Kimpalan brazing

PENERANGAN :

1.1 Maklumat teknikal berkenaan dengan brazing

Pateri keras brazing merupakan satu proses yang sangat diperlukan dalam kerja-kerja penyejukan untuk kerja-kerja fabrikasi pemaipan kitaran sistem, oleh itu seperti yang telah diterangkan terdahulu setiap mekanik penyejukan hendaklah mahir asas brazing seperti di terangkan proses pateri keras brazing di mana kerja-kerja yang membabitkan penggunaan peralatan kimpal gas oksigen dan asetilena sahaja. Oleh kerana kerja-kerja pateri keras brazing membabitkan penggunaan bahan yang sangat mudah terbakar iaitu oksigen dan asetilena maka pengendalian sebarang peralatan kimpal gas hendaklah dilakukan dengan cermat yang mungkin dan sentiasa menerapkan langkah keselamatan yang diperlukan tanpa kompromi, ini bagi mengelakkan daripada berlakunya sebarang kejadian yang tidak diingini sama ada kepada pengguna, peralatan ataupun persekelilingnya mahupun semasa, sebelum dan juga selepas penggunaannya.

Hasil kerja-kerja brazing yang dibuat secara mudah, sambil lewa dan ringkas ke atas sebarang pemaipan sistem penyejukan tidak semestinya baik atau menepati kehendak yang diperlukan, ini kerana banyak yang beranggapan asal telah berlaku penyambungan joint ianya boleh digunakan dan tidak akan mendatangkan masalah. Pada hakikatnya kerja-kerja brazing hendaklah mempunyai kualiti dan mesti mencapai tahap yang diperlukan. Kualiti brazing akan memberi kesan secara langsung kepada keupayaan perfomance yang lebih baik kepada kitaran penyejukan refrigeration cycle. Oleh kerana itu setiap kerja-kerja brazing hendaklah dilakukan sebaik yang mungkin mengikut prosedur yang tepat bagi penghasilan kerja yang berkualiti dan menghindar dari pembaziran.

1.1.1 Makna brazing

Brazing juga merupakan salah satu dari beberapa proses dalam bidang kerja-kerja kimpal gas, terdapat beberapa proses kimpal gas yang lain saperti fusion welding dan pressure welding, namun asas kerja-kerja kimpalan ialah teknik yang digunakan untuk kerja-kerja menyambung atau mencantumkan pateri logam jointing metals. Aplikasi proses-proses kimpalan yang telah dinyatakan di atas adalah seperti berikut,

Fusion welding: Kimpal dalam bentuk cairan.

Pressure welding: Kimpal dalam bentuk pepejal.

Brazing: Kimpal dalam bentuk pepejal dan cairan.

Pateri Keras (brazing)

Pada dasarnya brazing ialah satu proses menyambung (jointing) dua logam asas (base metal) dari jenis yang sama (seperti kuprum dengan kuprum atau keluli dengan keluli dsb), atau boleh juga base metal dari jenis yang tidak sama (seperti kuprum dan keluli dsbnya) tanpa mencairkan kedua-dua base metal dengan menggunakan bahan pengisi (filler rod) yang dicairkan pada suhu sederhana tinggi yang akan mengeras apabila suhu merendah. Filler rod digunakan untuk mengisi ruang (rongga) di antara kedua-dua base metal terdiri dari bahan yang mencair pada suhu yang lebih rendah dari base metal dan akan membuat sambungan yang mempunyai kekuatan yang setara dengan base metal serta kalis bocor dari cecair dan juga gas.

