MTK 2013

 MTK 2013 : SIMBOL KIMPALAN DAN LUKISAN GEOMETRI

Di akhir kursus ini pelajar dapat menguasai:

1. Mentafsir pelbagai jenis sambungan dalam kimpalan

2. Mentafsir pelbagai simbol yang digunakan dalam kimpalan 

3. Mentafsir pelbagai proses dalam kimpalan 

4. Menyediakan lukisan geometri

1.0 - MENTAFSIR PELBAGAI JENIS SAMBUNGAN DALAM KIMPALAN

1.1  Lima Sambunga Asas

Terdapat 5 Jenis Sambungan Asas dalam kimpalan mengikut piawaian American Welding Society (AWS).

i. Sambungan Temu (Butt Joint)

 

ii. Sambungan T (Tee Joint)

       

iii. Sambungan Lekap/ Tindih (Lap Joint)

       

iv. Sambungan Penjuru (Corner Joint)

         

v. Sambungan Tepian (Edge Joint)

  

1.2  Jenis Kimpal (Types of Weld)

Terdapat beberapa kaedah kimpal untuk mengimpal sambungan asas (yang diterang di atas). Kaedah mengimpal itu dipanggil Jenis Kimpal atau Welding Types, iaitu:

i.  Jenis Kimpal Lurah (Groove)

- kimpal jenis ini bagi sambungan yang mempunyai lurah atau sambungan yang dibuat persediaan tepi.

- persediaan tepi (Edge preparation) ini dibuat bergantung kepada ketebalan logam supaya hasil kimpal cukup kuat.

- biasanya kimpal jenis ini untuk sambungan temu, namun boleh untuk semua sambungan yang ada persediaan tepi seperti berikut.

ii.  Jenis Kimpal Kambi (Fillet)

- kimpal jenis ini  khas untuk sambungan yang bersudut tepat (90°) seperti sambungan T, lekap dan penjuru separuh terbuka. 

iii. Jenis Kimpal Titik (Spot)

- kimpal jenis ini khas untuk sambungan lekap menggunakan mesin kimpal titik (spot welding machine).

iv. Jenis Kimpal Kelim (Seam)

- kimpal jenis ini khas untuk sambungan lekap dan untuk logam yang nipis menggunakan mesin kimpal kelim.

v. Jenis Kimpal Palam (Plug) /Lubang Alur (Slot)

- kimpal ini untuk sambungan lekap dan boleh juga untuk sambungan penjuru tertutup.

- lubang bentuk bulat (plug) /bujur (slot) dibuat pada salah satu logam sebelum mengimpal.

- proses kimpal dilakukan dalam lubang itu.

vi. Jenis Kimpal Stad (Stud)

- biasanya untuk kimpal rod logam/ bolt pada logam

vii. Jenis Kimpal Permukaan (Surface)

- - kimpal permukaan logam seperti kumai berlapis.

viii. Jenis Kimpal Belakang (Back)

- kimpal di bahagian belakang sambungan seperti pada larian penusukan sambungan temu.

ix. Jenis Kimpal Tepian (Edge)

- kimpal ini khas untuk sambungan tepian.

1.3  Sambungan Asas v/s Jenis Kimpal

Berikut menunjukkan jenis-jenis kimpal yang boleh dibuat pada 5 jenis sambungan asas yang telah diterangkan di atas.

1.4  Kedudukan Mengimpal (Welding Position)

- Kedudukan mengimpal adalah kedudukan sambungan logam ketika sambungan itu dikimpal. 

- Terdapat 4 kedudukan mengimpal yang utama iaitu rata, mengufuk, menegak dan atas kepala. 

- Biasanya kedudukan rata adalah paling mudah manakala kedudukan atas kepala yang sukar kerana logam lebur akan melendut dan jatuh.

- Setiap kedudukan mengimpal ada kelebihan masing-masing bergantung kepada arahan dalam WPS (Welding Prosedure Specification).

