PENULISAN SIMBOL LAS

MIG Welding Exhaust Tube

Video from welderworld.com

TEKNIK PENGELASAN TIG

Video from welderworld.com

QW-253 ASME SECTION IX

WELDING VARIABLES PROCEDURE SPECIFICATIONS (WPS) SMAW

K3 Dalam Pengelasan

PENCEGAHAN KECELAKAAN KARENA SINAR LAS

Hampir setiap hari kalo kita melewati jalan-jalan di kota-kota besar di seluruh Indonesia bisa dipastikan kita akan melihat bengkel las ... (yang ga liat pasti kamseupay heheheheh...), dan hampir di seluruh bengkel-bengkel las tersebut tidak memperhatikan atau lebih pas nya tidak peduli dengan keselamatan dirinya dan  orang-orang di sekitarnya atas bahaya yang timbul pada saat bekerja seperti cahaya las, ga tau punya ilmu apa yang jelas mereka enjoy aja bekerja padahal WELDER beneran sangat takut akan radiasi yang ditimbulkan dari cahaya las tersebut, nah kalo ga mau kena radiasi cahaya las ada baiknya kita memperhatikan kaidah-kaidah Keselamatan dan Kesehatan Kerja, untuk melindungi mata kita yang cuma 2 saja ada baiknya memperhatikan hal ini :

1. Memakai pelindung mata dan muka ketika mengelas, yaitu kedok atau helm las.

2. Memakai peralatan keselamatan dan kesehatan kerja ( pakaian pelindung ) pakaian kerja , apron / jaket las, sarung tangan , sepatu keselamatan kerja ).

3. Buatlah batas atau pelindung daerah pengelasan agar orang lain tidak terganggu  (menggunakan kamar las yang tertutup, menggunakan tabir penghalang).

Kedok las dan helm las dilengkapi dengan kaca penyaring (filter) untuk menghilangkan dan menyaring sinar infra merah dan ultra violet. Filter dilapisi oleh kaca bening atau kaca plastik yang ditempatkan disebelah luar dan dalam, fungsinya untuk melindungi filter dari percikan-percikan las.

Adapun ukuran ( tingkat kegelapan / shade ) kaca penyaring tersebut berbanding lurus dengan besarnya amper pengelasan.

Berikut ini ketentuan umum perbandingan antara ukuran penyaring dan besar amper pengelasan pada proses las busur manual  :

AMPER	UKURAN PENYARING
Sampai dengan 150 Amper	10
150 – 250 Amper	11
250 – 300 Amper	12
300 – 400 Amper	13
Lebih dari 400 Amper	14

semoga bermanfaat...

DILEMA !!! 

Setiap manusia pasti pernah mengalami hal ini dimana kita dihadapkan pada suatu pilihan yang sulit untuk diputuskan dalam waktu singkat apalagi pilihan tersebut sangat berhubungan dengan kelangsungan masa depan kita, apa yang harus kita lakukan??? pertanyaan itu selalu menggayuti pikiranku selama beberapa pekan ini kalo gini gimana ya??? kalo begitu gimana ya??? binun jadinya$#%&##@&#&@^. akhirnya semua jawaban ternyata hanya satu kita selaku manusia hanya bisa berusaha meraih yang terbaik dalam hidup kita biar ALLAH SWT yang memutuskan kemana arah hidup kita dan percaya bahwa kita tidak akan di beri kesusahan oleh-NYA selama kita selalu bersyukur atas nikmat yang telah kita dapatkan selama hidup.

IT'S DONE !!!

"ALHAMDULILAH" itulah kata yang pertama kuucapkan setelah menempuh perjalanan jauh dari Tawau Sabah Malaysia tuk kembali ke Tanah Air setelah berjibaku,berperang dan bersuka ria di Sabah bersama anak-anak Indonesia yang "LUAR BIASA" dan teman-teman guru dari seluruh Indonesia yang telah bekerja melebihi ekspektasi yang diharapkan, semoga apa yang telah kita berikan walaupun itu hanya setetes air dari segelas yang dibutuhkan anak-anak Indonesia di Sabah dapat membawa perubahan untuk kehidupan yang lebih baik bagi anak Indonesia di masa depan, dengan berakhirnya tugas mengajar selama dua tahun bukan berarti berhenti berbuat dan berperan terhadap pengembangan pelayanan pendidikan bagi anak Indonesia di Sabah dan seluruh anak-anak Indonesia di dunia agar bangsa Indonesia bisa mewujudkan cita-cita luhur yaitu "MENCERDASKAN KEHIDUPAN BANGSA".

