PEMBUATAN BUSHING DENGAN PROSES METALURGI SERBUK 1. Penge Pengert rtian ian Meta Metalur lurgi gi Serb Serbuk uk
Bushing adalah bantalan jenis silinder bercelah yang berfungsi untuk menu menump mpu u poros poros.. Bush Bushin ing g dapat dapat dibu dibuat at denga dengan n pros proses es meta metalu lurgi rgi serb serbuk uk.. Metalurgi serbuk merupakan suatu pengembangan teknologi yang cepat dan terus terus meneru meneruss pada pengolaha pengolahan n logam logam dan paduan paduan logam logam di bidang bidang metal forming . Meta Metalu lurg rgii serb serbuk uk adala adalah h suat suatu u meto metode de manu manufa fakt ktur ur logam logam yang yang menjadi menjadi pilihan pilihan berbagai berbagai industri industri pembentukan pembentukan logam. logam. Proses Proses pembentukan pembentukan logam menggunakan metalurgi serbuk dilakukan dengan mencampurkan unsurunsur serbuk logam yang dipadukan kemudian dilakukan pemadatan dengan menggu menggunaka nakan n dies dies untuk untuk mening meningkat katkan kan sifat sifat mekani mekaniss dari dari logam logam terseb tersebut. ut. Setelah proses pemadatan, dilakukan proses sintering proses sintering di di dalam furnance. dalam furnance. Metalu Metalurgi rgi serbuk serbuk dapat dapat menjad menjadii salah salah satu satu metode metode proses proses produk produksi si alternatif yang memiliki keunggulan dalam bidang ekonomi dan performa dari produk hasil produksi. Keunggulan dalam bidang ekonomi di antaranya adalah proses manufakturing yang lebih murah, penggunaan bahan mentah yang lebih efisien, peningkatan kapasitas produksi, dan hasil produksi yang lebih tahan lama. Sedangkan keunggulan dalam hal performa produk logam paduan hasil pro produ duks ksii anta antara ra lain lain:: keku kekuat atan an impa impact ct dari dari loga logam m hasi hasill prod produk uksi si dapa dapatt diting ditingkat katkan kan dengan dengan cara cara mening meningkat katkan kan densit densitas as serta serta dengan dengan mencam mencampur pur dengan logam lain, tensile strength dapat ditingkatkan dengan menggunakan kempa isostatik panas, dan modulus elastisitas yang lebih baik dari proses pembentukan logam lain. (Ederer, leslie 1999). Bebe Bebera rapa pa peng penger erti tian an haru haruss dipa dipaha hami mi sebel sebelum um meng mengawa awali li disk diskus usii mengen mengenai ai metalu metalurgi rgi serbuk. serbuk. Pertam Pertama, a, suatu suatu serbuk serbuk didefi didefinis nisika ikan n sebagai sebagai pembagian dengan sempurna padatan dengan ukuran lebih kecil dari 1 mm. Pada Pada sebagi sebagian an besar besar kasus, kasus, serbuk serbuk dibent dibentuk uk dari dari logam, logam, walaup walaupun un dalam dalam
banyak kejadian dikombinasikan dengan bentuk material lain seperti keramik dan polimer. Salah satu karakteristik penting dari serbuk adalah rasio relative besar besar luas luas permuk permukaan aan dengan dengan volume volume.. Peril Perilaku aku yang yang ditunj ditunjukka ukkan n partik partikel el adalah adalah perten pertengah gahan an antara antara padat padat dan cair. cair. Serbuk Serbuk akan akan mengal mengalir ir di bawah bawah pengaruh gravitasi mengisi cetakan. Pada kompresi dari serbuk logam bersifat irreversibel seperti defomasi plastik. Metalurgi serbuk adalah mempelajari proses pada serbuk logam, termasuk fabrikasi, fabrikasi, karakterisasi, karakterisasi, dan konversi konversi dari serbuk logam menjadi komponen komponen teknik teknik yang berguna. Urut-urutan Urut-urutan proses berhubungan berhubungan dengan penerapan penerapan dari dasar pemanasan, kerja, dan deformasi pada serbuk. Tiga langkah utama pada skema metalurgi serbuk adalah seperti gambar 1.
Gambar 1. Aliran Konsep Untuk Metalurgi Serbuk Dari Serbuk Melalui Proses Menjadi Produk Akhir
2. Proses Proses Pemb Pembentu entukan kan pada pada Metal Metalurgi urgi Serb Serbuk uk
Ada bebera beberapa pa cara cara yang yang digunak digunakan an untuk untuk proses proses pemben pembentuk tukan an pada metalurgi serbuk. Seperti yang telah dijelaskan pada gambar 2.1 yaitu sintering yaitu sintering , molding , extrude, extrude, forging , rolling , hot pressing . a. sinterig
Sintering adalah proses dimana serbuk yang dipadatkan (atau serbuk logam bebas) dirubah menjadi padatan yang koheren pada tempertur dibawah titik lelehnya. Selama sintering, partikel-partikel serbuk diikat secara bersama-sama oleh oleh difusi difusi dan mekani mekanisme sme transp transport ort atomik atomik lain lain sehing sehingga ga mengha menghasil silkan kan kekuatan mekanik tertentu. b. hot pressing
Hot pressing adalah suatu manifestas manifestasii dari densifikasi densifikasi dengan peningkatan Hot pressing dapat pressing dapat dilakukan tekanan pada serbuk logam. logam. Hot dilakukan pada dies yang kaku menggu menggunaka nakan n penekan penekanan an uniaks uniaksial ial.. Dies Dies biasan biasanya ya terbua terbuatt dari dari grafi grafitt untuk untuk memungkinkan terjadi pemanasan induksi eksternal. Hot pressing dilakukan dengan dengan pengepr pengepresa esan n pada pada serbuk serbuk di dalam dalam cetaka cetakan n bersam bersamaan aan dengann dengannya ya dilaku dilakukan kan pemanas pemanasan. an. Pada Pada umunya umunya proses proses penekan penekanan an dilakuk dilakukan an dengan dengan tekanan 50 MPa. c. forging
Forging adalah Forging adalah proses deformasi tingkat tegangan tinggi, khususnya dilakukan pada pada temper temperatu aturr yang yang diting ditingkat katkan kan dimana dimana materi material al mempuny mempunyai ai kekuata kekuatan n rendah dan duktilita duktilitass yang tinggi. Forging konvensional dari material hasil tuang perlu beberapa langkah untuk merubah suatu tingkat ke dalam bentuk akhir. Tujuan dari forging adalah mendapatkan tingkat densitas dari material hasil sintering yang lebih baik hingga mencapai 100%.
d. molding
Perala Peralatan tan yang yang diguna digunakan kan untuk untuk pemben pembentuk tukan an padata padatan n adalah adalah sama sama sepert sepertii injektion tion molding molding pada polimer. peralatan peralatan yang digunakan untuk untuk injek polimer. LangkahLangkahlangkah injection molding melibatkan pemanasan dan penekanan pada bahan baku. Keberhasilan memerlukan perhatian pada sejumlah variabel di antaranya kecepatan pengisian cetakan, tekanan maksimum, temperatur campuran, lama waktu di bawah tekanan.injektion molding serbuk digunakan pada produksi dengan bentuk yang kompleks dan performa yang tinggi. e. extrusion
Extrusion sangat sesuai untuk mendapatkan mendapatkan produk hasil yang panjang seperti seperti pipa. pipa. Pada Pada proses proses extrus extrusii materi material al serbuk serbuk ditemp ditempatka atkan n ke dalam dalam kontain kontainer er dengan nozzel berukuran tertentu. Serbuk dalam kontainer didorong dengan tekanan tertentu melalui nozzel, sehingga menghasilkan produk yang panjang yang memiliki ukuran melintang melintang konstan. Proses ekstrusi adalah pada gambar 2.
