Pengenalan

Kimpalan Arka Tungsten Gas Lengai atau Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) dikenali juga sebagai  Tungsten Innert Gas (TIG)  Kimpalan TIG digunakan secara meluas dalam industri kerana kimpalan TIG sesuai untuk mengimpal berbagai jenis logam.Selain keluli karbon, kimpalan TIG juga digunakan untuk mengimpal Aluminium, aluminium aloi, keluli kalis karat (Stainless steel) dan berbagai keluli aloi lain. Kimpalan TIG menggunakan elektrod tungsten sebagai punca haba manakala gas argon atau helium atau campuran gas argon dan helium digunakan sebagai gas pelindung.

Prinsip Asas Kimpalan TIG

Dalam kimpalan TIG,arka elektrik terjadi apabila arus elektrik dialirkan kepada elektrod tungsten.Jarak antara hujung elektrod tungsten dan permukaan benda kerja akan menyebabkan aliran electron.Aliran elektron pula menghasilkan arka dan haba yang tinggi untuk meleburkan logam.

Kimpalan TIG dilakukan dalam atmosfera yang dikawal dengan menggunakan elektrod tungsten yang berfungsi menghasilkan arka untuk meleburkan logam.Arus terus atau arus ulang alik berfrekuensi tinggi digunakan bertujuan membolehkan arka terhasil berterusan dan stabil tanpa perlu elektrod menyentuh pada permukaan logam.Arka dinyalakan dengan menekan suis penghidup yang terletak pada pemegang sumpitan api.Rod pengisi perlu disuap dan dienapkan kedalam kawasan kawah leburan sebagai logam penambah.Semasa mengimpal gas lengai yang disalurkan dari silinder gas melalui sumpitan berfungsi sebagai perisai bagi melindungi kawah leburan daripada udara atmosfera terperangkap didalamnya.

Mesin Kimpalan 

Lazimnya mesin kimpalan TIG boleh membekalkan samada arus terus atau arus ulang alik ke elektrod kimpalan.Pemilihan jenis mesin kimpalan TIG bergantung kepada ciri-ciri kimpalan yang dikehendaki.Terdapat logam yang boleh dikimpal menggunakan arus ulang alik dengan mudah manakala ada  juga logam yang memerlukan arus terus untuk menghasilkan kimpalan yang lebih baik.

Mesin kimpalan TIG arus Ulang Alik (AU) 

Mesin Kimpalan TIG dan aksesori

•  Voltan litar terbuka (OCV) pada mesin kimpalan ini mestilah tidak kurang dari 100 volt. Volta litar terbuka bermaksud mesin kimpalan telah dihidupkan tetapi kerja kimpalan belum dilakukan.
• Nisbah daya kepanasan pembahagian haba semasa mengimpal ialah 1/2  kepanasan pada elektrod  tungsten dan 1/2 kepanasan lagi  pada benda kerja.
• Memulakan arka dengan voltan dan frekuensi yang tinggi akan menghasilkan haba yang tinggi tanpa perlu menyentuh hujung elektrod  dan benda kerja.  Situasi ini dapat mengelakkan hujung elektrod rosak.
• Sistem penyejukan air.

Mesin kimpalan TIG paduan Arus Ulang Alik/ Arus Terus (AU/AT)

• Mesin kimpalan ini menggunakan kemasukan arus ulang alik (AU) dan mengeluarkan arus terus (AT).
• Menggunakan sistem penyejukkan air atau udara.Pemilihan sistem penyejukkan bergantung kepada pengeluar dan keperluan kerja kimpalan yang hendak dilakukan.
•  Alat penerus (rectifier) digunakan untuk menukarkan AU kepada AT
• Mesin jenis ini boleh disetkan kepada dua kekutuban                                             

                       i.       Kekutuban Terus                                                                                

                     ii.       Kekutuban Balikan

Kekutuban Terus (DCEN atau DCSP)