Kinerja PNS Dibalik Kenaikan Gaji

Tahun 2011 ini semua PNS di Indonesia (termasuk saya) menerima kenaikan gaji rata2 10% dan itu terhitung dari bulan Januari, dibalik kenaikan tersebut tentu ada pro dan kontra yang terjadi di masyarakat dan kayanya lebih banyak yang kontra, mungkin hal tersebut dipengaruhi faktor kinerja para PNS yang konon masih banyak yang belum berubah alias memble belum lagi masalah inflasi yang tentunya menyeret semua kalangan bukan hanya PNS, tetapi kalau bicara kinerja kenapa harus dikaitkan dengan "gaji" karena menjadi PNS bukanlah pekerjaan yang bergaji besar dan akan membuat kaya orang yang menyandangnya, iya kan? jadi seharusnya persoalan kinerja itu adalah "pengembangan berkelanjutan dan sepanjang hayat" (itu kalau rumusnya bener) jadi artinya mau naik atau ngga naik tu gaji ya yang namanya kinerja harus all out karena kita (PNS) dibayar oleh uang rakyat, dan akhirnya semua kembali ke masing-masing PNS nya sendiri kayanya, kalau memang kinerja itu masih terganggu dengan gaji yang kecil mendingan berbesar hati mundur dan memberi kesempatan orang lain yang "mau", salam buat teman-teman guru se-Indonesia mari kita buat perubahan positif dimulai dari diri kita sendiri.

Pendidikan Anak-anak TKI : Perayaan HUT RI KE 65 Di Negeri Jiran

Hari Ini 17 Agustus 2010 Republik kita tercinta Indonesia merayakan kemerdekaan yang ke 65 ditengah-tengah berbagai masalah yang terjadi seperti pemberantasan korupsi, anarkisme, rasa nasionalisme yang agak luntur, kemiskinan dll, tapi selain itu negara kita juga meraih prestasi lumayan di bidang ekonomi, dan yang penting gaji PNS naik walaupun hanya 10%, setelah beberapa lama bertugas di sabah tiba akhirnya kami para guru merayakan HUT RI yang ke 65 bersama-sama rakyat Indonesia yang ada di Tawau yang dipusatkan di kantor KJRI Kota Kinabalu KPTF Tawau walaupun dengan kesederhanaan tetapi suasana khidmat sangat terasa sampai meneteskan air mata oleh karena bercampur aduknya rasa bahagia dan sedih dengan keadaan Negara kita yang belum mendapatkan kemajuan yang signifikan meskipun ada perkembangan dan pertumbuhan di berbagai bidang, Dirgahayu RI!!!!!! semoga kedepan rakyat Indonesia bisa merasa bangga menjadi orang Indonesia karena negara kita negara besar bukan hanya luasnya tetapi potensi-potensi yang terdapat di dalamnya seperti anak-anak TKI yang belum sepenuhnya mendapatkan hak pendidikannya secara memadai sebagaimana mestinya anak-anak Indonesia lainnya yang berada di dalam negeri, karena ternyata anak-anak TKI ini rata-rata mereka memiliki kepandaian yang cukup untuk mengenyam pendidikan yang lebih tinggi lagi dari sekedar Membaca, Menulis dan menghitung mudah-mudahan sedikit demi sedikit isu pendidikan anak-anak TKI ini dapat perhatian luas dari semua pihak bukan hanya pemerintah sehingga anak-anak TKI yang rata-rata lahir di Sabah itu akan merasa bahwa dia adalah orang Indonesia dan dengan bangga menyampaikan ke seluruh dunia THANKS GOD I'M INDONESIAN

