BAB 7 KIMPALAN GAS

KIMPALAN GAS

OBJEKTIF AM

Memahami konsep kimpalan gas serta serta kegunaannya dalam bidang perindustrian.


OBJEKTIF KHUSUS

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.


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 ) dan asetilina (C H ). 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



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

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.


Terdapat dua jenis alator yang boleh digunaka dalam pemasangan oksi-
asetilina. Iaitu:
-Alator satu peringkat
-Alator dua 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.

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.

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 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.




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



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.



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