkan

suapan elektrod yang berterusan dan kadar penimbunan logam adalah tinggi.

Disebabkan suapan elektrod yang berterusan, kimpalan yang panjang boleh dibuat tanpa berhenti dan mula.

Apabila pemindahan sembur digunakan, penusukan dalam akan diperolehi dibandingkandengan SMAW. Ia boleh menggunakan elektrod bersaiz kecil dan seimbang dengan kekuatan yang diperlukan.

Kerja pembersihan adalah paling minima disebabkan tiada jermang yang tebal.

Kebaikan ini menjadikan ia proses yang sesuai untuk pengeluaran yang banyak dengan penggunaan kimpal automatic. Ia menjadikan proses ini lebih sesuai dengan penggunaan robot.

J. KEBURUKAN FCAW

Alat kelengkapannya adalah lebih kompleks dan lebih mahal berbanding proses SMAW.

Welding Gun nya mesti berhampiran dengan sambungan kimpal, iaitu diantara 10mm hingga 20mm untuk memastikan logam kimpal dilindungi.

Arka kimpalan mesti dilindungi dari kemasukkan udara luar yang akan melemahkan semburan gas pelindung.

Paras pancaran yang tinggi dan arka yang kuat menyulitkan jurukimpal.

K. SUMBER

12

1. Nota ILP Muar (Tahap 2) Tajuk: GMAW Process 1 Code A08-02-LE1-IS1 Muka Surat : 211-262 Penerbit , DBP

2. Internet http://en.wikipedia.org/wiki/fcaw

13

KANDUNGAN MUKASURATA

PENGENALAN 1

BDEFINASI 2

CPRINSIP PENGOPERASIAN 3

DCONSUMABLES 4 - 5

EAKSESORI KELENGKAPAN

PROSES FCAW6 - 7

FPEKAKASAN YANG

DIGUNAKAN DALAM PROSES FCAW

7 - 8

GLANGKAH-LANGKAH

KESELAMATAN8 - 10

HLOGAM YANG BOLEH

DIKIMPAL11

IKEBAIKAN FCAW 12

JKEBURUKAN FCAW 12

K SUMBER 13

14