Menguasai Pengelasan Tembaga: Teknik Ahli dan Panduan Praktis

Cara Mengelap Tembaga

Pengelasan tembaga tidak sulit. Panas yang diperlukan untuk jenis pengelasan ini sekitar dua kali lipat yang diperlukan untuk baja dengan ketebalan yang sama. Tembaga memiliki konduktivitas termal tinggi. Untuk mengimbangi kehilangan panas ini, disarankan menggunakan ujung satu atau dua ukuran lebih besar dari yang diperlukan untuk baja.

Saat mengelap bagian besar dengan ketebalan tebal, pemanasan tambahan disarankan. Proses ini menghasilkan pengelasan yang kurang berlubang.

Tembaga dapat dielap dengan nyala sedikit mengoksidasi karena logam cair dilindungi oleh oksida yang terbentuk oleh nyala. Jika flux digunakan untuk melindungi logam cair, nyala harus netral. Tembaga bebas oksigen (batang tembaga deoksidasi) harus digunakan daripada tembaga yang mengandung oksigen untuk assembly yang dielap gas. Batang harus memiliki komposisi yang sama dengan logam dasar.

Apa Itu Tembaga?

Tembaga adalah logam non-ferrous yang lunak yang dapat dengan mudah dibengkokkan, dipotong, dibentuk, dan digabungkan menggunakan beberapa proses pengelasan. Sementara sering digunakan untuk membuat item hias rumah dan arsitektur dekoratif, ini adalah konduktor listrik dan panas yang baik, dan oleh karena itu banyak digunakan di industri listrik, sementara pipa tembaga, klep, dan fitting lainnya umum digunakan untuk plomberi.

Karena lentur dan sangat dapat dibentuk, tembaga juga digunakan sebagai elemen utama dalam ratusan paduan yang berbeda, termasuk kuningan, perunggu, dan paduan nikel-tembaga. Elemen paduan paling umum yang digunakan untuk paduan tembaga adalah aluminium, nikel, seng, timah, dan silicon.

Karena tembaga murni terlalu lentur untuk diproses secara mekanis dengan sukses, sejumlah kecil elemen lainnya ditambahkan ke berbagai paduan untuk meningkatkan kemampuan pemesinan, serta untuk deoksidasi logam, membuatnya lebih tahan korosi, meningkatkan properti mekaniknya, dan meningkatkan responsnya terhadap treatment panas. Secara keseluruhan, ada lebih dari 300 paduan tembaga yang tersedia secara komersial.

Berbagai Metode untuk Mengelap Tembaga

Tembaga dapat dielap melalui beberapa metode. Namun, kita hanya akan membahas teknik paling umum dalam artikel ini tentang mengajarkan cara mengelap tembaga. Ini termasuk Gas Metal Arc Welding (GMAW), Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), dan Manual Metal Arc Welding (MMAW). Berikut adalah penjelasan masing-masing.

Gas Metal Arc Welding (GMAW)

Juga disebut MIG welding, Gas Metal Arc Welding (GMAW) mengikuti sistem SMAW untuk pengelasan. Ini berarti bahan tambah yang digunakan dalam teknik pengelasan ini adalah elektroda.

Namun, ada perbedaan di antara kedua metode; sementara serangkaian batang pendek digunakan oleh SMAW sebagai elektroda habis pakai, metode GMAW secara otomatis memumpankan ‘kawat’ kontinu ke gun pengelasan pada kecepatan yang ditetapkan oleh pengguna. Selain itu, ada pengaturan yang diatur untuk pemberian gas pelindung.

Saat menggunakan metode GMAW untuk mengelap tembaga, disarankan Anda menggunakan elektroda tembaga ERCu. Penggunaan Aufhauser Deoxidized Copper juga disarankan; ini adalah paduan tembaga atau bahan tambah dengan kemurnian 985.

Ketebalan bagian tembaga yang perlu Anda elap akan menentukan campuran gas yang diperlukan. Biasanya, argon digunakan untuk ketebalan hingga 6mm. Untuk ketebalan yang melebihi ini, campuran helium dan argon digunakan. Dalam metode GMAW untuk pengelasan tembaga, Anda perlu menyetorkan logam tambah dengan tali lebar sempit atau tali garis lurus; ini dapat dilakukan menggunakan spray transfer.

Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)

Juga disebut TIG welding, Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) mengelap tembaga dengan cara yang mirip dengan sebagian besar proses pengelasan busar; ini berarti GTAW melibatkan penggunaan busar listrik untuk memanaskan dan melelehkan potongan tembaga yang akan dielap dan bahan tambah.

Saat lumpul pengelasan cair mendingin dan mengeras, ia dilindungi dari efek atmosfer dengan memperkenalkan gas pelindung seperti argon atau helium di ujung gun. Sementara GTAW mirip dengan banyak proses pengelasan busar, ia tidak mengelap seperti metode pengelasan busar yang melewatkan busar listrik ke tembaga yang dielap menggunakan elektroda habis pakai.

Sebaliknya, GTAW menggunakan elektroda non-habis pakai untuk menciptakan sambungan pengelasan di antara benda kerja; ia dapat melakukan ini dengan atau tanpa bahan tambah. Juga, dalam banyak metode pengelasan busar lain, bahan tambah digunakan sebagai elektroda yang membawa busar listrik ke tembaga yang dielap.

Namun, kawat pengisi terpisah digunakan dalam metode Gas Tungsten Arc Welding. Juga, tidak sama sekali perlu memperkenalkan bahan tambah saat metode GTAW digunakan untuk mengelap tembaga.

Metode GTAW dapat dengan sukses mengelap potongan tembaga dengan ketebalan hingga 16mm. Kawat pengisi yang direkomendasikan untuk metode ini adalah logam manapun yang memiliki komposisi yang sama dengan logam dasar. Gas pelindung argon disukai untuk bagian tembaga dengan ketebalan hingga 1,6mm. Untuk benda kerja yang melebihi tingkat ketebalan ini, campuran helium dan argon digunakan.

Ketika dibandingkan dengan argon, campuran helium dan argon memungkinkan kecepatan perjalanan yang lebih tinggi dan perforasi yang lebih dalam pada arus pengelasan yang serupa. Untuk memberikan potongan tembaga yang dielap dengan karakteristik perforasi helium yang baik bersama dengan properti stabilitas busar argon, campuran yang umum digunakan adalah 25%Ar/75% He. Terakhir, pengelasan forehand disarankan saat melakukan metode ini pada potongan tembaga dengan tali lebar sempit atau tali garis lurus.

Manual Metal Arc Welding (MMAW)

Metode ini terutama digunakan untuk melakukan pengelasan perbaikan atau pemeliharaan pada tembaga dan paduan tembaga. Bahan tambah yang direkomendasikan untuk metode ini adalah elektroda ECuSn-C. Rekomendasi lainnya adalah menggunakan elektroda Direct Current positive (DC+) dengan teknik tali garis lurus. Saat bahan tambah ini digunakan, metode MMAW dapat membantu dalam hal berikut:

• Mengelap tembaga dengan logam lain
• Perbaikan kecil pada potongan tembaga tipis
• Sambungan pengelasan dengan akses yang terbatas

Ini adalah tiga metode paling umum untuk mengelap tembaga. Sekarang setelah Anda memiliki informasi dasar tentang setiap metode, Anda dapat memilih teknik/metode yang paling sesuai dengan kebutuhan Anda dan pekerjaan yang dilakukan. Namun, terlepas dari metode yang Anda pilih untuk mengelap tembaga, Anda perlu mengikuti beberapa langkah dasar untuk menghasilkan pengelasan yang efektif. Kami membahas langkah-langkah ini di bagian selanjutnya.

Langkah Kunci dalam Pengelasan Tembaga

Saat mengelap tembaga sendiri, Anda perlu mengetahui langkah-langkah penting yang terlibat dalam mengelap tembaga secara efektif. Ada 11 langkah yang terlibat dalam pengelasan tembaga DIY. Dengan melakukan langkah-langkah ini dalam urutan berikut, Anda akan dapat menghasilkan pengelasan tembaga yang sangat awet.

#1. Pastikan Keselamatan

Saat ingin mengelap tembaga sendiri, hal pertama yang perlu Anda lakukan adalah memastikan keselamatan Anda. Tidak peduli logam apa yang Anda elap, Anda perlu mengambil langkah pencegahan yang tepat sebelum memulai pengelasan. Gagal melakukannya dapat menempatkan Anda pada risiko cedera.

