BAB 1 PENGENALAN 1.1 PENDAHULUAN Pada era yang serba canggih ini, negara kita telah mempunyai pelbagai teknologi serba canggih samada daripada luar negara mahupun buatan negara kita sendiri yang dapat membantu meringankan kehidupan seharian kita. Walaupun mempunyai teknologi yang serba canggih, institusi Pendidikan awam di negara Malaysia masih lagi menggunakan teknologi yang menyukarkan para pelajar dalam menyiapkan sesuatu kerja. Perkara ini juga mungkin disebabkan oleh kekurangan dari segi kewangan yang disalurkan bagi menaik taraf teknologi yang sedia ada ataupun menukar teknologi yang lebih relevan. Setelah meneliti setiap bahan bacaan yang sedia ada, kami ingin menaik taraf inovasi yang digunakan di institusi TVET untuk diguna pakai di institusi sendiri. Inovasi yang digunakan adalah JIG MULTI-G iaitu jig kimpalan paip yang diguna pakai di institusi TVET. Inovasi ini diguna pakai dalam mengimpal paip pada kedudukan yang betul. Antara kekurangan yang dapat kami teliti ialah kurangnya aspek keselamatan, kecekapan, reka bentuk dan ketepatan sudut yang menganggu proses pembelajaran. Oleh yang demikian, kerja menaik taraf inovasi yang sedia ada dapat membantu dalam proses pembelajaran.
2 1.2 PERNYATAAN MASALAH Untuk menaik taraf inovasi yang sedia ada, sedikit pengubahsuaian telah dilakukan berdasarkan permasalahan yang dikemukan. Antara permasalahan yang di kenal pasti adalah: - i. Jig sedia ada tidak dapat melaraskan ketinggian. ii. Penggunaan pengunci seperti bindu, apit, dan kimpal paku melambatkan proses pembelajaran. iii. Jig sedia ada juga dipaku pada lantai dan mengakibatkan jig tidak bersifat mudah alih. 1.3 OBJEKTIF Tujuan perlaksanaan menaik taraf inovasi ini adalah untuk memperbaiki kelemahan yang ada pada rekaan inovasi yang lama bagi mendapatkan fungsi jig yang lebih sempurna. Objektif secara khusus adalah seperti berikut: i. Untuk merekabentuk jig yang mudah digunakan bagi semua pelajar bagi tujuan pembelajaran. ii. Untuk menghasilkan jig yang mudah digunakan oleh pelajar semasa mengimpal pada ketinggian dan kedudukan yang diperlukan. iii. untuk mengujilari kebolehan dan keberkesanan jig welding dalam membantu pelajar untuk mengimpal dengan baik.
3 1.4 SKOP Dalam menghasilkan projek ini, beberapa skop telah dipilih berdasarkan kajian yang telah dibuat sebagai penanda aras untuk menyiapkan projek ini:- i. Jig ini dapat digunakan di bengkel kimpalan di institusi pengajian terutamanya bengkel POLISAS. ii. Dapat mengimpal paip yang mempunyai berat 1kg sehingga 3kg.
BAB 2 KAJIAN LITERATUR 2.1 PENGENALAN Bab ini mengandungi kajian sorotan mengenai projek ini. Perbincangan yang akan dilakukan didalam bab 2 ini akan lebih terarah kepada pembinaan dan juga rekabentuk yang projek yang akan dilakukan secara ringkas. Kajian-kajian yang berkaitan dengan projek ini juga turut disentuh didalam bab ini. Ia juga akan menjelaskan banyak kebaikan dan kelemahan keatas projek-projek terdahulu dan projek yang akan dihasilkan. Pada masa kini jig sedia ada yang digunakan oleh pelajar adalah jig yang dihasilkan berdasarkan pengalaman dan pengetahuan guru-guru yang mengajar. Jig yang sama atau yang hampir sama yang digunakan khas untuk latihan tidak terdapat di pasaran. Jig-jig yang ada dan yang digunakan oleh industri lebih kepada jig yang direkabentuk khas untuk kerja-kerja fit up atau untuk kerja-kerja fabrikasi paip di lapangan sebenar dan tidak sesuai untuk digunakan sebagai jig latihan. Oleh itu satu rekabentuk jig yang khusus untuk digunakan untuk latihan mengimpal pelbagai kedudukan dirancang untuk menyelesaikan masalah ini.