Pendidikan Anak-anak TKI di Sabah Malaysia

Alhamdulilah dah mau 8 bulan nih bertugas di ladang sawit di distrik tawau, kalo ditanah air banyak ditemenin peserta diklat yang sebaya bahkan lebih matang dari saya sekarang berhadapan dengan anak-anak Indonesia yang kurang beruntung dalam arti tidak mendapatkan hak pendidikannya dengan baik karena aturan yang tidak membolehkan mereka sekolah di Malaysia, melihat semangat belajar dan kepintaran mereka rasa ingin menyerah kembali ke Tanah Air menghilang yang ada rasa ingin memberi sesuatu untuk mereka di waktu tugas yang sangat singkat ini mudah-mudahan mereka dapat meraih cita-citanya, terus terang berada dinegara yang sedikit iri terhadap negara kita jadi aga susah juga harus hati-hati dalam segala hal tapi secara umum bagus karena populasi di Sabah ternyata mayoritas orang-orang yang berasal dari Sulawesi Selatan saudara kita tinggal bagaimana proses adapt and adopt kita sendiri, setelah 8 bulan mengajart mereka Alhamdulilah meskipun sedikit sudah ada perkembangan sekarang mereka sudah tahu apa itu Pancasila, kapan hari kemerdekaan RI, lagu Indonesia Raya dll tentang Indonesia dengan begitu mudah-mudahan mereka menjadi orang Indonesia yang sejati karena sebelumnya mereka lebih Malaysia karena memang lahir dan besar Sabah.

Pause at Sabah

While away from the welding activities and switch to become a teacher for Indonesian children who are less fortunate in Malaysia's Sabah I hope besides getting the money may also get a great reward from Allah SWT Amien, apparently Indonesian children here have enough intelligence to change the fate of his own advanced , Family and even my beloved country Indonesia, hopefully they get a blessing from the Almighty, Amien.

Sumber Listrik dan Pengkutuban pada Pengelasan

Sumber listrik atau tenaga menyediakan tegangan dan arus yang butuhkan untuk menghasilkan busur las antara elektroda dan benda kerja. Arus yang dibutuhkan sangat tinggi untuk mencairkan permukaan benda kerja dan ujung elektroda.
Sangat penting menjaga kestabilan arus listrik selama elektrode menghasilkan busur listrik. Jika elektroda terlalu jauh, maka arus yang mengalir akan terhenti sehingga berakibat terhenti pula pembentukan busur las. Sebaliknya, jika terlalu dekat atau menyentuh/ menekan benda kerja, maka busur yang terjadi terlalu pendek/ tidak ada jarak sehingga elektroda akan menempel pada benda kerja, dan jika hal ini agak berlansung lama, maka keseluruhan batang elektroda akan menerima panas yang sama yang berkibat mencairnya keseluruhan batang elektroda tersebut.
Pada saat belum terjadinya busur las disebut “sirkuit terbuka “ ( open circuit voltage /OCV) mesin las akan menghasilkan tegangan sebesar 45 – 80 volt, sedangkan pada saat terjadinya busur las, disebut “sirkuit tertutup” ( close circuit voltage /CCV) tegangan akan turun menjadi 20 – 35 volt.
Memperbesar busur las adalah dengan cara memperbesar/mempertinggi amper yang dapat diatur pada mesin las.
Saat busur las terbentuk, temperatur pada tempat terjadinya busur las tersebut akan naik menjadi sekitar 6000 C, yaitu pada ujung elektroda dan pada titik pengelasan.
Bahan mencair membentuk kawah las yang kecil dan ujung elektroda mencair membentuk butir-butir cairan logam yang kemudian melebur bersama-sama kedalam kawah las pada benda kerja. Dalam waktu yang sama salutan (flux) juga mencair, memberikan gas pelindung di sekeliling busur dan membentuk terak yang melindungi cairan logam. Kecepatan mencair dari elektroda ditentukan oleh jumlah arus listrik yang dipakai.
Seperti yang telah diuraikan pada Kegiatan Belajar sebelumnya ( tentang Mesin Las Busur Manual ) telah dijelaskan bahwa mesin las terdiri dari mesin las AC dan mesin las DC, di mana kedua mesin las ini dapat menghasilkan dan menyediakan tegangan dan arus listrik yang cukup untuk terjadinya proses pengelasan.
Kedua jenis mesin las tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda, sehingga dalam penggunaannya harus benar-benar diperhatikan agar sesuai dengan bahan yang dilas ataupun teknik-teknik pengelasannya.