Carta di bawah menunjukan kategori untuk pateri lembut dan keras

PATERI LEMBUT	PATERI KERAS
1. Penggunaan soldering iron	1. Kimpal gas torchbrazing
2. Pemanas dengan api	2. Twin - carbon arc brazing
3. Dip soldering	3. Brazing furnace
4. Resistance heating	4. Induction brazing
5. Flame - spray soldering	5. Resistance brazing
6. Furnace heating	6. Dip brazing
7. Ultrasound soldering	7. Block brazing
	8. Flowing brazing

Keperluan peralatan untuk kerja-kerja brazing

Selain dari peralatan asas iaitu satu set lengkap kimpalgas terdapat lain-lain peralatan yang juga diperlukan untuk membantu bagi memudahkan dan melicinkan kerja-kerja brazing. Beberapa peralatan tersebut adalah seperti di gambarajah berikut : 

1.1.3. Jenis filler rod yang digunakan dalam kerja brazing

Filler rod ialah logam yang dicairkan melalui proses pemanasan untuk menyambungkan (joined) dua keping logam asas (base-metal), pemanasan dilakukan ke atas kedua-dua base metal kepada suhu yang boleh mencairkan filler rod apabila disentuhkan kepada kedua-dua base metal tersebut, dengan itu filler yang mencair akan mengisi ruang / rongga di antara kedua-dua base metal dan akan menjadi keras apabila suhu merendah.

Dalam proses brazing suhu cairan filler hendaklah lebih rendah dari suhu cairan kedua-dua base metals, dengan itu hanya filler sahaja yang mencair untuk menyambung kedua-dua base metal. Untuk mendapatkan proses ini kebanyakanya bahan dari logam loyang-loyang (alloys) banyak digunakan kerana mempunyai ciri-ciri suhu cairan yang lebih rendah dari kebanyakan base metal, tambahan pula loyang dapat menepati kekuatan (strength) yang diperlukan untuk dijadikan sebagai bahan pengisi / penyambung (filler).

Filler rod hendaklah digunakan dengan betul dalam kerja-kerja pateri keras (brazing), apabila menyambung base metal seperti kuprum dengan kuprum, filler rod dari jenis copper-phosphorus sangat sesuai digunakan, untuk menyambung logam kuprum dengan besi atau kuprum dengan stainless steel pula filler dari jenis perak sesuai digunakan. Ini kerana bahan copper-phosphourus tidak boleh melekat (menyambung) stainless steel.

Untuk menyambungkan dua tiub kuprum yang nipis misalnya penggunaan bahan filler dari jenis silver adalah diutamakan dari copper-phospourus, ini kerana suhu cairan silver yang lebih rendah dari copper-phosphourus dapat membantu pemateri menjalankan kerja-kerja dengan lebih baik.

Bukan semua jenis logam dapat menepati ciri-ciri yang diperlukan untuk dijadikan sebagai brazing filler, ini kerana kesesuaian dan pemilihannya bergantung kepada ciri-ciri seperti berikut,

i. suhu cairan filler (filler melting temperature).

ii. kekuatan filler (filler strength).

iii. sifat filler.

iv. kualiti filler.

v. rupa luaran.

Suhu cairan filler (melting temperature) : Suhu cairan setiap logam yang hendak dijadikan sebagai bahan filler mestilah juga bersesuaian dengan suhu cairan base metal, iaitu hendaklah mempunyai suhu cairan yang rendah sedikit dari suhu cairan base metal (perbezaan terbaik di antara kedua-duanya ialah 5^OC hingga 100^OC), dengan itu proses brazing dapat dilakukan kerana filler akan mencair tanpa mencairkan base metal.

Kekuatan filler: Logam filler hendaklah mempunyai ciri-ciri kekuatan (strength) sekurang-kurangnya hampir menyamai kekuatan base metal dan adalah lebih baik sekiranya mempunyai kekuatan yang sama seperti base metal.

Sifa-sifat filler: Sifat filler hendaklah berupaya mencair dengan cepat dan kadar pengaliran yang baik supaya keadaan “basah” di permukaan base metal dapat diwujudkan bagi membantu filler memindahkan / mengalirkan oksida-oksida yang terbentuk di permukaan base metal oleh bahan flux semasa proses pemanasan dilakukan oleh api kimpalgas.

Kualiti filler: Logam brazing filler hendaklah dari jenis yang berkualiti tinggi seperti kekuatannya yang dapat menyamai kekuatan base metal dan tidak mudah berkarat.

Rupa luaran: Logam brazing filler hendaklah mempunyai ciri warna yang cantik dan bercahaya atau dapat menyamai warna base metal.