- Terdapat dua piawai yang digunapakai untuk menyatakan kedudukan mengimpal iaitu Standard American Welding Society (AWS) dan British Standard European Standard (EN/BSEN). Kita menggunakan standad AWS.

- biasanya bagi menerangkan kedudukan mengimpal kita menggunakan sambungan temu untuk mewakili jenis kimpal lurah (groove) dan sambungan T untuk mewakili jenis kimpal kambi (fillet). kedua-dua jenis kimpal inilah yang paling banyak digunakan.

- berikut adalah kedudukan mengimpal bagi sambungan asas yang lain.

2.0 - MENTAFSIR SIMBOL KIMPALAN

2.1  Terminologi sambungan 

- Setelah kita mengetahui berkenaan perkara asas yang penting yang diterangkan sebelum ini. Sekarang kita belajar pula tentang simbol kimpalan.

- Simbol kimpalan digunakan dalam industri kimpalan bagi memudahkan arahan kerja difahami oleh mereka yang terlibat dalam kerja-kerja kimpalan seperti jurutera, juru kimpalan, pemeriksa kualiti dan sebagaimya.

- kebiasaannya dalam mempelajari simbol kimpalan, kita akan banyak menggunakan contoh sambungan temu V tunggal, dan sambungan kambi T. Bahagian-bahagian untuk kedua2 jenis kimpal adalah seperti berikut:

a. Sambungan temu V tunggal ( single V groove butt joint)

b. Sambungan kambi T ( fillet weld T joint )

2.2  Struktur asas Simbol Kimpalan mengikut standad AWS

Struktur Simbol Kimpalan

Simbol Kimpalan yang asas

a. Garisan Rujukan

Satu garisan lurus yang bersambung dengan garisan mata anak anah panah di mana semua lakaran simbo lakan berada sama ada di atas garisan rujukan ataupun di bawah garisan rujukan. Garisan rujukan juga sentiasa dalam keadaan mendatar.

b. Garisan Mata Anak Panah

- Garisan yang penting yang menunjukkan arah ataupun kawasan yang akan dikimpal. 

- Bahagian yang hampir dengan kepala anak panah dikenali sebagai bahagian anak panah (arrow side) dan bahagian bersebelahan dikenali sebagai bahagian sebelah anak panah (otherside). 

- Jika melibatkan kimpal lurah yang jenis tunggal seperti serong tunggal atau J tunggal, mata anak panah mesti menghala ke logam yang dibuat persedian tepi itu.

- Bentuk garisan mata anak panah terbahagi kepada tiga iaitu: 

 i. tanpa patahan garisan mata anak panah  

 ii. patahan garisan mata anak panah

 iii. pelbagai garisan mata anak panah

c. Garisan Ekor

Tempat di mana terdapatnya maklumat tambahan yang ditulis untuk melengkapkan arahan dalam bentuk singkatan bagi melaksanakan sesuatu kerja kimpalan tersebut seperti proses kimpalan, jenis elektrod, larian kumai dan sebagainya.

2.3  Dimensi dalam simbol kimpalan

Dimensi dalam simbol kimpalan adalah menjelaskan ukuran-ukuran yang perlu dilakukan untuk sesuatu sambungan itu. Seperti panjang kumai, jarak antara kumai, saiz kimpal, saiz kaki kambi, sudut lurah, kedalaman serong, jarak punca, bilangan kimpal titik dan sebagainya.

a. dimensi bagi sambungan temu V tunggal

contoh simbol sambungan temu V tunggal dengan sudut serong 60 darjah dan jarak punca 1.5mm

b. dimensi bagi sambungan kambi T

c. Simbol kimpal sekeliling sambungan.

Simbol yang berbentuk bulatan di patahan garisan anak panah. Simbol ini menunjukkan kimpal perlu dilakukan disekeliling sambungan.

d. Simbol melakukan kerja kimpalan diluar bengkel.

