Chapter 9Brazing and Soldering

A. Brazing / Pematrian1. DefinisiMenurut American Welding Society, Brazing didefinisikan sebagai sekelompok proses pengelasan dimana perpaduannya dihasilkan oleh pemanasan suhu yang sesuai di atas 800 F (430 C) dan dengan menggunakan filler/logam pengisi non besi yang memiliki titik leleh di bawah base metal nya.

2. Prinsip BrazingKeberhasilan setiap operasi Brazing tergantung pada jarak celah yang relatif kecil dan permukaan yang bebas dari oksida dan zat kontaminasi lainnya.

3. Brazing FillerSebuah logam pengisi patri harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: Fluiditas yang cukup sehingga logam akan mengalir merata oleh daya kapilaritas Kemampuan meleleh yang baik untuk membentuk ikatan metalurgi . Titik lebur konsisten dengan jenis logam yang akan digabung

4. FluxesSetiap bentuk oksida pada permukaan logam akan menghambat aliran seragam logam patri. Fluks diperlukan untuk menghilangkan oksida. Fluks pada umumnya berbentuk pasta, cair, atau bubuk.Oleh karena itu, daerah sekitar lokasi yang diberi fluks dapat menghilangkan oksida dan mencegah pembentukan oksida selama mematri.

5. Macam macam Brazing

6. Metode PemanasanAplikasi pemanasan untuk keperluan Brazing dilakukan dengan berbagai metode, tergantung pada jenis material yang akan dipatri, kuantitas produksi, dan ukuran bagian yang akan digabung.

Teknik-teknik yang digunakan: Torch HeatingCara ini merupakan yang paling umum digunakan untuk keperluan mematri. Campuran gas yang digunakan dapat berupa asetilin, udara, gas oksigen, atau oxyhydrogen. Untuk pengaplikasian pemanasan secara luas, jenis campuran gas tergantung pada konduktivitas termal, jenis, dan ketebalan material yang akan digabung.

Asetilin lebih fleksibel untuk torch brazing karena jarak pemanasannya yang mudah dikontrol. Kontak api yang terlalu dekat dapat menyebabkan logam dasar mencair dan membatasi aliran logam mematri.

Torch dengan udara biasa memberikan panas yang paling rendah dan jauh lebih mudah diaplikasikan untuk mematri bagian tipis.

Proses gas oksigen menggunakan oksigen dengan gas umum yang dijual di toko toko (LPG), gas botol, propana, atau butana. Campuran ini menghasilkan suhu nyala api yang tinggi dan dapat digunakan untuk mematri yang membutuhkan panas yang lebih tinggi.

The oxyhydrogen torch sangat mudah diaplikasikan untuk mematri aluminium dan logam non ferrous lain karena suhu panas yang diproduksi rendah. Hidrogen juga menghasilkan pembersihan tambahan dan sebagai pelindung selama proses mematri.

Furnace HeatingFurnace Heating adalah proses pemanasan untuk mematri part yang dapat dirakit dan diposisikan di atas nampan.Nampan diisi dalam tungku secara manual atau otomatis. Loader otomatis terdiri dari Sabuk Coveyor di mana part tersebut ditempatkan.Logam filler dapat berupa kawat, foil, bubuk atau pasta, ditempatkan pada posisinyaPosisi dekat sambungan dan panas tungku mencair logam pengisi. Fluxing digunakan kecuali bila pemanasan dilakukan dalam suasana yang terkendali (bebas dari oxidant) .

Induction HeatingDalam proses pemanasan ini, panas dihasilkan oleh kumparan induktor yang tidak bersentuhan dengan bagian-bagian yang yang akan di brazing.Sebuah power supply mengubah arus normal dengan frekuensi 60Hz menjadi frekuensi tinggi tegangan rendah.Saat arus mengalir melalui kumparan induktor yang mengelilingi obyek yang akan di brazing, timbul medan magnet. Ketika sebuah benda konduktif listrik ditempatkan dalam medan magnet, gaya listrik akan terinduksi ke dalam bahan konduktif.Pemanas induksi dapat digunakan untuk mematri mematri benda yang dapat dipegang oleh cekam dan membutuhkan pemanasan yang cepat.