Jenis-jenis filler

Logam yang digunakan sebagai brazing filler boleh diklasifikasikan seperti carta di bawah iaitu untuk kerja-kerja pateri lembut (soldering) dan juga pateri keras (brazing), kebanyakan brazing filler terdiri dari komposisi campuran pelbagai jenis logam, oleh itu untuk pengenalannya ia dinamakan mengikut sempena jenis komposisi kandungan logam terbesar yang digunakan, carta berikut menunjukkan jenis atau nama-nama filler yang biasa digunakan.

Carta jenis-jenis filler

nama/JENIS	KOMPONEN LOGAM ASAS (BASE)	SOFT SOLDER	HARD SOLDER
Silver solder	Alloy perak (silver) dan kuprum campuran zink, cadmium, nikel dsb.		ü
Brass solder	Alloy kuprum dank zin sebagai base		ü
Copper phosphorus solder	Alloy dari kuprum campuran phosphorus, perak dll.		ü
Aluminium solder	Alloy aluminium dan sedikit silicon, kuprum, zink dll	ü
Solder	Alloy lead dan tin	ü

Bahan logam filler yang utama

Silver Solder: Filler dari jenis logam Perak (silver solder) kebiasaannya mengandungi campuran dari 3 jenis logam alloy iaitu perak (silver), kuprum (copper) dan zink. Silver solder pula boleh dibahagikan mengikut komposisi-komposisi kandungan kimianya kepada 10 jenis filler, di antaranya adalah seperti berikut,

Copper-phosphorous solder: Filler ini terdiri dari logam kuprum (copper) yang disebatikan dengan phosphorous, oleh itu ia lebih dikenali sebagai copper-phosphorus atau copper-silver phosphorus filler. Suhu cair kuprum akan menjadi berkurangan (merendah) dengan kadar yang agak drastik apabila ia dicampurkan (disebatikan) dengan logam phosphorus.Apabila dicampurkan lagi dengan logam perak kepada campuran ini ia akan menjadikan suhu cairannya lebih merendah lagi dengan mengubah kadar alirannya (fluidity) kepada lebih bebas (free flow). Filler jenis ini sesuai digunakan untuk kerja-kerja penyambungan logam seperti kuprum. Kandungan phosphorus di dalamnya akan bertindak sebagai deoxidizer (menyah oksida) apabila ia digunakan dalam kerja-kerja kimpalgas untuk logam kuprum, oleh itu penggunaan filler ini tidak memerlukan aplikasi atau penggunaan bahan seperti flux untuk menyekat dari dahkan pembentukan oksida dalam kerja-kerja brazing.

Kelebihan dan kelemahan jenis brazing filler metal

Setiap pemilihan atau aplikasi filler untuk kerja-kerja brazing yang digunakan hendaklah disesuaikan dengan bahan kerja yang hendak dijalankan, ini kerana bukan semua brazing filler boleh digunakan atau sesuai kepada semua jenis base metal. Berikut disenarai kelebihan dan kelemahan jenis-jenis filler yang biasa digunakan.

jenis	KELEBIHAN	KEKURANGAN
Silver Solder	1. kadar cairan yang baik oleh itu boleh memenuhi semua permukaan walaupun ruang yang sempit dan keras. 2. memberi kekuatan dan pergerakan (elongation) di tempat dibrazing. 3. memberi kekuatan sambungan yang tidak berubah walaupun suhu cairannya direndahkan. 4. hasil brazingnya licin dan tidak perlu kepada finishing. 5. brazingnya cantik dengan warna keperakan.	1. kosnya mahal 2. flux diperlukan pada setiap kerja brazing kepada base metal. 3. flux mesti dibersihkan
Copper phosphorus solder	1. tidak mahal. 2. tidak perlu kepada penggunaan flux. 3. suhu didihnya rendah dan kadar cairannya juga baik. 4. kadar pendalir haba dan arus elektrik yang baik	1. sambungan mudah pecah atau retak. 2. tidak boleh digunakan untuk kerja-kerja penyambungan kuprum dan alloy kuprum.