Simbol bendera bentuk segitiga yang dihitamkan dan diletakkan pada patahan garisan anak panah. Simbol ini menunjukkan kerja mengimpal perlu dilakukan di lokasi lapangan (site).

2.4  Simbol Kimpalan mengikut standad BS EN(ISO 5523)

- Sebagai tambahan kepada simbol kimpalan yang dibangunkan oleh American Welding Society (AWS), satu set simbol kimpalan telah diperkenalkan untuk penggunaan antarabangsa, dikenali sebagai International Standard Symbols For Welding (dirujuk sebagai simbol ISO) telah diluluskan oleh Pertubuhan Antarabangsa berkaitan dengan Standard(InternationalOrganization Of Standardization)

- Perbezaan ketara pada standad ini adalah pada garisan rujukan putus-putus. Garisan ini boleh diletakkan sama ada sebelah atas atau bawah garisan rujukan. 

- Simbol kimpalan yang berada pada garisan putus-putus bermaksud perlu kimpal pada arah bertentangan dengan anak panah.

- Manakala simbol kimpalan bukan berada pada garisan putus-putus bermaksud perlu kimpal pada arah anak panah.

a. Contoh penggunaan standad BS EN pada sambungan temu

a. Contoh penggunaan standad BS EN pada sambungan kambi T

2.5  Simbol kemasan akhir dan kontur 

- Merupakan bentuk permukaan kumai yang dikehendaki bagi sesuatu projek kimpalan.

- Sama ada bentuk kumai yang cembung, cekung atau rata.

- Simbol kemasan ini adalah diletakkan di atas simbol kimpal.

- Simbol kemasan tersebut biasanya akan disertai dengan simbol huruf bagi menunjukkan kaedah bagaimana kemasan itu dibuat seperti berikut.

a) pertama: kemasan rata, kedua: kemasan cembung, ketiga:kemasan cekung

C - menyerpih, G - mencanai, M - memesin, R - menggolek, H - menukul, P -

contohnya:

Kimpal persegi dikedua-dua bahagian sambungan temu dan dilakukan proses memesin untuk mendapatkan bentuk kemasan akhir yang rata.

3.0 MENTAFISR PELBAGAI PROSES DALAM KIMPALAN

3.1  Proses kimpalan lebur dan tidak lebur

- seperti yang kita tahu kimpalan bermaksud mencantumkan dua logam menggunakan haba dan tekanan.

- haba yang digunakan datang daripada pelbagai sumber seperti nyalaan api, tenaga elektrik bervoltan tinggi, sinaran lazer, tembakan elektron, kimpalan geseran dan ultrabunyi.

- Proses kimpalan bermaksud kaedah-kaedah mengimpal yang dilakukan di dalam sesuatu kimpalan.

- Proses kimpalan itu hanya boleh dibahagikan kepada dua jenis utama, iaitu:

a)  Proses Kimpalan Tak Lebur

•  Logam asas tidak cair.

•  Mempunyai kekuatan lekatan yang agak kuat dimana logam-logam yang dicantum mengalami perubahan struktur dan bergabung antara satu sama lain tetapi ianya tidak mencairkan logam asas yang dikimpal.

•  Contoh- kimpalan kelim, kimpalan rintangan, kimpalan titik, kimpalan unjuran dan sebagainya.

 

b)   Proses Kimpalan Lebur

•  Logam asas dicairkan

•  Kekuatan logam lebih kuat kerana peleburan kedua-dua logam yang dikimpal dan ditambah pula dengan logam penambah seperti rod penambah, elektrod.

•  Contoh: Kimpalan SMAW, GMAW, GTAW, FCAW dan sebagainya.