Ini merupakan teknik mematri sangat ekonomis untuk produksi kuantitas besar ketika benda dapat disesuaikan dengan tungku induksi.

Dip Brazing1. Molten Metal BathTeknik ini dilakukan dengan cara merendam part ke dalam wadah yang berisi logam brazing cair. Teknik ini terbatas untuk mematri part kecil seperti sambungan kawat atau potongan logam yang dapat dipegang dengan cekam.2. Molten Flux BathFluks dalam bentuk senyawa garam dilebur dalam wadah oleh api gas atau hambatan listrik.Mematri logam pengisi dapat berupa bentuk cincin, washer, slags atau campuran pasta yang sebelumnya sudah diletakkan pada logam dasar. Dalam mematri dengan garam cair biasanya part dan cekamnya dilakukan preheating dalam tungku sampai suhu mendekati titik leleh fluks cair. Metode ini sering digunakan untuk membuat radiator atau heat cooling unit lainnya

B. Braze WeldingBraze welding sedikit berbeda dari Brazing biasa, yang dilakukan seperti pengelasan fusi namun logam dasar tidak ikut meleleh, hanya dibawa ke suhu tinning (pematrian), kemudian lelehan akan menyebar melalui batang filler.

Pengelasan perunggu adalah operasi Braze Welding yang dilakukan dengan api oxyacetylene dengan sedikit api oksidasi, yang biasanya digunakan untuk menggabungkan atau memperbaiki logam yang pengisinya adalah perunggu.

Logam yang biasanya diperbaiki/digabung dengan las perunggu antara lain:- Besi cor- Logam cor malleable- Tembaga- Kuningan- Berbagai logam berbeda

Filler perunggu dipakai pada sambungan yang terdiri dari tembaga dan seng, dengan jumlah kecil dari timah, besi, mangan, dan silikon.

Pengelasan perunggu harus mendapatkan suhu yang tepat pada bahan dasar untuk mencapai kondisi hasil las an yang terbaik, sehingga perunggu meleleh akan menyebar ke seluruh permukaan sambungan dengan baik, tetapi jika :1. terlalu panas, perunggu akan membuat gelembung seperti pada air mendidih2. tidak cukup panas, perunggu akan bentuk menjadi bulatan yang cenderung jatuh dari logam dasar

Mematri dengan Carbon Electrode

Proses ini sangat mirip dengan busur logam, namun elektroda tidak meleleh atau menjadi filler metal. Hal ini dilakukan dengan membuat busur listrik dan memberikanfiller metal ke arah busur listrik tersebut.Elektroda yang digunakan untuk proses ini adalah grafit murni, atau dalam bentuk tembaga yang dilapis karbon dan diberikan holder khusus sebagai pegangan.

Pemegang/holder berbeda antara AC dan DC1. Jika menggunakan daya AC, kita menggunakan 2 holder seperti gambar, karena busur dibentuk oleh dua elektroda karbon

2. Jika menggunakan daya DC, kita hanya menggunakan 1 holder, tapi harus diatur ke straight polarity, karena polaritas terbalik menghasilkan busur yang tidak stabil

3. Air cooled holder (holder dengan fasilitas pendingin udara, untuk mengurangi panas yang timbul pada holder saat melakukan proses pengelasan)

C. SolderingSoldering adalah proses penggabungan antara dua buah logam dengan menggunakan filler logam nonferrous yang mempunyai titik didih dibawah 800F atau dibawah titik leleh logam. Filler biasa disebut solder di distribusi diantara plat dengan menggunakan prinsip kapilaritas.Soldering digunakan untuk menggabungkan plat dimana plat tersebut tidak digunakan untuk beban tinggi, soldering digunakan pada benda yang dikenai beban rendah. Soldering merupakan proses yang simple tetapi ada beberapa hal yang harus diperhatikan :1. Tipe dan jumlah dari solder dan flux yang digunakan2. Benda yang akan di soldering harus benar benar menyatu3. Benda yang akan di soldering harus benar benar bersih4. Benda yang akan di soldering harus menyatu sampai cairan solder mengeras5. Periksa besar panas yang digunakan dapat di aplikasikan pada sambungan