1.1.4. Flux

Flux merupakan sebatian kimia (chemical compound) yang disapukan ke atas kedua-dua permukaan base metal yang hendak disambungkan sebelum kerja-kerja brazing dilakukan, ia terdapat dalam bentuk tepung (powder) dan juga cecair (liquid). Kebanyakan proses brazing dan soldering memerlukan bahan flux sebelum kerja-kerja brazing dijalankan untuk mendapatkan kualiti sambungan yang kuat, kalis bocor dan baik.

Keperluan flux ialah kerana porses pemanasan ke atas permukaan logam akan mempercepatkan pembentukan oksida (formation of oxide) di permukaan tersebut. Fenomena ini boleh berlaku kerana tindakan oleh logam (base metal) yang bersuhu tinggi (panas) ke atas oksigen dan udara sekeliling menyebabkan berlakunya tindakan kimia yang menghasilkan bahan oksida.

Oleh itu dalam kerja-kerja brazing bahan flux digunakan untuk bertindak sebagai penyerap dan penyingkir (dissolve and remove oxide) bahan-bahan oksida yang terbentuk di permukaan base metal dan filler. Selain dari tugas di atas ia juga berfungsi untuk menyamakan kadar pengaliran haba ke atas base metal, melicinkan kadar pengaliran filler antara rongga kedua-dua base metal dan juga menghindarkan udara semasa proses brazing dijalankan. Ini dapat dilakukan oleh flux kerana sifatnya yang boleh menyerap oksigen yang berlebihan dari torch dan juga ia membuat satu lapisan (coating) yang akan bertindak sebagai pelindung pada permukaan sambungan logam yang sedang mencair dari dimasuki oleh udara.

Ciri-ciri flux: penggunaan flux hendaklah dapat menepati aplikasinya, untuk itu pemilihan flux yang akan digunakan hendaklah mempunyai ciri-ciri yang dapat menjalankan fungsi yang perlu dilakukannya seperti ciri-ciri berikut,

a. kadar alirannya atau fluidity yang baik oleh itu dapat memindahkan objek asing dan juga oksida jika
    ada.

b. permukaan yang telah dibersihkan dapat menghindarkan proses oxidization dari berlaku.

c. specific gravity nya hendaklah lebih rendah dari logam filler.

d. kadar alirannya (viscosity) yang sesuai semasa ia dalam bentuk cair.

e. boleh dan mudah untuk memindahkan sludge.

f. tidak membahayakan pengguna dan juga mencemarkan alam persekitaran.

g. ianya cepat kering di dalam tempat simpanan walaupun telah dicairkan dengan air sebelumnya.

h. kadar oxidization oleh logam filler boleh direndahkannya.

Pemaipan penyejukan

Tiub kuprum dan kelengkapan.

Tiub kuprum.

- Digunakan pada sistem penyejukan dan penyamanan udara

- Saluran tiub kuprum ini menghubungkan satu komponen dengan komponen yang lain pada sistem    sebagai saluran pengaliran bahan pendingin

- Terdapat dua jenis;

Tiub kuprum jenis keras (k)

Jenis  yang tergulung dalam gred K adalah seperti keluli berkilat dan titinium.

Tiub kuprum jenis K ini digunakan pada sistem yang besar.ia tidak boleh dibengkokan dan hanya boleh digunakan untuk sambungan yang lurus sahaja.bagi menyambungkan saluran yang bengkok, ia memerlukan pasangan.

Tiub kuprum jenis lembut (L)

 Jenis yang terggelung dalam gred L pula ialah loyang, aluminium dan keluli nipis.

Tiub kuprum jenis L pula adalah mudah dibengkok atau dilenturkan.tiub gred ini terdapat dalam bentuk gelungan.setiap gelungan mempunyai ukuran panjang 7 m, 15 m dan 30 m,dalam pelbagai saiz.jika tiub kuprum ini disimpan terlalu lama atau seringkali dibengkokkan,tiub ini akan menjadi keras.