Gambar 2. Proses Extrusi pada Me talurgi Serbuk
rolling
f.
Teknologi rolling konvensional konvensional digunakan untuk pemadatan suatu meterial. meterial. Proses ini dilakukan dengan melewatkan serbuk bebas melalui dua rol yang menghasilkan lembaran awal kemudian lembaran tersebut dilewatkan melalui dapur dapur sint sinter er.p .pad adaa pros proses es roll rollin ing g ini, ini, produ produk k yang yang dihas dihasil ilka kan n memi memili liki ki keterbatasan geometri. 3.
Kara Karakt kter eris isti tik k Serb Serbuk uk
Serbuk dengan karakteristik yang baik mungkin mempunyai biaya awal yang lebih mahal akan tetapi pada proses berikutnya biaya yang digunakan akan lebih efektif. Pada umunya dasar karakteristik yang digunakan adalah ukuran, distribusi ukuran, bentuk, luas permukaan spesifik, aliran, karakteristik packing , kemampuan kompresi, dan karakterisasi kimia. (Ederer, leslie 1999, 13) a. Besar Besar parti partikel kel dan dan distr distribu ibusi si bart bartike ikell Info Inform rmas asii dari dari besa besarr part partik ikel el dari dari serb serbuk uk pada pada umuny umunyaa meli melibat batka kan n pen penet etap apan an dist distri ribu busi si besa besarr dari dari serb serbuk uk yang yang bergun bergunaa untuk untuk mene menent ntuka ukan n karakteristik packing serbuk seperti menetapkan temperatur dan waktu yang dibutuhkan untuk konsolidasi akhir. Khususnya, rentang dari besar partikel parti partikel kel diguna digunakan kan untuk untuk memban membantu tu konsoli konsolidas dasii packing parti partikel kel yang yang dimaksimalkan, sedang besar-besar partikel yang lebih baik digunakan untuk mengurangi waktu dan temperatur yang dibutuhkan untuk akhir konsolidasi. Ukuran Ukuran-uk -ukura uran n dari dari besar besar dan distri distribus busii partik partikel el sering sering diangga dianggap p sebagai sebagai bulatan dan ukuran partikel didefinisikan sebagai diameter bulatan ekuivalen yang yang mempuny mempunyai ai sifatsifat-si sifat fat fisik fisik yang yang sama. sama. Ukuran Ukuran partik partikel el aktual aktual hanya hanya merupakan suatu perkiraan relatif pada metode pengujian spesifik.
b. b. Bent Bentuk uk part partik ikel el Kemampuan Kemampuan untuk menggunakan teknik-teknik teknik-teknik perekatan perekatan sangat perlu untuk menentukan bentuk dari partikel. Bentuk adalah sifat-sifat relatif yang lebih sulit diukur dan sebagian dihilangkan menjadi suatu parameter tunggal untuk pengukuran suatu ukuran. Untuk mengkarakteristikkan, bentuk umumnya diuraikan menurut kualitatifnya. Proses fabrikasi serbuknya dapat digunakan untuk memprediksikan bentuk dari partikel. Bentuk bergantung pada energi permukaan dari partikel yang dapat divariasikan dari komposisi kimia dari lele leleha han n dan dan ener energi gi inpu inputt dari dari pros proses es.. Bent Bentuk uk akhi akhirr dari dari part partik ikel el dapa dapatt dibandingkan seperti pada gambar 3.
Gambar 3. Klasifikasi Bentuk Kulitatif Umum
c. Ali Aliran par parti tike kell Kemampuan dari suatu serbuk untuk mengalir adalah sangat penting jika serbuk mengisi suatu volume spesifik dengan suatu kecepatan. Unsur-unsur yang yang mempen mempengar garuhi uhi aliran aliran adalah adalah bentuk bentuk,, besar besar dan distr distribu ibusi si besar besar dari dari partikel partikel serbuk. serbuk. Unsur-unsur Unsur-unsur ini mempengaruhi mempengaruhi friksi friksi interparti interpartikel kel sehingga sehingga dapat menghambat aliran. Unsur-unsur yang menghilangkan friksi inter-partikel adalah kekasaran, bentuk bulatan yang lebih halus, dan lubrikasi sehingga aliran dapat lebih diperbaiki. Packing Serbuk d. Packing Serbuk Klas Klasif ifik ikas asii besa besarr dan dan bent bentuk uk dari dari serb serbuk uk digu digunak nakan an untuk untuk dens densit itas as packing juga menunjukkan densitas nyata. Densitas nyata dinyatakan sebagai berat berat per satuan satuan volume volume dari dari serbuk serbuk dalam dalam keadaan keadaan bebas. bebas. Densit Densitas as nyata nyata merupakan nilai penting penting karena hal ini berguna berguna untuk mengontrol volume atau berat dari padatan hasil kompaksi. Jika berat serbuk berubah untuk volume yang tetap, hasilnya adalah perubahan densitas dalam padatan hasil kompaksi yang disebut green disebut green density. density. Salah satu pengaruh dari besar dan bentuk terhadap aliran adalah friksi interp interpart artike ikel. l. Jika Jika geseka gesekan n ini bertam bertambah bah,, densita densitass nyata nyata berkur berkurang ang dalam dalam kaitannya dengan aliran yang lemah melalui partikel-partikel yang berdekatan. Oleh karena itu densitas nyata bergantung pada keadaan friksi antar partikel. Selain itu densitas nyata juga dipengaruhi oleh jumlah koordinasi packing yaitu jumlah partikel serbuk yang bersentuhan yang didapat dari bulk powder . Jumlah koordinasi lebih besar, Nc, densitas serbuk akan lebih besar. Hubungan antara jumlah koordinasi dengan densitas nyata dinyatakan sebag ai berikut
ρ
( N 1) = − N c
c
Dimana ρ: fraksi densitas dan juga disebut fakor packing Nc: jumlah partikel serbuk yang bersentuhan Pencampuran serbuk dengan distribusi besar berbeda dapat menambah fraksi densitas menjadi 0,98 karena partikel-partikel yang lebih kecil mengisi celah-celah dari partikel yang lebih besar, seperti pada gambar 4.
Gambar 4. Penambahan Partikel Kecil
e.