5 2.2 KAJIAN YANG PERNAH DIJALANKAN Jadual 2.1: Jig sedia ada di Institusi Pengajian Perkara Keterangan Institut latihan Kolej vokasional Mekanisma Kelebihan Kos rendah, bahan mudah didapati Kekurangan Jig tetap pada satu kedudukan, ketinggian tidak boleh dilaraskan
6 Pada keseluruhannya, setiap jig menggunakan konsep rekabentuk yang sama walaupun mempunyai bentuk yang berbeza, seperti yang ditunjukkan di bawah: a) Tapak Bagi memastikan kestabilan jig, tapak diikat pada lantai menggunakan bolt dan nut atau menggunakan pemberat. Rajah 2.1: Tapak jig
7 b) Teras Disambungkan kepada tiang menggunakan paip yang lebih besar diameternya supaya ketinggiannya boleh dilaras dan diikat menggunakan bol dan nat. c) Pengikat Penetapan bahan jig diikat menggunakan bolt dan nat. Rajah 2.2: Teras jig Rajah 2.3: Kaedah mengikat bahan kerja
8 Rajah2.4: Lengan untuk kedudukan mengimpal d) Lengan Penetapan bahan jig diikat menggunakan bolt dan nat. Untuk mengimpal kedudukan 6G Kedudukan 1G-5G dan dibuat berasingan
9 2.3 TEORI Jig & fixture adalah satu alat pemegang bendakerja yang digunakan untuk menghasilkan pendua komponen dengan ketepatan yang tinggi, seragam dan kuantiti yang banyak. Fixture (lekapan) merupakan alat yang digunakan untuk memegang bendakerja dengan selamat dalam kedudukan tepat berpandukan proses yang dilakukan, Fixture biasanya digunakan dengan alat tambahan yang lain seperti set block, feeler dan thickness gauge untuk menjajarkan kedudukan bendakerja. Fixture juga kebiasaannya diikat pada satu kedudukan pada bahagian mesin atau sebagainya. Jig pula merupakan peralatan khusus yang memegang, meyokong dan menempatkan bendakerja semasa mengimpal atau proses pemesinan. Kimpalan adalah satu proses pencantuman sesuatu bahan dengan bahan yang lain dengan menggunakan suatu bahan khas, contohnya logam. Proses pengimpalan ini melibatkan pencairan sesuatu jenis logam tersebut untuk menjadikannya sebagai pengikat di antara sesuatu struktur dengan struktur yang lain. Kadangkala tekanan juga digunakan di samping haba untuk menghasilkan kimpalan tersebut. Ini berbeza dengan pematerian, yang cuma meleburkan bahan sambungan (pateri) untuk membentuk sambungan, dan bukan struktur itu sendiri. Bagi kimpalan paip, huruf "G" bermaksud Grooveweld dan nombor “1”, “2”, "5” atau “6" menandakan kedudukan paip dikimpal. Grooveweld adalah bersama dalam dua paip logam yang mana ruang di antara mereka dipenuhi dengan bahan kimpalan.