WELDING MACHINES

1. Mesin Las Arus Bolak-balik ( AC )
Mesin las arus bolak-balik sebenarnya adalah transpormator penurun tegangan. Transformator (trafo mesin las) adalah alat yang dapat merubah tegangan yang keluar dari mesin las. Tegangan yang diperlukan oleh mesin las bermacam-macam biasanya 110 V, 220 V, 380 V atau 420 V. Pengaturan arus pada pengelasan dapat dilakukan dengan cara memutar tuas, menarik, atau menekan, tergantung pada konstruksinya, sehingga kedudukan inti medan magnit bergeser naik-turun pada transformator. Pada mesin las arus bolak-balik, kabel masa dan kabel elektroda dipertukarkan tidak mempengaruhi perubahan panas yang timbul pada busur nyala.

2. Mesin Las Arus Searah ( DC )
Mesin las arus searah mendapatkan sumber tenaga listrik dari trafo las ( AC ) yang kemudian diubah menjadi arus searah atau dari generator arus searah yang digerakkan oleh motor bensin atau motor diesel sehingga cocok untuk pekerjaan lapangan atau untuk bengkel-bengkel kecil yang tidak mempunyai jaringan listrik.
Pemasangan kabel-kabel las ( pengkutuban ) pada mesin las arus searah dapat diatur /dibolak-balik sesuai dengan keperluan pengelasan, ialah dengan cara :
• Pengkutuban langsung (Direct Current Straight Polarity / DCSP/DCEN)
• Pengkutuban terbalik (Direct Current Reverce Polarity / DCRP/DCEP)

Pengkutuban langsung (DCSP/DCEN) :
Dengan pengkutuban langsung berarti kutub positif (+) mesin las dihubungkan dengan benda kerja dan kutub negatif (-) dihubungkan dengan kabel elektroda. Dengan hubungan seperti ini panas pengelasan yang terjadi 1/3 bagian panas memanaskan elektroda sedangkan 2/3 bagian memanaskan benda kerja.
Pengkutuban terbalik (DCRP/ DCEP) :
Pada pengkutuban terbalik, kutub negatif (-) mesin las dihubungkan dengan benda kerja , dan kutub positif (+) dihubungkan dengan elektroda. Pada hubungan semacam ini panas pengelasan yang terjadi 1/3 bagian panas memanaskan benda kerja dan 2/3 bagian memanaskan elektroda.

SHIELDED METAL ARC WELDING EQUIPMENT

WELDING MACHINE


STEEL WIRE CUP BRUSH



WIRE BRUSH


HOLDER



CHIPPING HAMMER



CLAMP C



WELDING GLOVES



WELDING HELMET

Uji Kompetensi dan Sertifikasi Las

Uji kompetensi dan sertifikasi las telah dilaksanakan secara rutin di TUK Mandiri P4TK BMTI Bandung baik bagi para pencari kerja, tenaga pendidik maupun tenaga kerja Industri khusus untuk tenaga kerja yang berasal dari industri kegiatan uji kompetensi bisa dilaksanakan di TUK atau di tempat kerja (Work Place Assessment) dengan persyaratan tertentu, pada kegiatan uji kompetensi tersebut bagi yang lulus berhak mendapatkan sertifikat dari BNSP ( Badan Nasional Sertifikasi Profesi ) sesuai dengan skema kompetensi yang diikutinya pada saat uji kompetensi, uji kompetensi dilaksanakan oleh Asesor yang berasal dari TUK Mandiri P4TK BMTI Bandung yang memiliki kewenangan di bidang pengelasan dan telah terdaftar di LSP-LMI maupun di BNSP.

SAMBUNGAN SUDUT ( T ) SATU JALUR POSISI DI BAWAH TANGAN ( 1F )
TUJUAN :
Setelah mempelajari dan berlatih membuat sambungan sudut ( T ) posisi di bawah tangan (1F) pada pelat baja karbon, peserta diharapkan akan mampu :
· Melakukan persiapan pengelasan, meliputi peralatan dan bahan praktik.
· Menjelaskan prosedur membuat sambungan T satu jalur posisi di bawah tangan / flat ( 1F ).
· Membuat sambungan T satu jalur dengan kriteria :
* lebar kaki las 6 mm
* kaki las ( reinforcement ) seimbang
* sambungan jalur rata
* undercut maksimum 10 % dari panjang pengelasan
* tidak ada overlap
* perubahan bentuk / distorsi maksimum 5°.