Kemampuan kompresi dan rasio kompresi
Kemampuan kompresi adalah ukuran dari besar dari suatu pemadatan serbuk serbuk di bawah bawah tekana tekanan. n. Kompre Kompresib sibili ilitas tas sangat sangat dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh friks friksii inte interp rpar arti tikel kel dan dan juga juga stru strukt ktur ur inte intern rnal al dari dari parti partike kel. l. Ukur Ukuran an lain lain dari dari kompresibilitas adalah parameter densifikasi densificat ion ion
Para Parame mete terr
parameter
dens densif ifik ikas asii
green =
digu digunak nakan an
density
−
apparent
theoretica l
untu untuk k
density
density
menun menunju jukka kkan n
fraks fraksii
dari dari
kemungkinan densitas terbesar untuk mendapatkan densitas nyata. Parameter ini juga digunakan untuk membandingkan densifikasi dari serbuk-serbuk yang berbeda untuk memberikan green memberikan green density dan penekanan. Rasio kompresi adalah perbandingan perbandingan dari densitas nyata dengan densitas awal untuk memberikan penekanan. Perbandingan ini harus diketahui untuk mendapatkan perencanaan peralatan kompaksi yang baik
compressio n
ratio
=
green apparent
density density
Serbuk Sebelum Sintering 4. Pencampuran Serbuk Sebelum
Tiga jenis struktur hasil sinter, yaitu: kualitas besar partikel campuran, larutan padat, dan komposit, yang mungkin dari pencampuran serbuk. Pertama dipertemukan ketika pengepakan tinggi densitas paduan digunakan. Keadaan yang kedua melibatkan homogenisasi pencampuran serbuk oleh proses difusi. Kondisi yang terakhir melibatkan co-sintering dua fasa yang berbeda. Paduan serbuk serbuk yang yang memili memiliki ki kompos komposisi isi yang yang sama, sama, tetapi tetapi memili memiliki ki ukuran ukuran yang yang berbeda, berbeda, sering sering kali menghasilk menghasilkan an green density density yang yang lebih lebih tinggi tinggi.. Besar Besar partikel rata-rata bertambah, pengaruh sintering akan menurun. Akibatnya, dua situasi berbeda dapat terjadi. Homogenisasi selama sintering adalah suatu alternatif untuk pembentukan pad padat atan an dari dari preal prealloy loyed ed powder powder . Keuntu Keuntunga ngan-k n-keunt euntunga ungan n menggu menggunaka nakan n powder adalah: pencampuran powder pengganti prealloyed pengganti prealloyed powder adalah: 1. mengur mengurang angii peru perubah bahan an kompos komposisi isi 2. pengu pengura rang ngan an pada pada pen penek ekana anan n 3. green density dan kekuatan yang lebih besar
4. memungkinkan memungkinkan formasi formasi mikrostru mikrostruktur ktur yang lebih khusus 5. perba perbaik ikan an dens densif ifik ikas asii Penca Pencamp mpur uran an fasa fasa pada pada sint sinter erin ing g
memi memili liki ki beber beberap apaa masa masala lah h dan dan
memerlukan waktu dan kontrol temperatur untuk memastikan homogenisasi. Pencampuran fasa pada saat sintering bekerja baik jika partikel dan jarak difusi yang kecil. Jika kecepatan difusi dua komponen berbeda, maka formasi rongga swelling mungkin terjadi karena ketidaksamaan difusifitas. Sebagai akibatnya, akibatnya, swelling terjadi, khususnya jika titik melting titik melting sangat sangat berbeda.
5. Kompaksi
a. Fenomenologi kompaksi Binder-assist Binder-assisted ed process menggunakan sifat kemudahan alir dari binder untuk untuk meluma melumasi si pada saat saat proses proses pemben pembentuk tukan. an. Meski Meski demiki demikian, an, parti partikel kel- partikel tidak dapat dipadatkan dengan sejumlah pengisi secara bersamaan dari kira-kira tap density. Untuk mendapatkan densitas yang lebih besar diperlukan external pressure. pressure. Penambahan tekanan dapat memberikan susunan yang lebih baik dan berperan pada pengurangan porositas dengan memperbaiki kontak antar partikel. Seperti pada gambar 5.
Gambar 2.6 Hubungan antara Tekanan dengan Porositas, Banyaknya Kontak, dan Luas Daerah Kontak
Dari Dari grafik grafik dapat dapat dilihat dilihat bahwa bahwa porosi porositas tas berkur berkurang ang dengan dengan bertam bertambah bahnya nya jumla jumlah h kontak kontak dan luasan luasan kontak kontak antar antar parti partikel kel.. Titik Titik kontak kontak mengal mengalami ami deformasi elastis dan pada semua titik pada siklus kompaksi suatu energi elastis
sisa sisa disi disimp mpan an pada pada padat padatan an.. Penek Penekan anan an yang yang sanga sangatt besa besarr mena menamb mbah ah pemad pemadata atan n dengan dengan memper memperlua luass daerah daerah kontak kontak melalu melaluii deform deformasi asi plasti plastis. s. Penekanan Penekanan mengakibatk mengakibatkan an perubahan perubahan bentuk yang dilokalisi dilokalisir, r, memberikan memberikan strain hardening dan memberikan kontak baru untuk menyeragamkan celah antara antara parti partikel kel.. Skemat Skematik ik dari dari kompaks kompaksii powder powder pada proses proses pembent pembentuka ukan n logam adalah seperti gambar 6.
Gambar 8. Skema Poses Kompaksi pada Pembentukan Pembentukan Logam Daeah kontak interpartikel berakibat pada penampakan yang merata dengan bentuk melingkar. Densitas awal ρ dan diameter dari profil lingkaran adalah X maka dapat dihubungkan sebagai berikut
X
=
[
D1
−
( ρ 0 / ρ ) 2 / 3 ]
1/ 2
Dima Dimana na D adal adalah ah diam diamet eter er part partiikel kel dan dan ρ0 adala adalah h densi densita tass awal awal yang yang disesuaikan dengan X = 0. Berikutnya kekuatan ikatan bergantung pada jumlah dari pergeseran kontak antar partikel. Tegangan geser maksimum terjadi pada
pusat pusat kontak kontak dan terbes terbesar ar ketika ketika kontak kontak yang yang terjad terjadii sangat sangat kecil. kecil. Selama Selama deformasi, cold welding pada welding pada kontak interpartikel berperan dalam membangun kekuatan pada padatan. Pada kompaksi dengan tekanan yang sangat besar (di atas 1 GPa), terjadi deformasi yang sangat besar sehingga menyisakan rongga yang kecil. Pelepasan dari hasil penekanan pada relaksasi dari material dengan pelepasan dari energi elastik yang tersimpan dapat dilihat dari springback dimensional . Relaksasi elasti diperlihatkan dengan kegagalan pamadatan pada fitback pada fitback dalam dalam die cavity ejection. Tingkat dari springback diperkirakan sama dengan tekanan setelah ejection. kompaksi. Sela Selama ma
pres pressu suri risa sasi si,,
lang langka kahh-la lang ngka kah h
dens densif ifik ikas asii
dapa dapatt
dituliskan seperti skema di bawah ini:
penyusunan kembali
Deformasi elastic
Deformasi plastik
Fragmentasi (getas)
strain hardening (ulet)
Deformasi akhir Secar Secaraa teor teorii penyu penyusu sunan nan kemba kembali li terj terjad adii di bawah bawah teka tekana nan n 0,03 0,03 MPa. MPa. Perubahan karakteristik akibat rearrangement (penyusunan kembali) bergantung
terhadap karakteristik serbuk logam. Pengurangan 5 sampai 10 % porositas dapat diketahui pada rearrangement . Pada tekanan tinggi deformasi plastik utama terbentuk dari densifikasi untuk serbuk logam. Porositas berkurang di bawah 10% pada taraf plastic plastic flow. flow. Work hardening awal hardening awal terjadi pada tekanan 50 sampai 100 MPa pada sebagian besar logam. Oleh karena work hardening , penekanan pemadatan di atas 90% sulit untuk dicapai. Jika kekerasan awal sebuk bertambah dan kemampuan kemampuan untuk dikeraskan berkurang, fragmentasi fragmentasi mungkin terjadi. Kesemuanya tersebut tidak dapat dipisahkan dengan sifat-sifat material yang dihubungkan dengan kristalografi, ikatan kimia, friksi, keadaan permu permukaan kaan untuk untuk menent menentuka ukan n dampak dampak pada kompaks kompaksi. i. Variab Variabelel-var variab iabel el ekstrinsi ekstrinsik k seperti seperti ukuran partikel dan bentuk partikel partikel dapat berpengaruh berpengaruh besar pada kompaksi. b. Dasar kompaksi Friksi Friksi pada pada dindin dinding g dies dies dengan dengan serbuk serbuk adalah adalah masala masalah h utama utama dalam dalam kompaksi serbuk uniaksial. Friksi menyebabkan tekanan yang dilakukan pada serbuk menjadi berkurang. Banyak karakteristik intrinsik penting dari serbuk berpengaruh pada hubungan tekanan-kepadatan-kekuatan pada padatan. Hal itu termasuk sifat-sifat material seperti kekerasan, tingkat strain hardening , friksi pada permukaan, dan ikatan kimia di antara partikel. Selain itu juga faktor ekstri ekstrinsi nsik k sepert sepertii ukuran ukuran serbuk, serbuk, bentuk bentuk,, peluma pelumasan san,, dan cara cara pemada pemadatan tan.. Dengan Dengan mengas mengasums umsika ikan n padatan padatan silind silinder er dengan dengan diamet diameter er D dan tinggi tinggi H seperti ditunjukkan seperti pada gambar 2.8.