Kategori Proses Kimpalan

Antara senarai proses kimpalan arka

Antara senarai proses kimpalan gas

Antara senarai proses kimpalan rintangan

contoh kimpalan meloyang

3.2  PROSES KIMPALAN ARKA (ELEKTRIK)

A)  SMAW - KIMPALAN ARKA LOGAM BERPERISAI

a) Pengenalan Proses SMAW

- menggunakan bekalan arus elektrik untuk menghasilkan arka.

- mempunyai pelbagai jenis mesin seperti, 

i. Jenis Pengubah (Transformer) - menggunakan arus ulang-alik sahaja.

ii. Jenis Janakuasa Paduan Enjin - menggunakan bahan api diesel atau petrol untuk menghidupkan elektrik.

iii. Jenis Janakuasa Paduan Bermotor Elektrik - menggunakan elektrik 3 fasa untuk menggerakkan motor elektrik melalui pusingan aci untuk menjanakuasa arus kimpal jenis arus terus.

iv. Jenis Paduan Arus Terus (AT) dan Arus Ulang-Alik (AU) - paling biasa digunakan, terdapat komponen penerus untuk tukar arus ulang-alik ke arus terus. Pengimpal boleh untuk mengimpal guna arus ulang-alik atau juga boleh memilih kekutuban terus/berbalik jika menggunakan arus terus.

Bahagian Mesin SMAW

Mesin SMAW Jenis Paduan AU-AT

Litar skematik yang menunjukkan komponen penerus (rectifier)

b) Prinsip kerja Proses SMAW

- menggunakan sumber bekalan elektrik.

- arka terbentuk apabila hujung elektrod bersentuh dengan logam asas/kerja.

- arka ini menghasilkan haba yang kuat untuk meleburkan logam elektrod dan logam asas.

- gas pelindung terhasil daripada leburan salutan elektrod untuk melindungi kawah leburan.

- rod logam elektrod akan melebur dan bercantum bersama-sama leburan logam asas untuk mengasilkan kumai. 

- leburan salutan elektrod punya akan membentuk sangga/jermang di atas kumai ketika leburan menyejuk.

 

c) Kelebihan Proses SMAW

- mudah digunakan.

- penyelenggaraan sangat mudah.

- boleh mengimpal pelbagai kedudukan.

- hasil kimpalan adalah kuat.

d) Kekurangan Proses SMAW

- tiada pilihan untuk ciri-ciri arka.

- terdapat kejadian tiupan arka (arc blow).

- arka tidak begitu stabil.

- menggunakan banyak elektrod untuk sambungan yang panjang.

- menghasilkan wasap yang banyak.

B)  GMAW - KIMPALAN ARKA LOGAM GAS

a) Pengenalan Proses GMAW

Susun atur bahagian mesin GMAW

b) Prinsip Proses GMAW

-  Di dalam proses kimpalan arka logam gas atau GMAW, arka terbentuk apabila hujung dawai elektrod bersentuhan dengan logam asas.

- Daripada arka inilah akan menghasikan haba yang akan meleburkan hujung dawai elektrod dan juga logam asas.

-  Peleburan dari dawai elektrod dan logam asas yang terlebur akan membentuk kawah leburan dan kedua-duanya akan sebati apabila sejuk untuk menghasilkan kumai kimpal.

- Dawai elektrod tanpa salutan dibekalkan berterusan (dalam bentuk gelungan) melalui unit kawalan suapan dawai.

-  Gas pelindung yang keluar semasa proses mengimpal dijalankan bertujuan melindungi arka dan kawah leburan daripada udara atmosfera.

c) Kelebihan Proses GMAW

-  Pembersihan sambungan selepas mengimpal tidak serumit proses SMAW.

-  Keupayaan memperolehi mutu kimpal yang tinggi  untuk kebanyakkan jenis logam.

- Boleh mengimpal sambungan yang panjang.

-  Arka dan kawah leburan mudah dilihat oleh juru kimpal semasa mengimpal.

-  Proses ini boleh dilakukan pada semua kedudukan mengimpal.