10 2.4 KAJIAN SPESIFIKASI REKA BENTUK DI PASARAN Melalui medium ini, rujukan dibuat dengan melayari website syarikat-syarikat yang menjual atau menggunakan produk yang seumpamanya di industri. 2.4.1 Pipe welding stand Alatan ini merupakan sebuah jig yang telah disediakan oleh sesebuah organisasi yang menggunakan penjualan atas talian di laman web www.zoro.com. Jig ini sesuai menggunakan pemegang apit G. Penggunaan apit G akan membataskan diameter bahan kerja yang hendak dikimpal dan memerlukan pengguna untuk mengikat bahan kerja dengan ketat dan memakan masa untuk memusingkan nat. Teras jig ini tidak boleh dilaras ketinggian dan ia akan mengakibarkan pengguna tidak dapat untuk menetapkan ketinggian yang dikehendaki. Jig ini juga boleh dilaraskan mengikut sudut dan mempunyai meja untuk meletakkan alatan tangan. Rajah 2.5: Pipe welding stand
11 2.4.2 6G welding stand Alatan ini merupakan sebuah jig yang telah disediakan oleh Weld Master Industries Sdn Bhd. Jig ini didapati boleh digunakan untuk mengimpal bahan kerja pelbagai G namun tahap kelarasan lengan jig adalah terhad dan sesuai dipaku pada meja kimpalan. Ini sekaligus menjimatkan ruang kerja mengimpal. 2.4.3 Work Stand for Out-of-position Application. Rajah 2.6: 6G welding stand Rajah 2.7: Work Stand for Out-of-Position Applications
12 Alatan ini merupakan sebuah jig yang telah disediakan oleh www.miller.com. Jig ini tidak boleh digunakan untuk semua kedudukan. Jig ini tidak boleh mengimpal bahan kerja yang memerlukan sudut seperti kimpalan berkedudukan 6G. Ketinggian jig boleh dilaraskan namun jig perlu diikat pada meja kimpalan. Pemegang bahan kerja menggunakan 2 skru untuk mengikat sekaligus melambatkan proses mengimpal kerana perlu menetapkan kedudukan bahan kerja dengan selari dahulu sebelum memulakan kerja. 2.5 KAJIAN KOMPONEN YANG AKAN DIGUNAKAN Beberapa jenis bahan telah dikenalpasti untuk membina jig tersebut. Antaranya adalah mild steel pipe, mild steel plate, aluminium hollow pipe, aluminium rod, aluminium plate, electromagnet, socket wrench, bolt, nut, washer, roda getah. 2.5.1 Mild steel Keluli lembut adalah sejenis keluli yang terdiri daripada besi dan karbon sebagai komponen utama. Perbezaan utama antara keluli biasa dan keluli lembut adalah keluli lembut mengandungi peratusan karbon yang sangat rendah daripada keluli biasa. Keluli lembut bole dibeli dalam bentuk bar, tiub dan kepingan. Kegunaan dalam industri pembuatan, pembinaan dan kejuteraan. Rajah 2.8: Mild steel
13 2.5.2 Elektromagnet Electromagnet adalah sejenis magnet dimana medan magnetnya terhasil daripada pengaliran arus elektrik melaluinya dan hilang apabila arus tersebut dimatikan. Biasanya terdiri daripada wayar penebat yang dililit rapat menjadi sebuah gegelung. Wayar dililit sekitar teras magnet yang diperbuat daripada bahan feromagnet seperti besi, teras magnet menumpukan fluks magnet lalu memeperkuatkan magnet secara keseluruhannya. 2.5.3 Bolt dan nat Bot dan nat digunkan untuk mengikat dua komponen atau lebih. Mempunyai pelbagai saiz dan sesuai digunkan untuk mengikat komponen. Ia boleh ditanggalkan dengan mudah berbanding ikatan kimpalan. Komponen ini paling banyak dgunakan dalam projek ini. Rajah 2.9: On/off elektromagnet Rajah 2.10: Bolt dan nat
14 2.5.4 Roda getah Roda getah ini dipilih kerana ianya mudah untuk disambungkan, terdapat dalam pelbagai saiz dan tahan lasak dan tidak mudah haus 2.6 KESIMPULAN Pengetahuan dan pengalaman seseorang perekabentuk amatlah penting bagi penghasilan sesuatu produk yang dapat memenuhi citarasa dan membantu pengguna. Produk yang terhasil daripada sesuatu rekabentuk yang telah dibuat kajian pada peringkat permulaan tentunya akan menghasilkan produk yang baik. Rekabentuk yang dihasilkan nanti akan dapat diterima oleh pengguna sekiranya mempunyai ciri-ciri keselamatan, estetika dan menepati piawaian. Rajah 2.11: Roda getah