Gambar 9. Gaya Yang Bekerja pada Proses Kompaksi Dengan menganalisis bagian yang paling tipis adalah dH ketika terjadi gaya penekanan dari luar, tekanan dari atas P dan tekanan yang diteruskan adalah P b akan berbeda oleh gaya normal yang berlawanan dengan gaya gesek. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut Σ F = 0 = A( P b − P ) + uF n
Dimana Dimana Fn adalah adalah gaya gaya normal normal,, u adalah adalah koefisi koefisien en geseka gesekan n antara antara serbuk serbuk dengan dinding dies, A adalah luas permukaan. Gaya normal dapat ditunjukkan dalam bentuk persamaan lain dari tekanan yang dilakukan dengan konstanta yang sesuai z yang sebenarnya bervariasi kepadatan padatan. Faktor tersebut mewakili rasio dari tegangan radial dengan tegangan aksial, dengan begitu F n
=
zPDdH
π
Gaya gesek dapat diperhitungkan dari gaya normal dan koefisien gesek u sebagai F f
=
uzPDdH
π
Pengga Penggabung bungan an persam persamaan aan member memberika ikan n perbeda perbedaan an tekana tekanan n antara antara atas atas dan bawah dari elemen serbuk dP sebagai dP
Peng Pengit iteg egra rasi sian an
=
P P h −
dari dari pers persam amaa aan n
F f / A
= −
di
4uzPdH
= −
atas atas terh terhad adap ap
ting tinggi gi dari dari pada padata tan n
menunjukkan tekanan pada setiap posisi x sebagai berikut P x
=
exp ( P exp
−
4uzx uzx / D )
(single Persamaan tersebut dapat digunakan pada penekanan dari satu arah single action pressing ). ). Untuk penekanan dari dua arah (double (double action pressing ) akan mempunyai bentuk penekanan dari punch atas dan bawah secara bersamaan. Untuk kasus double action pressing , persamaan di atas tidak berlaku, tetapi jarak x sekarang adalah jaeak terdekat dari puch. Hasilnya adalah distribusi peneka penekanan nan pada pada padatan padatan.. Pada Pada kedua kedua kasus kasus terseb tersebut, ut, kehilan kehilangan gan tekanan tekanan terg tergan antu tung ng pada pada perb perban andi dinga ngan n tingg tinggii padat padatan an denga dengan n diam diamet eter er,, denga dengan n pengurangan diameter, pengurangan tekanan lebih cepat dengan kedalaman. Oleh Oleh karen karenaa itu, itu, untu untuk k komp kompak aksi si homo homoge gen, n, perba perbandi nding ngan an ting tinggi gi denga dengan n diameter sangat diinginkan. Single-ended compaction terbatas pada geometri yang sederhana. single-ended compaction compaction, tegan Untuk single-ended teganga gan n komp kompak aksi si rata rata-r -rat ataa dapat dapat diperkirakan dengan persamaan σ
=
P [1
−
2uz ( H / D ) ]
compaction,, tegangan dan untuk untuk double ended compaction tegangan rata-rata rata-rata dapat diperkiraka diperkirakan n dengan persamaan σ
=
P [1 uz ( H / D ) ] −
Tega Teganga ngan n rata rata-r -rat ataa berg bergan antu tung ng pada pada kedua kedua geome geometr trii (H/D (H/D), ), dist distri ribu busi si penekanan aksial ke radial (z), dan friksi pada dinding dies. Puncak rata-rata ting tinggi gi dica dicapa paii pada pada pemada pemadata tan n singk singkat at denga dengan n diam diamet eter er yang yang besa besarr dan pelumasan pada dinding dies. Friksi pada dinding dies menurunkan efisiensi dari kompaksi sehingga padatan mempunyai kepadatan yang tidak homogen karena karena keting ketingian ian kepada kepadatan tan awal bergant bergantung ung pada tekana tekanan n yang yang dilakuk dilakukan. an. Sela Selain in itu itu ukur ukuran an spes spesif ifik ik dan dan bentu bentuk k dari dari pada padata tan n dapa dapatt memp mempen engar garuhi uhi distribusi dari kepadatan. Untuk beberapa aplikasi melibatkan beberapa bagian proses yang panjang. Selain itu beberapa teknologi seperti kompaksi isostatik dingin mempunyai perkembangan untuk menghindari masalah gesekan. Perbandingan antara tingi dan diameter penting untuk mendapatkan sifatsifat sifat padatan padatan yang seragam. Pada umumnya umumnya ketika ketika perbandingan perbandingan antara tinggi dan diameter melebihi dies kompaksi akan gagal. Perbandingan uzH/D adalah ukuran yang sangat sensitif dari operasi pengepresan. Hasil penekanan terbaik diper diperol oleh eh ketik ketikaa perb perban andi ding ngan an ting tinggi gi (H) (H) dan dan diam diamte terr (D) (D) sang sangat at kecil kecil.. Bertam Bertambanh banhnya nya perband perbanding ingan, an, gradie gradien n kepadat kepadatan an bertam bertambah bah dan densita densitass padatan menyeluruh bertambah c. Binder dan pelumas Pada Pada proses proses kompak kompaksi si dari dari metalu metalurgi rgi serbuk serbuk sangat sangat bergan bergantun tung g pada kemampuan alir. Kemampuan alir dari serbuk digambarkan sebagai waktu yang cavity. diperlukan dari jumlah spesifik dari serbuk untuk mengalir melalui die cavity. Pada serbuk alumunium memiliki kemampuan alir yang kurang bagus juga sifat yang sangat peka terhadap adanya bahan tambahan non-metalik di dala dalam m serb serbuk uk permu permula laan an.. Oleh Oleh seba sebab b itu, itu, pemi pemili lihan han binde binderr yang yang tida tidak k berpengaruh terhadap hasil akhir adalah sangar sulit pada penerapam proses manufaktur.