Jadi, langkah pencegahan apa yang dapat Anda ambil sebelum memulai pengelasan tembaga? Anda perlu memakai perlengkapan keselamatan, memastikan tidak ada barang mudah terbakar di sekitar Anda, dan bekerja di area bersih atau area bebas dari bahan asing.

Mengambil langkah pencegahan keselamatan sangat penting saat mengelap tembaga; ini karena tembaga adalah konduktor listrik yang sangat baik dan Anda dapat terkena gejolak listrik jika Anda menangani logam dengan tangan bersih.

Selain risiko gejolak listrik, pengelasan tembaga dapat mengekspos Anda pada gas beracun. Jadi, Anda tidak boleh berhenti pada sarung tangan kulit dan pakaian keselamatan untuk memastikan keselamatan Anda saat mengelap tembaga. Sebaliknya, Anda harus memasukkan masker respirator dan pelindung mata dalam perlengkapan keselamatan Anda juga.

#2. Siapkan Permukaan

Persiapan permukaan untuk pengelasan tembaga berarti menjaga area pengelasan bebas dari lemak, minyak, cat, kotoran, dan partikel asing lainnya sebelum Anda mulai mengelap. Mengapa Anda perlu menjaga area pengelasan bebas dari partikel-partikel ini? Karena pengelasan dapat retak jika mereka tercampur dengan logam. Selain itu, mereka mungkin mengandung kimia berbahaya seperti sulfur, fosfor, dan timbal.

Selain area pengelasan, Anda juga harus membersihkan tembaga sebelum mulai mengelap. Bagaimana Anda dapat membersihkan area pengelasan dan tembaga? Dengan kuas kawat baja dan agen pembersih yang sesuai. Pertama kuas kawat kemudian de-grease menggunakan agen pembersih. Juga, pastikan untuk menghapus lapisan oksida yang terbentuk selama pengelasan dengan kuas kawat setelah menyetorkan setiap run pengelasan.

#3. Pre-Heating

Mengapa penting untuk memanaskan tembaga sebelumnya sebelum Anda dapat mulai mengelap? Karena logam ini memiliki konduktivitas termal tinggi. Ini sangat penting jika ketebalan logam tembaga lebih dari 0,01 inci. Anda harus memanaskan semua segmen yang perlu dielap secara seragam.

Karena tembaga dapat mengkonduksi panas dengan cepat dari sambungan pengelasan ke logam dasar di sekitarnya, preheat tinggi diperlukan untuk mengelap bagian tembaga tebal. Suhu akan tergantung pada ketebalan logam dan dapat bervariasi antara 50° hingga 752° F.

Namun, jika Anda mengelap paduan tembaga, Anda dapat melewati bagian ini karena difusivitas termal dalam kasus ini jauh lebih rendah dibandingkan tembaga. Dalam hal Anda mengelap tembaga dan bukan paduan tembaga, Anda perlu memilih preheat yang sesuai untuk aplikasi Anda. Anda harus memberikan perhatian khusus pada tembaga yang akan dielap, ketebalan logam dasarnya, proses pengelasan, dan bahkan massa keseluruhan weldment.

Selain di atas, hal penting lainnya yang harus dilakukan adalah membatasi panas ke area lokal sebanyak yang Anda bisa; ini akan membantu Anda memastikan tidak terlalu banyak materi berada dalam rentang suhu yang mengakibatkan kehilangan lentur.

Selanjutnya, Anda harus mempertahankan suhu preheat sampai sambungan telah dielap. Setelah Anda mulai mengelap, panas dari tembaga yang telah dipanaskan mulai menyebar, dan ini mengurangi risiko retakan.

#4. Mempertimbangkan Desain Sambungan

Langkah penting lainnya dalam mengelap tembaga secara efektiv adalah pertimbangan desain sambungan. Apa yang ini maksudkan? Pertama, Anda perlu mempertimbangkan jarak di antara sambungan. Idealmente, Anda harus mengontrol jarak ini dalam toleransi tertentu berdasarkan logam induk dan paduan brazing yang digunakan. Namun, jarak optimum untuk sambungan antara 0,04 dan 0,20mm.

Pertimbangan penting lainnya di sini adalah tumpang tindih sambungan. Tumpang tindih sambungan yang ideal akan paling sedikit tiga kali lebih tebal dari bagian paling tipis yang perlu Anda gabungkan. Anda harus mencoba menggunakan sejumlah bahan sebanyak mungkin karena ini akan membantu Anda mencapai kekuatan yang diinginkan.