PENGENDALIAN TIUB

1)  Menempa Tiub

Tiub kuprum keras atau lembut yang telah menjadi keras ini boleh dilembutkan dengan cara memanaskannya dan kemudian, disejukkan dengan air atau udara sahaja.proses ini disebut menempa.menyejukan tiub yang telah ditempa dengan air lebih baik kerana ia dapat menanggalkan pengoksidaan yang terhasil semasa menempa tiub.perlu diingat bahawa tiub kuprum akan menjadi lebur pada suhu lebih kurang 1025 ̊c.

2) Membuka Gelungan Tiub

Tiub kuprum lembut perlu diluruskan terlebih dahulu sebelum digunakan.jangan cuba meluruskan tiub dengan cara menariknya keluar dari tepi gelungan yang berbentuk lingkaran kerana ini akan memintalkan tiub itu.kita boleh menggunakan kaki unyuk memijak hujung tiub apabila hendak meluruskan gelungan tiub ini diatas lantai.tetapi, pijakan tidak boleh terlalu kuat kerana tiub kuprum ini mudah kemek.

3) Memotong Tiub

Cara yang lebih selamat untuk memotong tiub kuprum ialah dengan menggunakan alat pemotong tiub, terutamanya bagi tiub kuprum lembut.ini kerana pemotongnya licin dan tepat.pemotong tiub terdapat dalam dua saiz, iaitu yang dapat memotong tiub yang bergaris pusat di antara 4 – 15 mm dan satu lagi yang dapat memotong tiub yang bergaris pusat di antara 4 – 28 mm.bahagian-bahagian utama pada pemotong tiub ialah tombol,rola dan bilah.

4) Membengkok Tiub

Tujun membengkok tiub adalah untuk mendapatkan bentuk pada sudut yang dikehendaki.semua tiub kuprum lembut mudag dibengkokkan.bagaimanapun, tiub kuprum keras boleh dibengkokan jika alat dan cara yang betul digunakan.terdapat pelbagai cara membengkok tiub.tiub yang kecil seperti tiub rerambut boleh dibengkokan dengan tangan sahaja.

Cara yang mudah untuk membengkokkan tiub ialah dengan menggunakan pembengkok spring.pembengkok spring boleh membengkok tiub mengikut ukuran jejari atau sudut yang dikehendaki.bagi setiap satu pembengkok spring, ia hanya boleh membengkok satu saiz tiub sahaja.semasa menggunakan pembengkok spring,perlu diingat agar tiub itu dibengkokkan lebih sedikit daripada sudut yang dikehendaki dan kemudian, dibengkokkan semula kesudut yang dikehendaki.ini adalah untuk melonggarkan spring supaya mudah ditanggalkan dari tiub tersebut.

Pembengkok jenis tuil juga dapat membengkokkan tiub pada sudut yang diperlukan dengan lebih tepat.walau bagaimanapun, ia hanya dapat membengkokkan tiub mengikut jejari yang tetap.setiap saiz tiub memerlukan pembengkok yang berlainan mengikut saiz tiub berkenaan.pembengkok tiub jenis ini boleh didapati dalam bentuk satu set.ini membolehkan saiznya ditukarganti mengikut saiz tiub yang hendak dibengkokkan.

5) Mengembang Tiub

Membuat sambungan tiub cara mengembang adalah sangat penting jika sambungan yang kuat dan tidak bocor dikehendaki.mengembangkan tiub memerlukan alat pengembang khas.alat pengembang mempunyai dua bahagian yang diperlukan, iaitu bar pengembang dan kun pengembang.Biasanya, tiub yang dikembangkan adalah besudut 45 ̊.

Terdapat dua jenis sambungan kembang, iaitu pengembang tebal tunggal dan pengembang tebal kembar.pengembang tebal tunggal biasanya digunakan jika ia mempunyai ketebalan yang sama dengan tebal tiub yang hendak dikembangkan.sementara pengembang tebal kembar, hujung tiub yang dikembangkan akan dilipatkan semula pada tiub, menjadikan ketebalan kembanganya berganda.

Pengembang tebal kembar adalah lebih kuat dan kurang menimbulkan masalah kebecoran.kebaikan sambungan pengembang tebal kembar iini ialah, ia dapat diketatkan berulangkali tanpa menjejaskan ketebalan dan kekuatannya.