BAB 3 METODOLOGI 3.1 PENGENALAN Metodologi ialah aspek yang perlu dikaji untuk menghasilkan sesuatu projek. Perancangan proses perlu diteliti sebaik mungkin untuk menghasilkan suatu projek atau produk yang berkualiti. Berikut adalah turutan segala proses atau tatacara yang perlu dilakukan dilalui sebelum suatu proejk itu siap sepenuhnya. Kaedah kerja perlu dilakukan dengan teratur dan sesuai bagi mendapatkan kerja dan hasil yang lebih baik dan terjamin. Dengan adanya kaedah kerja yang teratur, maka segala kerja dan tugas yang ingin dilakukan dapat diikuti dan dilaksankan dengan teratur dan selamat. Di dalam bab ini, perbincangan melibatkan proses merekabentuk dan menghasilkan jig untuk kimpalan paip. Menghasilkan projek ini akan melibatkan penghasilan beberapa bahagian dan komponen. Bahagian-bahagian dan komponenkomponen ini perlu direkabentuk dan diterjemahkan dalam bentuk lukisan kejuruteraan. Lukisan-lukisan inilah yang akan memberi maklumat tentang saiz, bentuk, jenis bahan dan bilangan, kaedah penyambungan dan pengoperasian. Oleh itu, setiap bahagian dan komponen perlu dihasilkan dengan merujuk kepada lukisan ini bagi memastikan kelancaran semasa penghasilan projek nanti.
16 3.2 CARTA ALIR PROSES REKA BENTUK Rajah 3.1: Carta aliran kerja
17 3.3 KONSEP KERJA PRIME 3.3.1 Problem Statement (P) Untuk menaik taraf inovasi yang sedia ada, sedikit pengubahsuaian telah dilakukan berdasarkan permasalahan yang dikemukan. Antara permasalahan yang di kenal pasti adalah:- i. Jig sedia ada tidak dapat melaraskan ketinggian. ii. Penggunaan pengunci seperti bindu, apit, dan kimpal paku melambatkan proses pembelajaran. iii. Jig sedia ada juga dipaku pada lantai dan mengakibatkan jig tidak bersifat mudah alih. 3.3.2 Research (R) Dalam dunia perkimpalan, kita tidak lari daripada melakukan pelbagai jenis teknik dan cara mengimpal sama ada yang mudah mahupun yang agak rumit. Kami melakukan pelbagai kajian dan mendapati bahawa masalah yang dihadapi kebanyakan pelajar ialah mereka sukar untuk mengimpal sekiranya perlu melakukan kimpalan yang bersudut. Masalah yang dihadapi ialah tidak mendapat sudut yang betul ketika mengimpal, posisi mengimpal yang tidak selesa dan perlu melakukan banyak kerja untuk mendapatkan sudut yang diiginkan. Oleh itu, kami mendapat idea daripada masalah yang kami senaraikan, dengan cara menambah baik produk yang lebih mudah untuk digunakan pelajar serta mudah untuk pensyarah melakukan kerja demonstrasi kepada pelajar.
18 3.3.3 Invention i. Pecambahan idea Percambahan idea adalah satu teknik perbincangan bagi meningkatkan kreativiti sesuatu produk. Kaedah ini dijalankan secara kumpulan di mana idea idea baru akan dibincangkan dan idea tersebut diaplikasikan ke atas produk tertentu. a) Analisis konsep reka bentuk Beberapa lakaran awal rekabentuk jig telah dihasilkan sebelum keputusan untuk memilih rekabentuk akhir diambil. Berikut adalah beberapa lakaran yang telah dibuat berpandukan spesifikasi yang telah ditetapkan. Rajah 3.2: Lakaran awal projek
19 Proses penilaian rekabentuk melibatkan beberapa aspek penting dalam pelaksanaan projek. Antaranya: i. Fungsi Reka bentuk yang baik haruslah memenuhi kehandak dan keperluan pengguna terutamanya dari segi ruang. ii. Rupa bentuk Mempunyai reka bentuk yang menarik , ringkas dan mudah. Kebiasaannya s esuatu rupa bentuk produk yang dihasilkan perlulah menarik perhatian pengguna. iii. Kesesusaian Pemilihan mestilah sesuai, mudah diperolehi , kos yang rendah dan mesra pelanggan. iv. Kebolehhasilan Sesuatu reka bentuk yang baik hendaklah mudah dan tidak melibatkan proses pembinaan yang rumit. v. Ketahanan Ketahanan sesuatu reka bentuk seharusnya menepati tujuan dan fungsi yang dibuat dapat menanggung beban ataupun penggunaan dalam jangka masa yang panjang. vi. Kos sesuatu produk yang hendak dihasilkan hendaklah tidak membebankan pengguna dan berpatutan vii. Kemasan Kemasan permukaan yang digunakan mestilah menarik dan sesuai dengan tujuan penggunaan sesuatu bentuk.