•  Litar  kekutuban terus menunjukkan  bahagian elektrod adalah negatif  disebabkan disambung pada punca negatif manakala bendakerja disambungkan kepunca positif. 
•   Aliran elektron adalah dari elektrod  kepada bendakerja menyebabkan bendakerja cepat panas.
•  Kekutuban terus menghasilkan nisbah kepanasan  2/3 pada bendakerja manakala pada bahagian elektrod pula ialah 1/2.
• Kekutuban ini amat sesuai untuk mengimpal menggunakan elektrod berdiameter kecil.
•  Logam yang sesuai dikimpal ialah jenis logam yang mempunyai takat lebur yang tinggi seperti keluli karbon, keluli tahan karat dan kuprum.
• Mengimpal dengan kekutuban terus akan menghasilkan kawasan leburan yang kecil   tetapi penusukan dalam disebabkan pengunaan elektrod berdimeter kecil.

Kekutuban Berbalik (DCEP atau DCRP)

• Litar kekutuban berbalik  menunjukkan bahagian elektrod adalah positif disebabkan disambung pada punca positif manakala bendakerja disambung kepunca negatif.
•  Aliran elektron pula dari bendakerka kepada elektrod menyebabkan penumpuan haba lebih pada hujung elektrod.
• Kekutuban berbalik menghasilkan nisbah kepanasan 2/3 pada elektrod tungsten manakala pada bendakerja ialah 1/3.
• Situasi ini menyebabkan  lebih sesuai mennggunakan elektrod yang berdiameter  besar. tujuanya adalah bagi mengelakkan hujung elektrod tungsten cepat lebur.
•  Logam yang sesuai dikimpal ialah seperti aluminium, keluli tahan karat dan magnesium.
•  Mengimpal dengan kekutuban berbalik akan menghasilkan kawasan leburan yang lebar tetapi penusukan yang  lebih cetek disebabkan oleh penggunaan elektrod berdimeter besar dan arus rendah.Haba juga lebih tetumpuh bada bahagian hujung elektrod.

Elektrod

Elektrod ini diperbuat daripada tungsten tulen atau aloi tungsten disebabkan takat leburnya yang tinggi.Selain itu elektrod jenis aloi tungsten yang mengandungi 1% - 3% thorium atau zirkonium mampu meningkatkan aliran elektron serta keupayaan arus.Lazimnya elektrod tungsten dibekalkan dalam tiga saiz iaitu berdiameter 1.5mm, 2mm dan 3mm.Jenis-jenis elektrod tungsten adalah   

Elektrod Tungsten

1.  Elektrod Tungsten Tulen.
2.  Elektrod aloi tungsten.

• Jenis thoriated
• Jenis zirconium
• Jenis cerium        

Pemilihan diameter elektrod adalah berdasarkan faktor pemilihan arus,besar arus yang digunakan,jenis logam dan juga ketebal logam yang hendak dikimpal.Untuk menghasilkan kimpalan yang bermutu bentuk hujung elektrod hendaklah betul.Secara umumnya apabila menggunakan arus terus hujung elektrod yang sesuai digunakan adalah yang ditajamkan hujungnya.Untuk arus ulang alik sesuai menggunakan hujung elektrod yang berhujung bulat.

Hujung elektrod tungsten sentiasa tajam

Rod Penambah    

Rod penambah digunakan bagi menguatkan sambungan kimpalan  dengan mengenapkan leburan rod penambah kedalam kawah leburan . Bentuknya adalah sama dengan rod penambah kimpalan oksiasetilen.  secara amnya pemilihan diameter rod penambah hendaklah sama dengan ketebalan bahan kecuali jika logam yang lebih tebal hendaklah dibuat beberapa larian kimpalan.Sifat fiziknya hendaklah sama dengan logam yang hendak dikimpal supaya hasil kimpalan adalah bermutu.  