ALAT DAN BAHAN :
1. Alat :
· Seperangkat peralataan las busur manual.
· Alat keselamatan dan kesehatan kerja kerja.
· Lembaran kerja/gambar kerja
2. Bahan :
· Pelat baja karbon ukuran 75 x 150 x 6 mm ( 1 buah )
· Pelat baja karbon ukuran 50 x 150 x 6 mm ( 1 buah )
· Elektroda E 6013, Æ 3,2 mm

KESELAMATAN KERJA :
· Periksa persambungan kabel-kabel las. Jaga agar tidak ada yang kurang kuat/ longgar.
· Jauhkan benda-benda yang mudah terbakar dari lokasi pengelasan.
· Gunakan alat keselamatan dan kesehatan kerja yang layak dan sesuai dengan fungsinya.
· Jangan gunakan tang dan kabel las yang tidak terisolasi.
· Bekerjalah pada ruang las dengan sirkulasi udara / ventilasi yang cukup.
· Usahakan ruang las/ tempat pengelasan tidak terbuka, sehingga cahaya las tidak mengganggu lingkungan/ orang lain yang berada di sekitar lokasi.
· Bertanyalah pada Instruktor/ pembimbing jika ada hal-hal yang tidak dimengerti dalam melaksanakan pekerjaan.
· Bersihkan alat dan tempat kerja setelah selesai bekerja.

PEMBUATAN JALUR LAS POSISI DI BAWAH TANGAN
TUJUAN :
Setelah mempelajari dan berlatih membuat jalur las posisi di bawah tangan pada pelat baja karbon, peserta diharapkan akan mampu :
· Mempersiapkan peralatan las busur manual secara benar dan sesuai dengan SOP.
· Menggunakan peralatan dan perlengkapan keselamatan dan kesehatan kerja.
· Mengatur penggunaan arus pengelasan sesuai dengan pekerjaan.
· Membuat jalur las menggunakan elektroda rutile dengan mengacu pada kriteria yang ditentukan.

ALAT DAN BAHAN :
1. Alat :
· Seperangkat peralataan las busur manual.
· Alat keselamatan dan kesehatan kerja kerja.
· Lembaran kerja/gambar kerja
2. Bahan :
· Pelat baja karbon ukuran 100 x 200 x 6 mm
· Elektroda E 6013, Æ 2,6 dan 3,2 mm

KESELAMATAN KERJA :
· Periksa persambungan kabel-kabel las. Jaga agar tidak ada yang kurang kuat/ longgar.
· Jauhkan benda-benda yang mudah terbakar dari lokasi pengelasan.
· Gunakan alat keselamatan dan kesehatan kerja yang layak dan sesuai dengan fungsinya.
· Jangan gunakan tang dan kabel las yang tidak terisolasi.
· Bekerjalah pada ruang las dengan sirkulasi udara / ventilasi yang cukup.
· Usahakan ruang las/ tempat pengelasan tidak terbuka, sehingga cahaya las tidak mengganggu lingkungan/ orang lain yang berada di sekitar lokasi.
· Bertanyalah pada Instruktor/ pembimbing jika ada hal-hal yang tidak dimengerti dalam melaksanakan pekerjaan.
· Bersihkan alat dan tempat kerja setelah selesai bekerja.