20 viii. Keselamatan Produk yang direka bentuk tidak mendatangkan kemudaratan atau kesan buruk kepada pengguna. ix. Nilai komersial Mempunyai ciri-ciri untuk dipasarkan kepada pengguna sasaran. ii. Pemilihan idea Lakaran-lakaran yang telah dihasilkan dipilih dan disenarai pendek. Daripada senarai ini, lakaran tesebut dianalisis berdasarkan kriteria-kriteria dan spesifikasi yang telah ditetapkan Skor: Sangat setuju = 5 = 4 Agak setuju = 3 Tidak setuju = 2 Sangat tidak setuju = 1 Jadual 3.1: Analisis rekabentuk
21 Daripada keputusan skor yang diperolehi, lakaran 2 memperolehi skor tertinggi dan seterusnya dipilih untuk dibangunkan dan dibuat nilai tambah yang selanjutnya. a) Lukisan terbantu computer Setelah melalui beberapa perubahan dan penambahbaikan, lakaran akhir bagi jig yang dibangunkan ini telah dihasilkan dan ditunjukkan dalam rajah di bawah. Perubahan dan penambahbaikan yang dibuat bukan sahaja menyentuh dari aspek kefungsiannya tetapi dari aspek estetik dan ergonomik. Bagi memastikan rekabentuk ini dapat dihasilkan dengan sempurna, lakaran akhir ini diterjemahkan dalam bentuk lukisan kejuruteraan yang melibatkan lukisan Ortografik, Lukisan Isometrik, Lukisan Pemasangan/Ceraian, Lukisan simbol kimpalan serta lukisan konsep menggunakan INVENTOR. Rajah 3.3: Rekabentuk akhir
22 iii. Pemilihan bahan Terdapat beberapa jenis bahan yang boleh digunakan untuk menghasilkan jig ini. Walaubagaimanapun, pemilihan bahan telah dibuat berdasarkan kriteria yang diperlukan seperti yang ditunjukkan di dalam jadual di bawah: Skor: Sangat setuju = 5 setuju = 4 Agak setuju = 3 Tidak setuju = 2 Sangat tidak setuju = 1 Berdasarkan keputusan skor yang diperolehi, Mild steel memperolehi skor tertinggi dan seterusnya dipilih untuk digunakan sebagai bahan utama di dalam menghasilkan jig ini. Anggaran kos projek Anggaran kos projek ini mengambilkira keseluruhan kos perbelanjaan dalam menyiapkan seunit jig ini. Anggaran awal ini dibuat untuk mengetahui jumlah harga yang terlibat dalam penghasilan jig ini. Jadual 3.2: Pemilihan bahan projek
23 Jadual 3.3: Anggaran kos bahan SENARAI BAHAN KUANTITI KOS (RM) MILD STEEL PIPE 1 RM40 MILD STEEL PLATE 1 RM26 ON/OFF ELECTROMAGNET 1 SET RM30 BOLT AND NUT 20 SET RM20.40 RUBBER BRAKE WHEEL 4 RM20 MILD STEEL HOLLOW 1 RM20 JUMLAH RM156.4 iv. Pembuatan Secara amnya projek ini terdiri daripada beberapa komponen atau bahagian yang direkabentuk berpandukan lukisan kejuruteraan. Komponen-komponen ini dibuat melaluiidea dan kajian. Setiap bahagian yang hendak dijalankan dibuat mengikut ukuran yang telah dilukis bagi menggelakkan masalah semasa proses pemasangan nanti. Secara keseluruhannya projek ini menggunakan keluli lembut (Mild Steel) dan aluminium. Logam ini digunakan kerana ianya mudah untuk dibentuk dan dikimpal serta harganya yang lebih murah berbanding logam-logam yang lain serta mudah didapati. a) Mengukur dan menanda Proses mengukur dan menanda merupakan antara proses yang perlu diberi perhatian, kerana proses ini mempengaruhi ketepatan proses pemotongan serta kerja fabrikasi yang akan dilakukan bagi mengelakkan pembaziran pada bahan. Kegagalan mengukur dengan betul akan menyebabkan proses fabrikasi akan menghadapi masalah. Oleh itu pengukuran hendaklah dilakukan berpandu kepada lukisan yang telah dibuat. Di antara peralatan yang digunakan untuk proses mengukur dan menanda ialah pita pengukur, kapur, sesiku L, pembaris keluli, penanda pusat dan sebagainya.