Binder Binder adalah adalah campur campuran an termop termoplas lastik tik dari dari waxes, waxes, polime polimer, r, minyak minyak,, pelumas, dan surfaktan. Binder tersusun dari 70 % parafin wax dan 30 % propilen. Polimer memberikan karakteristik aliran viskos pada campuran untuk membantu pembentukan, pengisian cetakan, dan keseragaman packing keseragaman packing . Binder akan habis terbakar pada suhu di bawah 450 0C untuk menghindari bereaksi dari dekomposisi atau sisa produk dengan matrik aluminium. Untuk Untuk kompak kompaksi si dari dari serbuk serbuk menggun menggunaka akan n teknik teknik metalu metalurgi rgi serbuk serbuk (P/M), pelumasan juga diperlukan untuk meringankan kompaksi dari serbuk dan ejeksi dari fabrikasi part. Persyaratan-persyaratan untuk pelumasan juga sama sama denga dengan n pers persya yara rata tan n pada pada binde binder, r, pelu peluma mass tida tidak k akan akan berp berpen enga garu ruh h terhadap sifat-sifat akhir dari material. Wax sintet sintetik ik amida, amida, sepert sepertii ethylene-bis-stearamide sering sering digunakan digunakan sebagai pelumas dari untuk kompaksi alumunium dan sintering. Delubrikasi dari padatan serbuk alumunium dalam udara lembam pada suhu di bawah 450 0
C bergan bergantun tung g pada udara udara delubr delubrika ikasi, si, materi material, al, ukuran ukuran part, part, dan geomet geometri. ri.
Lamanya delubrikasi dapat bervariasi dari 10 menit sampai 2 jam, lebih spesifik antara 20 menit sampai 90 menit. (www.patentstorm.us (www.patentstorm.us)) 2.4.4 Kompaksi konvensional Kompaksi serbuk uniaksial konvensional dilakukan dengan memberikan pen peneka ekana nan n sepa sepanan nang g satu satu sumb sumbu u meng menggun gunak akan an tool tool yang yang sang sangat at kera keras. s. Pergerakan dari perlengkapan tool selama penekanan seperti diperlihatkan pada gambar 8.
Gambar 8. Pergerakan Tool Selama Siklus Kompaksi
Dies menyediakan cavity untuk serbuk yang ditekan dan memberikan batas secara lateral pada serbuk. Posisi lower punch pada saat serbuk dimasukkan ke dalam dies disebut fill posisi atau packing . Serbuk dimasukkan ke dalam dies menggunakan suatu external feed shoe dan banyak variasi pada proses packing proses packing dengan variasi berat dalam penekanan part. Packing membedakan dari posisi lower punch selama pressurisasi untuk mendapatkan penekanan yang tepat pada pus pusat at dies dies.. Posi Posisi si lowe lowerr punch punch dapat dapat beru beruba bah h sela selama ma packing untuk cavity. mempermudah penyeragaman penyeragaman penempatan serbuk pada cavity. Jenis pressurization Jenis pressurization yang dilakukan pada powder pada powder selama selama proses kompaksi dapat dapat memp mempen engar garuhi uhi pema pemadat datan an.. Teka Tekanan nan yang yang dial dialir irkan kan dari dari satu satu arah arah menyebabkan menyebabkan pembesaran pembesaran densitas densitas dan property property gradients gradients,, khususn khususnya ya jika jika terjad terjadii pembes pembesara aran n perban perbandin dingan gan diamet diameter. er. Dowble Dowble-act -acting ing pressu pressuriz rizati ation on memb member erik ikan an kese kesera raga gama man n tega tegang ngan an yang yang lebi lebih h baik baik.. Pene Peneka kana nan n pada pada perba perbandi ndinga ngan n diamet diameter er yang yang lebih lebih kecil kecil cukup cukup menggu menggunaka nakan n single single-end -ended ed compaction.
6. Proses Sintering
a. Keadaan-keadaan dalam sintering Sintering merupakan proses pemanasan serbuk dengan cara dipadatkan pada temperatur di bawah titik lelehnya untuk beberapa lama dengan tujuan untuk mendapatkan tingkat densifikasi produk yang lebih tinggi. Peningkatan ini dimungkinkan dimungkinkan dengan adanya peristiwa peristiwa perpindahan perpindahan massa dari butiran butiran ke daerah daerah pori-p pori-pori ori yang yang masih masih tersis tersisa. a. Selama Selama proses proses sintering berlangsung, seja sejala lan n deng dengan an peng pengur uran anga gan n pori pori-p -por orii ini, ini, pada pada prod produk uk sint sinter er terj terjad adii penyusutan. Sinter Sintering ing pada dasarn dasarnya ya adalah adalah pengika pengikatan tan antar antar partik partikel el oleh oleh gaya gaya atomik. Gaya sintering cenderung berkurang dengan bertambahnya temperatur, tetapi penghalang pada proses sintering seperti kontak permukaan yang tidak penuh, adanya lapisan pada permukaan permukaan partikel, dan sifat plastis plastis yang rendah, lebi lebih h
cepat cepat berk berkur uram amg g
deng dengan an bert bertam amba bahny hnyaa
temp temper erat atur ur..
