STEEL CUTTING & WELDING

STEEL CUTTING & WELDING

Aplikasi pemotongan logam (metal cutting) dalam konstruksi sangat luas, meliputi konstruksi :
1. Perkapalan (shipping & ship building engineering)
2. Anjungan minyak lepas pantai (oil & gas offshore plaform & facilities engineering)
3. Bangunan tinggi konstruksi metal (geberal high rise building construction)
4. Jembatan (Bridge construction)
5. Bejana tekan (Pressel vessel)
6. Ketel uap (boiler & steam generator engineering)
Pada awalnya penggunaan alat potong logam dengan filosofi memisahkan ikatan dari molekul-molekul logam dengan menggunakan gergaji, pahat, gunting (metode konvensional) yang terbuat dari logam yang lebih keras dengan logam yang dipotong.
Dengan filosofi mencairkan benda yang akan dipotong maka berkembang berbagai metode-metode pemotongan logam dengan berbagai sumber panas yang digunakan sesuai dengan ketersediaan dan efisiensi kerja. Sumber panas yang digunakan ada yang berasal dari pembakaran arang kayu, kokas, busur listrik, sinar laser dan busur plasma dan lainnya.
Kehalusan sela potong (kerf) tergantung dari :
* Kecepatan Potong
* Kontinuitas pemotongan
* Pemanasan selama pemotongan
* Debit Oxy
* Kemurnian Oxy
* Ketrampilan operator

OXY CUTTING
Pemotongan logam di bagi sebagai berikut :
1. Pemisahan ikatan molekul logam
a. Gergaji / saw : untuk bentuk yang tebal dan pejal misalnya shaft kapal, profile.
b. Gunting / shear ; untuk logam pelat tipis dan lunak
c. Pahat / chisel ; untuk hal-hal khusus
d. Bubut / lathe ; untuk hal-hal khusus
2. Memanaskan, mencairkan, menguapkan dan memisahkan logam
a. Konvensional misalnya dengan arag
b. Campuran oxygen dan gas bakar (oxy fuel cutting)
Misalnya dengan acytelene, benzene, LPG, menthane
c. Busur Listrik (arc gouging)
d. Sinar laser / laser beam cutter
e. Busur listrik plasma

Fungsi Nyala pemanasan :
1. Menaikkan temperatur logam ke oxy ignation temperatur
2. Melindungi semburan gas oxy tehadap pengaruh atas
3. Dapat membersihkan kotoran-kotoran ringan pada permukaan baja bagian atas karat (karat, scale, cat, dll)

Syarat-syarat logam dapat dipotong dengan OXY :
1. Titik Lebur Logam lebih besar dari oxy ignation temperatur --> menghindari pencairan logam sebelum reaksinya berlangsung)
2. Titik lebur oksida logam lebih kecil dari pada titik leleh logamnya
3. Titik lebur oksida logam lebih kecil dari temperatur yang dihasilkan untuk reaksi pemotongan
4. Koefisien konduksi panas dari logam harus rendah.
5. Oksida yan g terbentuk selama proses potong harus encer (SiO2 kental)
6. Logam harus mempunyai batas limit ketidakmurnian dari unsur lain (C, Cr, Si) dan menigkatkan herdenability (mo dan w).

Faktor-faktor dalam memilih bahan bakar :
1. Pengaruh pada kecepatan potong
2. Waktu yang diperlukan untuk pemanasan
3. Harga bahan bakar
4. Jumlah pemakaian bahan bajar
5. Kemampuan bahanbakar untuk digunakan dalam operasi lain
6. Kesiapsediaan bahan bakar dipasaran.


Typical Torch System :
1. Oxygen cylinder (Tabung lebih tinggi, warna hitam / hijau, putaran regulator ke kanan / CW)
2. Acetylene cylinder (Tabung lebih rendah, warna merah, putaran regulator ke kiri / CCW)
3. Method of securing the cylinder:
a. Caps : - Protect valve from being knock off
- Must be in place regulators are off
b. Regulator :
- Gauge – high and low pressure
- Bonnet – weaknest point
- Adjusting screw – clockwise - on
c. Backflash arrestors : Mencegah api balik ke dalam botol
- Orch / manifold
- regulator / torch
d. Hoses : - Oxygen : GREEN
- Acetylene : RED
e. Torch body ; single stage / dual stage
f. Torch head
g. Torch tip
h. Clothing and eye / face protection

Oxygen cylinder :
- Oxigen murni ~99 %
- Pressure : 2200 psi at 70 F
- Hydrosatic tested : 3300 psi
- Forged from 1 single piece of steel no welding
- Minimum of 1/4 thickness
- Annealed periodically (once in 5 years) : dibakar dengan suhu tertentu agar struktur mikro kembali normal