24 Proses pemotongan Bahan-bahan yang diperlukan dipotong mengikut ukuran yang telah ditetapkan seperti yang dinyatakan di dalam lukisan ortografik. Proses pemotongan biasanya dijalankan menggunakan peralatan atau mesin yang tertentu bergantung kepada jenis dan ketebalan material atau bahan yang telah dipilih. 3.3.4 Pengubahsuaian i. Pengujian Proses pengujian merupakan satu proses yang sangat penting di dalam penghasilan sesebuah projek. Proses ini dilakukan supaya sebarang penambahbaikkan bole dilakukan segera sebelum terlewat. Selain itu, proses ini mampu mengelakkan masalah yang lebih besar tambahan pula semasa tambahan pula semasa pembentangan dihadapan panel. ii. Pengubahsuaian Bagi menghasilkan satu projek yang berguna dan berfungsi dengan sempurna, pengubahsuaian perlu dilakukan. Pengubahsuaian ini bergantung kepada hasil selepas ujian dibuat. Adakala perlu banyak kerja ubahsuai dilakukan. Bagi mengelakkan masalah ketika ubahsuai, sepatutnya kerja penghasilan projek dilakukan sebaik mungkin.
25 3.3.5 Penilaian i. Prosuder ujilari Projek yang telah siap perlu diuji terlebih dahulu bagi memastikan setiap bahagian berfungsi dengan baik. Sekiranya terdapat masalah, kerja-kerja pembaikan perlu dijalankan. Kaedah pemasangan dan pengendaliannya ditunjukkan seperti di bawah: a) Tiang Tiang pada jig ini dipasang pada lantai untuk kestabilan. Ianya berfungsi sebagai tiang di mana lengan, meja dan kotak alat ditempatkan menggunakan paip yang lebih besar diameternya dan dimasukkan kepada tiang tersebut. b) Teras dan lengan Teras dan lengan ini merupakan bahagian yang paling penting di mana paip yang hendak dikimpal dipasang kepadanya. Langkah-langkah mengset paip adalah seperti berikut: Pusingkan teras dan laraskan ketinggian teras mengikut kesesuaian dengan menolak ke atas dan ke bawah. Masukkan pin kedalam perumah setelah memeproleh ketinggian yang dikehendaki. Rajah 3.4: Pengujian kekuatan teras jig
26 On magnet dan letakkan beberapa kepingan beban untuk menguji kekuatan dan cengkaman magnet. 3.4 KESIMPULAN Pemilihan bahan dan penghasilan jig ini sangat membantu pengguna yang mengikuti kursus kimpalan. Kos pembuatannya jugak tidak terlalu tinggi dan masih mampu dihasilkan membolehkan ia berkonsepkan mampu milik. Proses yang digunakan untuk menghasilkan jig ini juga adalah proses-proses mudah yang boleh dijalankan dimana-mana institusi pengajian yang mempunya mesin-mesin tersebut. Tambahan lagi, bahan yang digunakan mudah didapati, murah dan mudah dibentuk menjadikan proses menghasilkan projek ini menjadi lebih mudah. Rajah 3.5: Pengujian pada cengkaman magnet