Peni Peningk ngkat atan an
temperatur temperatur ini canderung canderung memperbaiki memperbaiki proses proses sintering sintering.. Waktu pemanasan yang yang lama lama atau atau mening meningkat katkan kan temper temperatu aturr akan akan mening meningkat katkan kan ikatan ikatan antar antar partikel dan menghasilkan kekuatan tarik yang lebih baik. Selama sintering Selama sintering , material mengalami tiga tahapan, yaitu: sintering tahap awal 1. sintering tahap Pada tahap ini ditandai ditandai dengan pertumbuhan pertumbuhan yang sangat cepat dari neck interparti interpartikel. kel. Sintering pada tahap awal ini dapat digambarkan digambarkan seperti pada gambar 2.10 dimana R adalah jari-jari partikel
Gambar 9. Sintering pada Tahap Awal Peruba Perubahan han dimens dimension ional al diguna digunakan kan untuk untuk mengik mengikuti uti proses proses sinter sintering ing kare karena na perub perubaha ahan n dime dimens nsio iona nall mengh menghil ilan angk gkan an pengu penguku kura ran n ukur ukuran an neck neck individu. Shrinkage dipa dipand ndang ang dala dalam m dua dua cara cara pada pada powder powder metallurgy metallurgy. Banyak proses manufaktur komponen yang membutuhkan kepresisian berusaha untuk menghilangka menghilangkan n shrinkage shrinkage selama selama sintering. sintering. Apabila shrinkage dapat dihindari maka dimensi hasil penekanan dengan cara kompaksi dapat dilakukan dengan tingkat kepresisian yang baik. Terjadinya shrinkage menunj menunjukka ukkan n suatu suatu pembes pembesara aran n tooling yang memberikan memberikan bagian akhir sintering akhir sintering ke dalam dalam batasa batasan-ba n-batas tasan an yang yang dapat dapat diterima. Hal ini dapat menjadi sulit apabila gradien densitas pada powder kompaksi berubah dalam shrinkage yang berbeda selama sintering. sintering. Akibarnya warpage. Karena itu, penyinteran dalam waktu pada temperatur tinggi terjadi warpage. yang yang pendek pendek dikomb dikombina inasik sikan an dengan dengan sinter sintering ing pada temper temperatur atur rendah rendah dan penekanan kompaksi yang tinggi untuk meminimalkan perubahan dimensi. sintering tahap antara 2. sintering tahap Sintering tingka tingkatt antara antara sangat sangat penting penting untuk untuk menent menentukan ukan sifatsifat-sif sifat at pemadatan pada sintering. Tingkatan ini dikarakteristikan dengan pembulatan
rong rongga ga,, densi densifi fika kasi si dan dan pert pertum umbuh buhan an butir butir.. Sket Sketsa sa taha tahap p antar antaraa adala adalah h ditunjukkam pada gambar 2.11
Gambar 10. Sketsa Sintering Tahap Antara
Geometri sintering diasum diasumsik sikan an sebaga sebagaii penempa penempatan tan rongga rongga silind silinder er pada pemisah butir. Densifikasi pada tingkat antara dicapai oleh difusi volume dan batas butir. Penempatan rongga pada batas butir lenyap lebih cepat dari isolasi rongga. Surface transport aktif transport aktif selama sintering selama sintering tingkat tingkat antara seperti ditunjukkan oleh pembulatan rongga dan migrasi rongga dengan batas butir selama pertumbuhan surface ce transpo transport rt tida butir butir.. Bagaim Bagaimanap anapun, un, proses proses surfa tidak k mend menduku ukung ng pada pada densifikasi dan shrinkage dan shrinkage.. Waktu sintering yang yang lama lama dipe diperl rluka ukan n untu untuk k peruba perubaha han n sifa sifatt yang yang signifikan dan perubahan densitas. Kecepatan difusi, pertumbuhan butir, dan pergerakan rongga yang merupakan proses yang berhubungan dengan aktivitas termal dan pada banyak material hal-hal tersebut berpengaruh pada morfologi spesifik.(ukuran butir, ukuran rongga, dan jarak antar rongga). Ketika berubah secara secara kontinyu, kontinyu, temperatur mempunyai mempunyai pengaruh pengaruh yang kompleks pada proses proses sintering.
sintering tahap akhir 3. sintering tahap Sintering tahap Sintering tahap akhir merupakan merupakan proses yang sangat lambat dimana terjadi difusion. pengisolasian, rongga spherical rongga spherical menyusut menyusut oleh suatu mekanisme bulk difusion. Rongga-rongga Rongga-rongga menjadi terisolas terisolasii pada sudut-sudut sudut-sudut butir pada sintering sintering tingkat akhir. Untuk penempatan rongga pada batas butir, kesetimbangan antara ener energi gi bata batass butir butir dan dan ener energi gi solid-vapor permukaan permukaan dapat menyebabkan menyebabkan terbentuknya alur yang disebut sudut dihedral. Rongga spherical diharapkan lepas setelah terjadi batas butir. Kemudian, rongga harus mendifusi kekosongan pada batas butir yang jauh untuk melanjutkan penyusutan dimana proses terjadi sangat lambat. Juga dengan pemanasan yang diperpanjang. Pengasaran ronga akan akan
meny menyeb ebab abka kan n
ukur ukuran an pori pori rata rata-r -rat ataa
bert bertam amba bah h
sehi sehing ngga ga terj terjad adii
pengurangan jumlah rongga. Jika pada rongga terdapat gas yang terperangkap, maka daya larut gas pada matriks akan berpengaruh pada kecepatan eliminasi rongga. Gambaran sintering tahap akhir adalah ditunjukkan pada gambar 2.12
Gambar 2.12 Sketsa Tahap Akhir Ketidakstabilan terjadi pada porositas kira-kira 8%. Pori-pori yang dihasilkan diharapkan menjadi spherical menjadi spherical melalui melalui proses surface proses surface transport , dengan jari-jari akhir sebesar 1,88r. (German, Randal M 1994,250). Ikatan antar partikel pada sintering dipengaruhi oleh lapisan permukaan pada partikel sehingga formasi permukaan dari partikel yang tidak diinginkan seperti seperti oksida harus dihilangkan. dihilangkan. Hal ini dapat dipenuhi dipenuhi dengan menggunakan menggunakan
controlled atmosphere protectiv. Selain itu juga berfungsi untuk menghilangkan seti setiap ap lapi lapisa san n di perm permuka ukaan an part partik ikel el serb serbuk uk sebe sebelu lum m penc pencam ampu pura ran n atau atau pemadatan. Udara terlindung tidak akan berisi sejumlah oksigen bebas dan akan menjadi netral atau menghilang pada logam yang disinter. b. Gaya pemicu dan mekanisme transport Gaya
pemicu
yang
sangat
penti nting
dikait aitkan
dengan
prinsip
termodinami termodinamika. ka. Kemampuan Kemampuan untuk terjadi terjadi proses proses sintering sintering bergantung pada per perub ubah ahan an ener energi gi beba bebas, s, ∆F. ∆F.
Peru Peruba baha han n
ener energi gi beba bebass
term termod odin inam amik ikaa
berhubungan dengan reaksi kimia yang digambarkan sebagai perubahan kimia volume energi bebas, ∆Fc. massa hasil sintering mengalami perubahan dalam hal penyusu penyusutan tan luas luas permuk permukaan aan.. Pengur Penguranga angan n kontri kontribus busii dari dari permuk permukaan aan disebut ∆Fs dalam persamaan energi bebas adalah ∆F = ∆Fc + ∆Fs menghasilkan dalam energi bebas total yang lebih rendah yang merupakan gaya pemicu untuk proses ini. Oleh karena itu, jumlah luas permukaan yang lebih besar pada massa awal awal memper memperbes besar ar gaya gaya pemicu pemicu dalam dalam proses proses sinter sintering ing.. Selama Selama sinter sintering ing,, aktivitas dari serbuk bergantung pada energi bebas yang ada, luas area yang tidak terlindung, dan jumlah dari kekosongan kisi atau cacat. Dua mekanisme transport yang terjadi dalam reaksi dengan aktivitas dari serbuk yaitu surface yaitu surface transport dan bulk transport transport sebagaiman sebagaiman diperlihatka diperlihatkan n dalam gambar 2.13. (Ederer, leslie 1999, 30)