Oxygen valve :
- Brass Construction :
* Menghindari terjadinya spark saat membuka /
menutup valve
* Menjaga agar tidak terjadi korosi / keausan
- Double back seat - NEVER LEAVE HALF OPEN
- Pop off valve - (fragile disk)
- Right hand (RH) thread
Liquid oxygen disimpan di DEWWER FLASK
Oxygen dibekukan sebelum disimpan ke dewwer flask untuk mempermudah transportasi
DRAWWER FLASK dilengkapi EVAPORATOR (pengubah beku ke gas)

Acetylene cylinder :
- Acetone - absorbs acetylene under pressure
- Consumption rate = 1/7 content per hour --> idealnya 7 jam habis
- Fusible plug -212 F
- Let stand upright at least 20 minutes before using --> agar acetalyne yang pure naik ke atas
- protected valve or cylinder
Acetylene valve :
- Brass Construction :
- Packed valve - OPEN 1/2 to 3/4 TURN
- Hand wheel or tank wrench - NEVER REMOVE WRENCH during use
- RH (Male) or LH (female) thread
Acetylene : Made from Calcium carbide and Water

FLAMES TYPE :
1. Carbodizing : ACETYLENE >> banyak dari Oxy (tidak bagus untuk pemotongan)
2. Neutral : fuel = oxy (bagus untuk pemotongan)
3. Oxidizing : OXY >> acetylene (tidak bagus untuk pemotongan)

Safety operating procedures :
1. Acetylene safety precaution
2. Oxygen safety precaution
3. Procedure for changing tanks
4. Setup procedure for oxy –acetylene system
5. Procedures for lighting oxy-acetylene systm
6. Shutdown procedure for oxy – acetylene system
7. Flames types

Safety :
1. Backflash : turn oxygen off first
2. Watch where you cut
a. Don’ t blow molten metal toward another person
b. Don’t melt the hoses
c. Don’t drop metal on hoses
d. Don’t let hoses lay on hot metal

ARC GOUGING & PIERCING
Cara pemotongan logan dengan busur listrik adalah dengan Mencairkan logam yang dipotong dengan menggunakan sumber panas dari busur lsitrik yang dihasilkan oelh elektroda karbon dan kemudian cairan logam disembur dengan udara bertekanan.
(lihat gambar busur listrik / arc gouging page`62)

LASER BEAM CUTTING
 Laser adalah suatu sumber panas yang mempunyai karakteristik yang khusus karena dapat difokuskan menjadi titik yang sangat kecil sekali dan menghasilkan power density yang sangat tinggi sehingga dapat melelehkan atau menguapkan logam
Power density : 6.5 x 106 s/d 6.5 x 108
 Cara pemotongan : Dengan melelehkan logam secara terkonsentrasi (locally melting) atau menguapkan logam dengan panas dari suatu sinar laser.
 Pengeboran dengan sinar laser adalah suatu proses operasi pulsa yang mempunyai density tinggi dan waktu yang lebih singkat dari laser cutting
Penggunaan gas sebagai peningkatan kecepatan dan kehalusan pemotongan dapat menggunakan gas oxygen bertekanan tinggi.
CO2 berkemampuan inggi dapat memotong pelat karbon setebal 1" (25.4 mm).
Batas ketebalan sampai 0.375" (9.5 mm) untuk menjaga pemokusan sinar laser --> menjaga mutu
Kelebihan : Sangat cepat, halus, presisi, tanpa rework

PLASMA CNC CUTTING
 Cara pemotongan : Dengan busur plasma yang dihasilkan oleh ionisasi gas di dalam chamber potong
 Busur plasma (JET) dihasilkan dari proses pemanasan dengan listrik terhadap plasma gas yang terbentuk yang dapat menghasilkan panas yang sangat tinggi sehingga molekul gas terionisasi dan menghasilkan energi sangat tinggi yang dapat melelehkan logam
Jenis gas yang digunakan : Gas Argon, Helium, Nitrogen.
Penambahan hydrogen atau oxygen ke dalam gas diperlukan untuk menaikan daya hantar.
Semakin tinggi daya hantar gas maka semakin tinggi panas yang dihasilkan.
Gas Flow Rate : 2 s/d 20 Cfh
Temperatur yang dihasilkan : 6000 s/d 10.000 F
Kecepatan rambat (propagation speed) : s/d 20.000 feet per detik.


Elektroda yang digunakan : LAS TIG / GTAW
a. WOLFRAM ' TUNGSTEN
b. TUNGSTEN ALLOY

Sumber tenaga yang dipakai : Listrik arus DC yang didapatkan dari generator DC atau rectifier (trafo) yang besarnya berkisar 600 s/d 1.000 amps
Cara Mengontrol panas :
a. Mengubah besaran arus
b. Mengubah ukuran orifice
c. Mengubah komposisi gas
d. Merendam benda yang dipotong
Busur listrik plasma dibagi menjadi 2 type :
1. Transferred
2. Non-transferred
Perbedaan busur listrik TIG dengan plasma Arc weld : Tinggi busur listrik plasma arc weld lebih tinggi dari TIG / GTAW.