Electro beam Welding

Applications of a New Electron Beam Welding
Technology in Vacuum Equipment Design

Nova tehnologija varjenja
z elektronskim curkom
vakuumskih sistemov
Duphk J., P. Kapounek, M. Hor%ek, Institute of Scientific Instruments, Brno
When constructing vacuum and high vacuum systems and parts, we often encounter
the task of joining materials with considerably different metallurgical properties, e.g.,
stainless steel-Al, stainless steel-& Ti-AI. If the classical melting technique is used for
welding, in most cases fragile intermetallic compounds arise and the quality of joints is
often inadequate. Mechanically resistant and vacuum tight joints can be produced by
electron beam heating so that only the material with the lower melting temperature is
melted and in this melt the higher-melting-point material is partially dissolved. The
contribution describes a novel form of a joint in construction of vacuum devices.
Key words: electron beam welding, novel form of joints, new technology of welding
Pri konstruiranju visokovakuumskih sistemov in sestavnih delov Cesto naletimo na
problem spajanja materialov z razliCnimi fizikalnimi lastnostmi, kot n.pr. nerjavno jeklo -
aluminij nerjavno jeklo - baker, titan - aluminij. Pri uporabi klasiCne varilne metode s
taljenjem v mnogih primerih dobimo krhke intermetalne zlitine in neprimerno kvaliteto
zvarov. Mehansko odpornost in vakuumsko tesnost zvarov lahko dobimo z ogrevanjem
z elektronskim curkom tako, da se stali samo material, ki ima nizjo temperaturo talEa,
v talini pa je delno topljen material z visjo temperaturo talis’Ca. Opisana je nova oblika
spojev, nova tehnologija izdelave spojev in prikazana praktiCna uporaba spojev v
konstrukcijah vakuumskih naprav.
KljuCne besede: varjenje z elektronskim curkom, nove oblike zvarov, nova tehnologija
spajanja
The weld joints of materials which have considerably
different metallurgical properties, such as stainless
steel-aluminium, titanium-aluminium, etc. made
using the classical way of melting, during which both
materials in liquid state mix, are of limited use, because
in most cases fragile intermetallic compounds
arise which decrease the strength’. Efforts to influence
the composition of the weld metal by deflecting
the electron beam toward one of the welded materials*,
when two independent beams3 or the welding
technique which makes use of an additional material
in the form 3 flake4 are used, mostly do not prevent
establishment of concentration conditions giving
the rise of fragile phases. The prerequisite for the
creation of vacuum-tight and mechanically strong
joints of quite different metallic materials is the
preparation of a weld metal in the form of a solid
1 Dr. Sc. Jan DUPAK
Institute of Scientific Instruments of the
Academy of Sciences of the Czech Republic,
Krllovopolske 147,
(X-61 264 Brno, Czech Republic
solution composed of components of both materials
to be welded. This can be achieved by heating the
parts to be joined so that the electron beam melts
only the lower-melting-point material in which the
higher-melting-point metal is partially dissolved and
so a peripheral solid solution is produced. The precondition
for the creation of the solid solution is the
existence of a partial solid-state solubility region in
the phase diagram, and of a sufficiently high difference
in melting temperatures of both metals.
Using the mentioned method, we made welds of
aluminium with copper, nickel, titanium, silver, stainless
steel, and of stainless steel with copper, molybdenum
and niobium. All joints of the mentioned combinations
are vacuum-tight and mechanically
resistant, even after repeated heating to a temperature
of 4OO”C, followed by cooling that was carried
out by immersing the joint into liquid nitrogen. So far,
main attention has been paid to the welding of aluminium
with titanium. These welds were investigated
metallographically. Mechanical tests were made and
the distribution of elements in the joint was determined5v6.
431
Dup&k J., P. Kapounek, M. HorBCek: Applications of a New Electron Beam Welding Technology in Vacuum Equipment Design
Figure 1: Constructional arrangement of the joint ILower-
melting-point material, II- Higher-melting-point
material
The described welding technology makes certain
demands on the constructional arrangement of the
joint. A suitable arrangement is shown in Fig. 1.
The steps of the welding technigue are as follows:
(1) Both parts to be welded are rotated and, by using
a defocused electron beam, they are heated in the
region of the joint to a temperature close to the melting
temperature of the lower-melting-point material.
(2) Using the focused beam, the lower-melting-point
material is melted so that it wets the other material
which is in the solid state.
The following are examples of use of the joints in
vacuum engineering. When constructing a zeolite
sorption vacuum pump, we weld its body made of a
ribbed aluminium sheet and neck of stainless steel.
The use of an aluminium body leads to a decrease in
time necessary for cooling the vacuum pump. The
stainless steel - silver joint was used for the construction
of an oxygen valve where a 0,5 mm thick
silver tube of 12 mm in diameter was welded to a
flange of stainless steel. The aluminium - stainless
steel weld joints enable the use of copper-ring sealed
flange connections (CF) of apparatus made of aluminium.
In this case it is more appropriate to weld
rings of aluminium and of stainless steel first and, after
verifying the vacuum tightness of the joint (after
multiple heating and cooling), to produce the less demanding
joints aluminium - aluminium, and stainless
steel - stainless steel.
The use of the weld joints of materials with considerably
different properties can bring an improvement
of properties of vacuum and ultrahigh vacuum equipment
or some simplification in their construction.
References
’ A. H. Maleka: Electron-Beam Welding, McGraw-Hill,
London, 1971,169
’ B. A. Schutov, A. A. lerochin, Control of the Composition
of a Weld Joint when an Electron Beam is Used for
Welding Heterogeneous Metals, Svarochnoie proizvodstvo,
1971, 10, 10 (in Russian)
3 B. A. Schutov, A. A. lerochin, Experience of Welding
Heterogeneous Metals by Using Two Electron Beams,
Avtomaticheskaia svarka, 1972, 1, 71 (in Russian)
4 L. N. Sayer, Bit. Weld. Journal, 4, 1967, 163
5 J. Dupak, P. Michalicka, J. Viestal, P. Kapounek,
Zvaranie, 43, 1994, 13 (in Czech)
6 J. Dupak, P. Michalicka, J. Viestal, Proceedings of the
Fourth International Conference on electron beam technologies,
Varna, 1994, 115
432