6) membuat swaging

Swaging adalah proses menyambungkan dua tiub yang sama saiz secara menindankannya tanpa menggunakan pasangan.dalam proses ini, satu hujung tiub akan dikembangkan, dan satu hujung lagi akan dimasukkan ke dalam hujung tiub yang dikembangkan tadi.sambungkan ini akan disudahi dengan mematri atau mengimpaloyang.

Terdapat dua cara membuat swaging, iaitu dengan penanda swaging dan dengan jenis skru.perlu dingat bahawa, jangan membuat swaging di tempat yang bengkok atau terlalu dekat dengan sambungan kembang.ketebalan kembar pada sambungan swaging adalah susah hendak dibengkokkan.sementara sambungan swaging yang terlalu dekat dengan sambungan kembang pula dikhuatiri akan menyebabkan nat kembangnya tidak cukup ruang untuk ditanggalkan jika tiub tersebut hendak diletakkan pada bar.

Sambungan swaging adalah lebih kuat daripada  itu sendiri jika dibuat dengan baik, terutamanya jika diloyang.

Swaging juga boleh dibuat dengan menggunakan penanda swaging.penanda swaging terdapat dalampelbagai saiz mengikut saiz tiub yang digunakan.terdapat dua bahagian pada penanda swaging.di bahagian yang hujung sekali mempunyai ukuran garis pusat yang sama dengan ukuran dalam tiub, dan di bahagian belakangnya pula, mempunyai ukuran garis pusat yang sama dengan ukuran luar tiub.bahagian yang selalu ditukul pada penanda ini perlu dicanai semula apabila kepala cendawan terbentuk pada kepala penanda.

Selain membuat swaging menggunakan penanda swaging, swaging juga boleh dibuat dengan menggunakan alat swaging jenis skru.proses membuat swaging dengan alat swaging jenis skru adalah lebih kurang sama dengan proses menggunakan alat untuk membuat pengembangan.ianya terdiri daripada bar pengembang dan bentuk kunnya digantikan dengan bentuk swaging dalam pelbagai saiz.alat ini lebih baik jika dibandingkan dengan penanda swaging kerana ia dapat menghasilkan kerja yang lebih kemas dan tepat.muncung swaging yang boleh ditukarganti ini tidak akan berpusing semasa ia diputarkan.dengan ini, tiub tidak menjadi panas akibat geseran.

7) membuat pengucupan

Membuat pengecupan bermakan menyambungkan dua tiub yang berlainan saiz.saluran tiub yang kecil garis pusatnya dimasukan kedalam saluran tiub yang bergaris pusat lebih besar sedikit.dengan menggunakan pemotong tiub yang bermata tumpul bilahnya, saluran tiub yang luar dikecupkan sehingga ianya menyentuh garis pusat luar tiub dalam.kemudian, sambungan ini dipateri.jarak kelonggaran di antara tiub luar dengan tiub dalam yang sesuai untuk dibuat pengecupan pada tiub ialah 0.8 mm.sambungan cara ini akan menghalang kebocoran atau bahan lakur yang digunakan semasa memateri masuk ke dalam saluran dan system juga

8) pasangan tiub kuprum

Satu cara menyambung tiub kuprum ialah dengan menggunakan pelbagai pasangan tiub.biasanya, pasangan tiub diperbuat daripada Loyang bertempa dan kuprum.terdapat pelbagai bentuk pasangan tiub, bergantung bergantung kepada jenis sambungan yang diperlukan.bentuk-bentuk pasangan tiub yang biasa digunakan ialah seperti siku, tee, liku balik, penyuai dan penjodoh.sambungan ini memerlukan pematrian bagi melengkapkan sambungan tersebut.terdapat juga bentuk-bentuk pasangan tiub yang mempunyai benang luar di kedua-dua hujungnya atau di sebelahnya sahaja.bagi menyambungkan pasangan tiub bentuk ini, nat kembang diperlukan.nat ini digunakanuntuk mengetat dan menguatkan sambungan tersebut.