-  Kelajuan mengimpal lebih tinggi berbanding proses GTAW dan lebih ekonomik.

d) Kekurangan Proses GMAW

-  Penambahan kos kimpalan kerana memerlukan gas lengai semasa proses kimpalan dijalankan.

-  Peralatannya adalah kompleks dan mahal, ini akan menyebabkan kos penyelenggaraan menjadi tinggi.

-  Jarak arka perlu konsisten untuk memastikan perisai gas yang mencukupi pada bahagian kawah leburan.

C)  GTAW - KIMPALAN ARKA LOGAM GAS LENGAI

a) Pengenalan Proses GTAW

- menggunakan sumber tenaga elektrik menghidupkan mesin.

- elektrod tungsten digunakan sebagai punca haba.

- menggunakan gas lengai iaitu gas Argon (Ar) dan gas Helium (He) sebagai gas pelindung kolam leburan.

- gas lengai bermaksud gas yang tidak bertindakbalas dengan elemen lain.

- mesin GTAW membekalkan arus terus atau arus ulang-alik untuk mengimpal.

- bagi arus terus adalah pilihan kekutuban sama ada kekutuban terus (straight polarity) atau kekutuban berbalik (reverse polarity). Lain logam lain kesesuaian jenis ketutuban ini.

- mesin GTAW terdiri daripada jenis manual, separa automatik dan robot.

Bahagian Mesin GTAW

b) Prinsip Proses GTAW

- arka elektrik terjadi apabila arus elektrik melalui elektrod tungsten yang di dekatkan jaraknya dengan logam asas.

- arka tersebut akan membekalkan haba yang kuat untuk leburkan logam asas.

- arka dihidupkan dengan menekan suis pada pemegang sumpitan.

- rod penambah merupakan logam pengisi yang dienapkan ke dalam kolam leburan bagi menghasilkan kumai.

- 

c) Kelebihan Proses GTAW

- sesuai mengimpal pelbagai jenis logam terutama keluli tahan karat (stainless steel) dan aluminium.

- kurang menghasilkan wasap.

- proses mengawal arka lebih mudah.

- tiada masalah kecacatan selitan sanga.

- kurang berlaku herotan.

d) Kekurangan Proses GTAW

- keamatan cahaya arka tinggi dan boleh menyebabkan iritasi pada kulit pengimpal yang terdedah.

- memerlukan kemahiran tinggi untuk membuat suapan rod penambah.

- penggunaan gas pelindung yang memakan kos.

- kelajuan mengimpal yang lebih perlahan.

D)  SAW - KIMPALAN ARKA TENGGELAM

a) Pengenalan Proses SAW

Bahagian mesin SAW

Butiran bahan lakur menutupi kolam leburan dan penyejukan kumai. 

b) Prinsip Proses SAW

- menggunakan bekalan arus elektrik.

- arka elektrik akan meleburkan logam asas dan rod dawai pengisi dan proses ini dilindungi oleh timbunan butiran bahan lakur (flux). 

- hanya untuk mengimpal dalam kedudukan rata dan kedudukan paip lG

c) Kelebihan Proses SAW

d) Kekurangan Proses SAW

4.0 LUKISAN GEOMETRI

1.  Pengenalan Lukisan Geometri

• merupakan bidang yang penting dalam lukisan kejuruteraan kerana ianya memperkenalkan kaedah-kaedah asas untuk melukis pelbagai bentuk objek dengan hanya menggunakan jangka lukis (kompas), pensil dan pembaris. 

• Kepentingan lukisan kejuruteraan adalah:

a. menjadi media penghubung dalam bentuk grafik yang mengandungi maklumat lengkap, ringkas dan tepat.

b. lukisan dibentuk daripada pelbagai garisan yang menunjukkan permukaan, pinggir dan kontur sesuatu objek.

c. Garis lurus, lengkung dan bulatan disambungkan mengikut kaedah geometri.

d. Simbol, dimensi saiz dan butiran pada objek memberi keterangan yang lengkap tentang objek tersebut.