Gambar 12. Surface Transport dan Transport dan Bulk Bulk Transport 1. Mekanisme surface Mekanisme surface transport Meka Mekani nism smee tran transf sfer er perm permuka ukaan an adal adalah ah lang langka kah-l h-lang angka kah h awal awal yang yang mendominasi mendominasi dari pertumbuhan pertumbuhan neck yang yang berkai berkaitan tan dengan dengan pening peningkat katan an gradien gradien kelengkungan kelengkungan dari neck inter-part inter-partikel ikel yang berdekatan. berdekatan. Mekanisme Mekanisme surface transport ini transport ini adalah evaporasi-kondensasi, difusi permukaan, dan difusi volume. Evaporasi-kondensasi dan difusi permukaan adalah hasil dari tekanan udar udaraa yang yang lebi lebih h besa besarr dan tega teganga ngan n perm permuk ukaan aan yang yang lebi lebih h rend rendah ah pada pada permukaan convex dari luas neck concave. concave. Hal ini menimbulkan gaya pemicu untuk aliran massa kedalam daerah neck . Pada awalnya, berhubungan dengan pen penin ingk gkat atan an grad gradie ien n kelen kelengku gkung ngan an dan dan besar besar luas luas permu permuka kaan an yang yang ada, ada, evapo evapora rasi si-ko -kond ndens ensas asii dan dan difu difusi si permu permuka kaan an adala adalah h meka mekani nism smee tran transf sfer er permukaan yang utama. Difusi volume bergantung pada besar gradien dari kekoson kekosongan gan-ke -kekos kosonga ongan n yang yang didapa didapatt di dalam dalam daerah daerah neck. neck. Konsen Konsentra trasi si ber berta tamb mbah ah denga dengan n berta bertamb mbahn ahnya ya tegan teganga gan n perm permuk ukaan aan dan dan kece kecekun kunga gan n lengkungan. lengkungan. Bagaimanapun Bagaimanapun,, karena transfer transfer permukaan permukaan oleh difusi volume terj terjad adii kare karena na perge pergera raka kan n atom atom-a -ato tom m dari dari
sumb sumber er perm permuka ukaan an menuj menuju u
pemas pemasukk ukkan an permuk permukaan aan melalu melaluii strukt struktur ur geomet geometri ri padata padatan, n, hal ini adalah adalah penting penting paling paling sedikit sedikit dari mekanisme mekanisme surface surface transport transport . Surface Surface transport transport mendukung terjadinya necking . 2. Mekanisme bulk transport Bulk transport transport terjad terjadii pada keadaan keadaan selanj selanjutn utnya ya dari dari sinter sintering ing yang yang berkaitan dengan besarnya tegangan permukaan pada perekatan neck . Langkahlangkah dari transport yang meningkatkan pertumbuhan neck dan penyusutan penyusutan rongga yang merupakan aliran plastis, difusi pertumbuhan butir dan volume atau atau difusi difusi kisi. kisi. Karena Karena deform deformasi asi plasti plastiss terjad terjadii akibat akibat beban beban konsta konstan n dan peningkatan temperatur, pergerakan secara perlahan terjadi. Proses pergerakan yang yang terjad terjadii adalah adalah pemasu pemasukan kan dan pening peningkat katan an dari dari tepi tepi dislok dislokasi asi selama selama pemanasan. Oleh karena itu, aliran plastis tidak sangat berarti dengan pengaruh ini yang dibatasi dibatasi dengan periode periode pemanasan. pemanasan. Untuk pemberian pemberian temperatur temperatur,, difu difusi si bata batass buti butirr umuny umunyaa lebi lebih h besa besarr dari dari pada pada difu difusi si volum volume. e. Hal Hal ini ini berhubungan dengan volume batas butir lebih kecil dengan respek pada volume geometri dan energi aktivasi yang lebih rendah dari mekanisme difusi batas butir. butir. Dengan Dengan bertamba bertambahnya hnya temperatu temperatur, r, perbedaan perbedaan antara antara difusi difusi volume volume dan difusi batas batas butir butir berkurang berkurang.. Pada keadaan sintering sintering selanjutnya, untuk setiap difusi batas butir terjadi, atom-atom harus berg berger erak ak mela melalu luii kisi kisi dan dan volu volume me difu difusi si menj menjad adii peng pengon ontr trol olan an kecepatan. Cara-cara yang umum dari pergerakan otomik dari difusi volum volume e adalah adalah dengan dengan “ vacancy vacancy exchange exchange”. ”. Besarnya Besarnya transpor transportt atom-atom ke dalam kekosongan diukur dengan tingkat difusi yaitu
D
= D0 exp − Q RT ………………………………….(2.12)
Dimana D0: ketetapan material Q: energi aktivasi
R: kontanta gas T: temperatur Difusi
batas
butir
efe efektif
selama
pertumbuhan
butir
menyebabkan rongga terpojok. Hal ini membuat densifikasi penuh menjadi sulit karena rongga harus menyebar kekosongan pada batas butir butir yang yang berjau berjauhan han.. Bagai Bagaima manap napun un tidak tidak sepert sepertii mekani mekanism sme e surfa surface ce
transp transpor ort t ,
meka mekani nism sme e
bulk bulk
tran transp spor ort t
menghasilkan
perubahan dimensional. (Ederer, leslie 1999)
c. Variabel-variabel sintering Variabel-variabel sintering Fakt Faktor or-f -fakt aktor or yang yang memp mempen enga garu ruhi hi efis efisie iens nsii sint sinter erin ing g adala adalah h besa besar r green density, density, temperatur, dan partikel, bentuk, struktur, dan komposisi seperti seperti green waktu. Pengurangan besar partikel menghasilkan dalam penambahan sintering penambahan sintering . Hal ini berhubungan dengan peningkatan perbandingan luas permukaan dengan volu volum me
yang ang
meng mengha hassilka ilkan n
gaya gaya pemi pemicu cu yang ang
lebih ebih besa besarr.
Bent Bentuk uk
meng mengha hasi silk lkan an pena penamb mbah ahan an luas luas permu permuka kaan an juga juga mena menamb mbah ah kece kecepa pata tan n sintering. Kekasaran permukaan akan memperbesar luas kontak. Struktur butir dari serbuk-serbuk serbuk-serbuk kristalin kristalin mempunyai pengaruh yang sangat berarti berarti pada sintering . Kecenderungan dalam struktur polikristalin adalah kepada besar butir yang sangat kecil untuk memperbaiki memperbaiki sifat mekanik seperti kekuatan tarik dan kestab kestabil ilan an dimens dimensi. i. Strukt Struktur ur butir butir akhir akhir memper memperbai baiki ki pengar pengaruh uh transp transport ort material yang pada gilirannya memungkinkan kelajuan yang lebih besar dari sintering. sintering. Setelah sintering, sintering, besar butir cenderung menyisakan menyisakan kecil meskipun pertumbuhan butir selama sintering mungkin terjadi. Biasanya besar butir akhir berga bergantu ntung ng pada pada besaar besaar butir butir awal. awal. Besar Besar butir butir awal awal yang yang lebih lebih kecil kecil dari dari partikel serbuk menghasilkan besar butir akhir yang lebih lembut. Stru Strukt ktur ur dari dari serb serbuk uk yang yang disi disint nter er cend cender erun ung g stab stabil il,, kare karena na gaya gaya penggerak yang utama untuk rekristalisasi tidak muncul dalam serbuk. Struktur
dengan sejumlah besar cacat, seperti dislokasi, dislokasi, meningkatka meningkatkan n proses difusi. difusi. Komp Kompos osis isii
parti partike kell
sepe sepert rtii
oksi oksida dasi si permu permuka kaan an
mengh menghil ilang angka kan n
ener energi gi
surface permu permukaan kaan dan berti bertindak ndak sebagai sebagai penghal penghalang ang dalam dalam mekani mekanisme sme surface transport .