#5. Sesuaikan Nyala

Jika Anda ingin menghasilkan pengelasan tembaga yang efektif, maka Anda harus menyesuaikan nyala dengan tepat. Hal terbaik yang dapat dilakukan di sini adalah menggunakan nyala netral. Apa artinya nyala netral? Nyala netral adalah nyala yang disesuaikan untuk mengizinkan jumlah asetilen dan oksigen yang sama untuk bercampur pada tingkat yang sama. Hal krusial lainnya yang perlu dilakukan di sini adalah menentukan cone putih dalam yang jelas dan memastikan tidak ada kabut.

#6. Hapus Flux

Anda harus menghapus sisa flux dalam salah satu cara berikut jika flux telah digunakan:

• Menggosok dengan kawat dan menyedot uap
• Menggosok dengan kawat dan menggunakan air panas untuk membilas
• Mengencerkan dalam celupan soda kaustik panas

Jika Anda gagal menghapus flux sepenuhnya, maka ini dapat mengakibatkan pelemahan dan bahkan kegagalan sambungan.

Pilih Bahan Tambah

Memilih bahan tambah yang tepat adalah salah satu langkah krusial dalam mengelap tembaga secara efektif. Memilih bahan tambah yang tepat membantu dalam mengelap potongan tembaga yang lebih kuat dari logam dasar. Bahan tambah terbaik atau paling sesuai untuk pengelasan tembaga akan tergantung pada resistensi korosi logam, seberapa besar kekuatan yang Anda inginkan di sambungan, suhu operasi, dan biaya yang terlibat.

Untuk hasil terbaik, Anda harus memilih logam tambah dengan kandungan Silicon (Si) atau Mangan (Mn) yang bertindak sebagai deoksidan. Ini terlepas dari apakah Anda menggunakan metode GMAW, GTAW, atau MMAW untuk mengelap tembaga.

Ketika datang ke bahan tambah untuk pengelasan tembaga, bahan yang paling direkomendasikan dan umum digunakan adalah ErCu dan ErCuSi-A. Yang pertama memudahkan aliran karena mengandung baik Si dan Mn dengan Timah (Sn). Di sisi lain, Anda harus memilih bahan tambah ErCuSi-A jika Anda ingin mengelap tembaga P-oxidized; itu juga opsi yang baik untuk saat mengelap tembaga hard-pitch yang mengandung baik Si dan MN sebagai deoksidan.

Soldering Tembaga

Soldering, yang merupakan salah satu metode awal yang digunakan untuk menggabungkan logam, melibatkan pemanasan logam tambah (dalam bentuk kawat pengisi) sehingga meleleh dan mengisi sambungan. Soft soldering adalah proses paling sederhana, dan yang umum digunakan di sekitar rumah untuk memperbaiki item logam kecil. Ini juga metode yang digunakan oleh tukang pipa untuk menggabungkan dan memperbaiki pipa tembaga dan fitting tembaga.

Anda dapat menggunakan soldering iron murah atau pelat gas dengan flux yang sesuai untuk soft soldering. Hard soldering melibatkan pemanasan bahan tambah pada suhu yang jauh lebih tinggi, jadi sambungan akan jauh lebih kuat daripada sambungan solder lainnya.

Bahan tambah berbeda dan biasanya mengandung perak, jadi teknik ini sering disebut sebagai silver brazing. Namun, brazing yang benar dieksekusi pada suhu yang lebih tinggi lagi.

Brazing Tembaga

Brazing pada dasarnya teknik yang mirip dengan soldering, dan menggunakan jenis bahan tambah yang sama (kawat atau batang brazing) yang digunakan untuk soldering. Sambungan harus sangat erat sehingga tarikan kapiler dapat menarik logam tambah di antara potongan tembaga yang digabungkan.

Meski suhu yang digunakan harus jauh lebih tinggi daripada yang diperlukan untuk soldering, logam dasar tidak boleh dipanaskan hingga titik lelehnya.

Digunakan secara luas untuk pekerjaan plomberi, brazing juga dapat digunakan untuk menggabungkan berbagai jenis logam serta benda kerja logam yang memiliki ketebalan yang berbeda.