• Faktor yang dipertimbangkan untuk menghasilkan suatu lukisan yang tepat dan baik ialah:

           a. kemahiran dan kefahaman menggunakan kaedah melukis

           b. kekemasan melukis dan menyambung garisan.

           c. kekemasan dan kesempurnaan alat lukisan.

           d. Dimensi (ukuran) yang tepat.

           e. Kecepatan melukis.

           

 2.  Piawaian 

• Piawai dalam lukisan kejuruteraan bertujuan menyeragamkan semua penyampaian maklumat melalui garisan, simbol, dimensi dan sebagainya.
• Piawaian yang biasa dijadikan rujukan seperti:

           a. BS - Piawaian British

           b. ANSI - Institut Piawaian Kebangsaan Amerika 

 3.  Peralatan Lukisan Geometri

• Peralatan lukisan geometri adalah seperti berikut:

4.   Poligon

• Suatu bentuk yang dibina dengan panjang sisinya adalah sama besar dan sudut dalaman juga adalah sama.
• Poligon mempunyai sisi yang lurus. Berikut merupakan beberapa jenis poligon sekata bermula dengan pentagon yang mempunyai 5 sisi hingga sisi 10 yang disebut dekagon:

4.   Tangen

• tangen adalah apabila satu garisan lurus, lengkung atau bulatan menyentuh garisan lurus, lengkung atau bulatan yang lain pada satu titik sahaja.
• titik sentuhan itu dinamakan titik tangen dan salah satu garisan yang bersentuhan itu dinamakan garisan tangen.

5.   Elips

• Adalah bentuk bujur yang terbentuk daripada dua paksi.
• Paksi yang panjang disebut paksi major.
• Paksi yang pendek disebut paksi minor.
• Kedua-dua paksi bersilang secara bersudut tepat di tengah-tengah.

6.   Lukisan Unjuran Ortografik

• dalam lukisan geometri unjuran ortografik adalah satu kaedah untuk menunjukkan lukisan bentuk sebenar suatu objek pada satu satah tertentu.
• Satah di mana objek diunjurkan dinamakan satah unjuran dan kedudukan mata di mana objek itu dilihat dinamakan arah pandangan.

• Untuk melukis bentuk sebenar suatu objek arah pandangan perlulah dibuat daripada tiga pandangan iaitu:

          i.  Pandangan Hadapan

         ii.  Pandangan Sisi

        iii.  Pandangan Atas/ Pelan

• setiap pandangan akan menunjukkan dua ukuran/ dimensi sahaja sama ada kelebaran, ketinggian dan kedalaman.

• Kepentingan Unjuran Ortografik :

          i.  dapat melihat ukuran sebenar objek bagi setiap pandangan.

         ii.  digunakan secara meluas dalam lukisan pemasangan, lukisan mesin dan lukisan keratan.

• Sistem unjuran ortografik terbahagi kepada dua iaitu:

A.  Unjuran Sudut Pertama

- bentuk objek dibayangkan berada antara mata penglihat dan satah unjuran.

- sistem ini diperkenalkan oleh British dan digunakan secara meluas di negara Eropah.

B. Unjuran Sudut Ketiga

- satah unjuran dibayangkan berada antara mata penglihat dan objek.

- sistem ini diperkenalkan oleh Amerika dan digunakan secara lebih meluas di seluruh dunia.

7.   Lukisan Isometri

• adalah lukisan bergambar yang menunjukkan objek dalam tiga dimensi/ukuran iaitu kelebaran, kedalaman dan ketinggian.
• objek dalam lukisan geometri akan memperlihatkan tiga pandangan iaitu pandangan hadapan tepi dan atas apabila dilihat dari satu pandangan mata.

• Paksi Isometri