Welding

Intelligent Robotic GTAW System for 3D Welding

1 BACKGROUND

Precision welding of complex 3D profiles is usually performed by skilled manual
welders. The automation of the Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) process
for high performance alloys is difficult on account of various factors, principally the
need to provide inert gas shielding. More generic problems are related to the
complexity of a multi-parameter process, that involves many interrelated
phenomena, such as heat transfer, fluid dynamics, plasma effects, electrical power
supply, etc. An automatic system must be capable of emulating the ability of the skilled welder.
The system architecture has to be such that its functional specification encompasses intelligence/decision making, adaptation to cope with uncertainties, application of knowledge,
rules and procedures. In addition to the "intelligent" attributes listed above, the system must have the physical attributes to perform a dexterous task under close control in a difficult
environment. The torch has to be manipulated along a trajectory, where the
weld speed is a critical process parameter. The size of the welding tool,
supply cables, sensors and gas fixtures complicate trajectory planning due to increased chance of collisions. Care must be taken to ensure that the molten weld pool, electrode and trailing areas of
solidifying metal are protected by an inert gas. The system is not merely controlling a
robotic manipulator but managing and controlling a process. There are many subsystems and auxiliary processes that have to be integrated as they all influence the final quality of the weld
Individual areas of welding automation have received considerable interest and research effort over the last thirty years. Bringing them together in a working practical system raises many other issues that have yet to be resolved. For example equipment that has proven successful in a
research laboratory may not be applicable in an industrial solution due to cost, robustness and being intrusive to the process. Each subsystem cannot be viewed in isolation. The work described in this report represents the first stages in the commissioning of a demonstrator and
research facility that is capable of intelligent 3D welding. This system will evolve and increase in functionality. The fundamental attributes of this system are:

• in-process sensing
• adaptation
• sufficient degrees of freedom for 3D
welding
• interfacing with off-the-shelf welding
equipment
• trajectory generation
• open architecture control
• fixturing for inert gas weld protection


2 OBJECTIVE
The overall objective of this work is the building of a welding demonstrator. This can be divided into the following task objectives:
Hardware To upgrade the Whyetech Cartesian robot so that it is capable of performing industrially relevant welding tasks, i.e. add two rotary axes to allow orientation of the weld toolin 3D space Trajectory Generation To develop algorithms for following 3D weld paths, two distinct types of problem are identified:
• welding of large box structures
• precision welding of small aero-engine
parts with double curvature surfaces Sensing/Process Monitoring To report on techniques for laser seam sensing on titanium parts, to identify problems and possible solutions, and to assess the performance of three commercial sensors. To study low cost methods for monitoring of welding process parameters using standard vision systems. The devices must be robust, affordable, and nonintrusive. Control Architecture To implement GiCNC control architecture, interfaces must be modular and accepted by industry standard equipment, such as welding power supplies.