Fasa Fasa terd terdis isper persi si meni mening ngka katk tkan an sintering dengan dengan menamb menambah ah
kekosongan-kekosongan yang ada dan dengan menghilangkan pergerakan butir dengan membatasi pertumbuhan butir. Jika green density awal besar, perubahan densitas akhir dan karena itu shrinkage setelah sintering menjadi menjadi kecil. kecil. Green density density yang yang besa besarr juga juga green density density meng mengha hasi silk lkan an sifa sifatt akhi akhirr yang yang lebi lebih h baik. baik. Penam Penambah bahan an green mempunyai pengaruh yang sama seperti penambahan luas kontak. Cara-cara ini mening meningkat katkan kan kecepa kecepatan tan dari dari sinter sintering ing,, mengur mengurang angii waktu waktu sinter sintering ing atau atau temperatur dan hal ini dapat mengurangi biaya produksi. 6. Efe Efek k Komp Kompak aksi si pada pada Sin Sinter terin ing g
Dalam beberapa peristiwa, peristiwa, tekanan tekanan kompaksi kompaksi diterapkan diterapkan pada powder sebelum sintering. Tetapi pada loose powder , terjadi ketika struktur porositas bes besar ar dica dicapa pai, i, seper seperti ti untu untuk k filt filter er,, atau atau keti ketika ka stru strukt ktur ur awal awal dibe dibent ntuk uk menggunakan teknik binder-assisted teknik binder-assisted seperti seperti injection molding . Penekanan pada powder sebelum sintering sebelum sintering mereduksi mereduksi porositas pada saat penambahan dislokasi pada powder pada powder . Karena porositas yang lebih renda, shrinkage renda, shrinkage terjadi lebih sedikit selama sintering. Densitas dislokasi yang lebih besar membantu pada kecepatan sintering sintering yang lebih cepat saat awal. Oleh karena itu, kompaksi kompaksi meningkatkan meningkatkan kekuatan, densitas, dan kontrol dimensi. Ukuran neck yang tersinter menentukan sifat-sifat seperti kekuatan dan duktilitas. Dengan demikian, tekanan kompaksi yang lebih besar secara umum diinginkan. Penambahan tekanan kompaksi memberikan kontrol dimensi yang lebih baik, proses penyusutan sintering yang lebih sedikit, dan sifat-sifat akhir yang lebih baik.
Kontrol dimensi selama sintering merupakan salah satu hal yang harus diperh diperhati atikan kan selama selama fabri fabrikas kasii suatu suatu kompone komponen. n. Pada Pada saat saat proses proses sinter sintering ing ukuran ukuran part part dan ukuran ukuran die kompak kompaksi si harus harus sama. sama. Pada Pada saat-s saat-saat aat terten tertentu, tu, keseragaman shrinkage diinginkan diinginkan pada prediksi prediksi sederhana sederhana dari perubahan dimensi dan bentuk akhir part. Shrinkage selama variasi sintering berkebalikan dengan green green density density. Untu Untuk k alas alasan an ini, ini, grad gradie ien n densi densita tass dapat dapat menj menjad adii kesulitan karena ketidakseragaman penyusutan. Seperti ditunjukkan gambar di bawah ini pada gambar 2.14.
Gambar 14. Shrinkage Setelah Sintering Seringkali shrinkage terjadi sebanyak 16 % pada proses sintering dan distorsi terjadi sangat sedikit. Bebera Beberapa pa produk produk hanya hanya dapat dapat dibuat dibuat melalu melaluii proses proses serbuk, serbuk, produk produk lainny lainnyaa mampu mampu bersai bersaing ng dengan dengan proses proses lainny lainnyaa karena karena ketepa ketepatan tan ukuran ukuran sehingga tidak diperlukan penyeleseian lebih lanjut. Ini merupakan salah satu keunggulan dari proses serbuk metalurgi serbuk dibandingkan dengan proses
lainnya. keuntungan dan keterbatasan metalurgi serbuk, metalurgi serbuk dapat menghasilkan produk yang lebih baik dan lebih ekonomis. Dibaw Dibawah ah ini ini
dite ditera rang ngkan kan keunt keuntung ungan an dan kete keterb rbat atas asan an meta metalu lurgi rgi
serbuk.Proses ini dapat menghasilkan karbida sinter , bantalan poros dan produk bimetal yang terdiri dari lapisan serbuk logam yang berbeda. Proses ini dapat mengha menghasil silkan kan produk produk dengan dengan porosi porositas tas yang yang terken terkendal dali. i. Prose Prosess ini dapat dapat menghasilkan bagian yang kecil dengan toleransi yang ketat dan permukaan yang yang halu haluss dala dalam m juml jumlah ah yang yang bany banyak ak dan dan mamp mampu u bers bersai aing ng deng dengan an permesinan. Serbuk yang murni menghasilkan produk yang murni pula.Proses ini sangat sangat ekonomi ekonomiss karena karena tidak tidak ada bahan bahan yang yang terbua terbuang ng selama selama proses proses produksi. Tidak diperlukan keahlian khusus untuk menjalankan mesin pres dan mesin-mesi mesin-mesin n lainnya. lainnya. keterbatas keterbatasan an metalurgi metalurgi serbuk serbuk antara antara lain; serbuk logam mahal dan terkadang sulit penyimpanannya karena mudah terkontaminasi, alat peralatan mahal. Bahan yang digunakan dalam pembuatan bushing ini adalah aluminium serbuk. Kemudian dilakukan kompresi dengan mechanism seperti pada Gambar 8. Pada proses pembuatan bushing, kompaksi tekanan yang dibutuhkan adalah 5400 Kg.. Variasi suhu pressing T (suhu ruang) 100 ºC, 200 ºC, 300 ºC, pemanasan dan pengepr pengepresa esan n menggun menggunakan akan alat alat cetakan cetakan hot pressi pressing ng metalu metalurgi rgi serbuk. serbuk. Dimensi ukuran bussing yang akan dibuat adalah diameter luar D2= 14 mm, diameter dalam D1= 8 mm, dan tinggi (h) = 9 mm. Peralatan hot pressing yang digunakan seperti pada Gambar 15. Cetakan terbuat dari bahan baja dengan diberi pemanasan sekelilingnya. Pres dilakukan setelah temperatur tercapai sesuai denhgan yang diinginkan.
Gambar 15. Cetakan Hot Pressing Metalurgi Serbuk
Sete Setela lah h pros proses es kompak kompaksi si spec specim imen en dila dilaku kuka kan n pros proses es sint sinter er muff muffle le furnance, dengan temperatur 450 0C selama 60 menit. Setelah proses sintering selesai, selesai, specimen specimen dikeluarkan dikeluarkan dari dalam dapur dengan pendinginan pendinginan udara. Penguj Pengujian ian sifat sifat fisik fisik melipu meliputi ti strukt struktur ur mikro mikro dan berat berat jenis. jenis.sed sedang ang sifat sifat mekani mekaniss melipu meliputi ti penguj pengujian ian kekeras kekerasan an metode metode Rockwel Rockwelll A, dan keausan keausan mengunakan mesin ogoshi high speed univaersal speed univaersal wear testing machine. Produk hot pressing yang dihasilkan berupa bushing seperti pada Gambar 16, bushing dapat digunakan sebagai bahan bantalan luncur pada elemen mesin.
Gambar 16. Bushing Hasil Pengepresan
PEMBUATAN BUSHING DENGAN CARA METALURGI SERBUK
Diajukan Guna Melengkapi Tugas Mata Kuliah Metalurgi Serbuk
Oleh Kumaranata Kusumaning Asmara NIM 081910101010
PROGRAM STUDI STRATA 1 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER 2011