Mengasah hujung elektrod tungsten

Gas Pelindung

Gas lengai yang biasa digunakan sebagai gas pelindung ialah gas argon,helium atau campuran gas argon dan helium.Gas argon digunakan secara lebih meluas kerana ianya lebih murah berbanding gas helium.Gas argon juga lebih 1.4 kali lebih berat dari udara atmosfera manakala gas helium beratnya 0.1 kali berat gas argon dan lebih ringan dari udara.Sifat gas argon yang lebih berat menyebab ia dapat melindungi kawasan kimpalan dengan lebih mudah  berbanding dengan helium.sifat-sifat lain gas argon:Gas argon boleh menyeliputi kawasan kimpalan dengan lebih sempurna kerana sifatnya yang lebih berat dari udara atmosfera.

1. Tidak membentuk kabus yang menganggu pengelihatan pengimpal.
2. Berfungsi sebagai agen pembersihan apabila mengimpal aluminium atau magnesium menggunakan arus ulang alik.
3. Mudah memulakan arka dan penghalilan arka adalah lebih lancar dan senyap jika dibandingkan helium Kawalan arka adalah lebih mudah dan stabil apabila mengimpal dalam kedudukan tegak atau atas kepala.Jika kelajuan mengimpal adalah sama zon terkesan haba juga adalah lebih kecil.        

Gas helium kerap digunakan sebagai gas pelindung apabila mengimpal kelajuan tinggi, seperti mengimpal kompenan yang besar, mengimpal menggunakan robot atau mengimpal logam yang mempunyai takat lebur yang tinggi. Voltan arka yang dihasilkan apabila menggunakan gas helium adalah lebih tinggi  manakala arus yang rendah boleh digunakan bagi mendapatkan arka yang sama kuasanya dengan yang sepatutnya tanpa berlaku susutan voltan yang ketara.      

Campuran gas Argon dan helium pula digunakan apabila mengimpal logam yang memerlukan masukan haba yang lebih tinggi.

Kelebihan Kimpalan TIG

Diantara kelebihan kimpalan TIG ialah:-

1. Sambungan kimpalan adalah lebih kuat kerana dapat merintangi karatan dengan lebih berkesan serta lebih mulur.
2. Perisai gas memudahkan memulakan serta dapat mengawal arka dengan lebih stabil.
3. Kurang berlaku udara terperangkap (keliangan), tiada pencemaran bahan lakur dan tiada berlaku sanga teperangkap pada bahagian dalam sambungan.

   

   Hasil kimpalan lebih bersih

4. Sambungan lebih bersih,tiada percikan arka dan tiada sanga pada bahagian sambungan.
5. Gas pelindung tidak berkabus  dan kurang asap semasa memudahkan jurukimpal melihat kawasan kimpalan dengan baik.
6. Proses mengimpal adalah lebih cepat dan sesuai mengimpal dalam berbagai kedudukan.
7. Kimpalan yang dihasilkan lebih licin dan tidak memerlukan sebarang proses kekemasan.
8. Kurang berlakunya herotan .

Aksesori kimpalan TIG

1.    Pengatur dan Meter Alir
    
Terdapat tiga bahagian utama iaitu bahagian pengatur,tolok tekanan silinder dan meter alir.

Pengatur meter alir

• Meter alir berfungsi sebagai tolok pengukur gas bagi kadar tekanan kerja yang diperlukan. 
• Terdapat bacaan pada bahagian luar  tiub kaca manakala  bahagian dalamnya terdapat bebola pelampung yang akan digunakan untuk mementukan aras tekanan kerja yang diperlukan.  
• Bacaan meter akan diambil pada bahagian tengah bebola ata pada bahagian atas bebola.

2. Hos

Hos digunakan untuk mengalirkan gas dari silinder ke muncung sumpitan. Hos juga digunakan untuk mengalirkan air penyejuk ke sumpitan.

3.    Sumpitan (Torch)

Bahagian-bahagian sumpitan terdiri daripada:-

• Topi (Cap)
• Kolet (Collet)
• Badan sumpitan (Torch body)
• Badan kolet (Collet body)
• Muncung (Nozzel)
• Elektrod tungsten (Tungsten)
• Suis

Kompenen sumpitan (Torch)

Proses Kimpalan TIG

Asas kimpalan TIG