3 METHODOLOGY
3.1 Robot Configuration There is a requirement for a robotic manipulator that can perform welding on 3D structures. As this is needed for developing and testing control algorithms, a commercial robot with a closed architecture is not suitable. The following section details the design considerations for the upgrading of an existing 3-axis manipulator.

3.2 Selection of Axes
The selection of mechanical configuration and number of axes is governed by the type of welds that must be performed and what access restrictions there are in the workspace. A machine that can attain the position and orientation of the weld torch to perform all types of weld on a 3- dimensional structure requires at least 6 degrees of freedom (15,16). (A redundant manipulator—having more than 6 d.o.f.— may be required to navigate around obstructions; i.e. to overcome degeneries in the work volume). Having many degrees of freedom is not always desirable as additional axes introduce extra cost, complexity, weight, difficulty in control, reduced rigidity, increased error and are not always necessary. In general, 3 axes are required to position a tool within a work volume and a 3-axis wrist is needed to provide all possible orientations of the tool. In many cases a two-axis wrist is enough for welding. If required, a missing axis on the robotic manipulator can be compensated for by using a separate device to manipulate the workpiece relative to the tool. This has the advantage of better rigidity than can be obtained in the open kinematic chain of a 6-axis manipulator. Another advantage Another advantage of workpiece manipulation is that the orientation of the weld pool can be maintained so that welding can be performed without regard to gravitational effects (9). When welding small parts, involving changes in orientation, it is easier to manipulate the workpiece than the welding torch, (as well as cables, sensors and the kinematic chain of manipulator links).
The welding of large box structures is a very different problem. The workpiece cannot be moved easily and there are less continuous changes of weld orientation. Referring to the types of welds in figure 2, it can be shown that any of the weld paths can be executed with a 5-axis configuration. (However, it can also be shown that not all of the welds can be performed with the same 5-axis configuration). On figure 2, welds A and G require 3 d.o.f. for position and one rotary axis for orientation of fixtures. Welds B,E and H require an additional rotary axis to
orientate the weld tool at 45 degrees for the Tee-joint. If weld C is possible with a 5-axis manipulator, welds D and F will not be unless the fixture alignment is reconfigured.
As 6-axis co-ordinated motion is never required in any single weld, it was decided that a 5-axis system (figure 3) would provide the best compromise between system capability and cost as well as being, more rigid, less complex and lighter than a six axis manipulator. Positioning is achieved by three orthogonal linear axes X, Y and Z (Cartesian configuration). Orientation of the tool is accomplished using two rotary axes, A and B. When producing horizontal welds, the first rotary axis, A, allows control of the orientation of the tool’s leading and trailing edges to match the
direction of the weld. The second rotary axis, B, allows inclination of the tool to perform different types of weld such as a 45º angle for a Tee-joint.

3.3 Manipulator Kinematics
The kinematics of the manipulator are analysed by assigning coordinate frames to each link and tool (figure 4) and then establishing the Denavit & Hartenburg parameters to define the coordinate transformation matrices for each link (15, 16). The transformation matrix from the tool centre point (TCP) to base frame is given in equation 1. Closer inspection of the first column of the tool transformation matrix shows that the tool’s x-axis has components in X0 and Y0
(governed by joint angle dA) but has no component in Z0; i.e. no vertical component. This means that if the tool is aligned so that its direction of travel points along this axis, the tool cannot pitch. This limitation is due to the manipulator only having 5 degrees of freedom. In practice, this problem can be overcome by changes in the tool configuration. Analysis and simulation demonstrated that the design of the upgraded manipulator satisfied the requirement of system for demonstrating industrially relevant welds. The two extra mechanical links were fabricated and fitted to the Whitch manipulator. Yaskawa Servopack motors and servo controllers were fitted to actuate the rotary links. The original four axis MEI motion control card was upgraded to an 8 axis version. Figure 5 shows details of the last rotary axis and tool, featuring, laser
sensor and shielding fixture.