Tipe logam yang biasa di solder

SolderSebaian besar solder adalah paduan dari timah putih dan timah hitam. Prosentase dari metal membedakan titik leleh dan karakteristik yang lain. Paduan timah putih 70% dan timah hitam 30% mempunyai titik leleh sekitar 370F. Paduan timah putih 5% dan timah hitam 95% mempunyai titik leleh sekitar 590F. Paduan timah putih 50% dan timah hitam 50% mempunyai titik leleh sekitar 471F.Pada umumnya paduan dengan kandungan tembaga putih yang rendah memiliki titik leleh yang tinggi dan mengalir tidak secepat paduanyang memiliki kandungan timah putih yang tinggi. Paduan timah putih rendah lebih murah dan banyak digunakan. Solder dengan kandungan timah putih yang tinggi mempunyai lelehan yang lebih baik dan sedikit retakan. Kandungan timah putih yang tinggi biasa digunakan pada peralatan elektronik.Penggunaan solder yang khusus juga tersedia untuk penggunaan yang spesifik. Timah putih-antimoni digunakan pada soldering pada peralatan yang berhubungan dengan makanan, alasan nya adalah penggunaan timah hitam akan mengkontaminasi makanan. Timah putih-zinc digunakan untuk menyambung aluminium. Timah hitam-perak digunakan apabila dibutuhkan untuk meningkatkan kekuatan.Solder tersedia dalam bentuk batangan, kawat,pita, dan balok.

Flux Flux berfungsi untuk menghilangkan oksidasi pada permukaan benda dan oksidasi pada saat penyolderan dapat di cegah. Flux juga meningkatkan wetting action sehingga cairan solder dapat mengalir lebih baik.Flux dapat dijumpai dalam bentuk pasta, cair, dan bubuk.Flux diklasifikasikan menjadi dua korosif dan non-korosif. Walaupun tipe korosif paling efektif pada penggunaan nya harus segera dibersihkan setelah proses selesai.

Heating DeviceBebrapa peralatan pemanas untuk melelehkan solder1. Soldering Coper

2. Electric Soldering Irons and Gun

Flame burning deviceTerkadang oprasi soldering tidak dapat dilakukan dengan heating device. Untuk pengerjaan yang tidak biasa dilakukan oleh heating device di kerjakan dengan flame burning device.1. Bunsen burner

2. Gas-air torch

3. Bottle gas torch

Prosedur Soldering1. Benda yang akan di solder harus terpasang sempurna, sehingga part yang cairan solder dapat mengalir diantara benda dengan prinsip kapilaritas2. Benda yang akan di solder harus bersih dari kotoran 3. Benda yang akan di solder harus pada posisi terpasang selama proses solder ,apabila benda bergerak dapat mengubah hasil yang di inginkan4. Benda yang akan di solder harus mempunyai desain join yang cocok.

Beberapa metode soldering1. Tinning a Copper

2. Sweat SolderingProses dimana solder yang digunakan tidak tampak pada kedua benda3. Seam SolderingSoldering yang dilakukan pada sepanjang sisi terluar benda yang akan di gabungkan.

4. Flame SolderingFlame soldering digunakan saat soldering coper dan electrical soldering tidak bias digunakan. Flame soldering lebih praktis dan cepat.

5. Induction solderingDignakan pada produksi skala besar. Induksi biasanya dihasilkan dari generator, vakum tube oskilator, atau unit spark gap

6. Resistance SolderingSoldering dengan menggunakan prinsip resistansi listrik. Benda kerja diletakkan diantara ground dan elektroda.

7. Dip SolderingProses soldering dengan cara mencelupkan benda kerja yang akan di solder kedalam cairan solder. Proses ini sangat ekonomis.

8. Oven SolderingSoldering dengan menggunakan oven gas atau electric oven, semua asembley dapat di panaskan tanpa merusak suatu komponen.