PROSES KOMPAKSI
P
S di T k ik M
i l ITB
1
PROSES KOMPAKSI
Tujuan: membentuk serbuk menjadi bentuk produk akhir Terjadi ikatan mekanik antar partikel, dibantu oleh binder Target Structural component: densitas setinggi mungkin Produk berpori: densitas rendah, porositas diatur Jenis proses kompaksi dingin Injection molding, Pressing, Slurry Processes, Extrusion, Rolling, Cold Isostatic Press (CIP) Proses kompaksi panas Hot Press, Hot Isostatic Press (HIP), Powder Hot Forging, Hot Powder Extrusion, Hot Powder Rolling
P
S di T k ik M
i l ITB
2
POWDER INJECTION MOLDING (PIM)
Keunggulan: bentuk rumit, kualitas tinggi, ukuran kecil, biaya produksi rendah Serbuk dilapisi binder menjadi Feedstock Contoh binder (lihat halaman berikut)
Serbuk :
70% Parafin + 30% polypropylene Tm=150oc 40% volume campuran 6 wt% hasil proses karbonil, Reduksi oksida, Atomisasi gas Ukuran: 0.5 – 15 m
Viscocity campuran serbuk+binder < 100Pa.s P
S di T k ik M
i l ITB
3
P
S di T k ik M
i l ITB
4
P
S di T k ik M
i l ITB
5
Hubungan tekanan, posisi screw, dan waktu pencetakan
P
S di T k ik M
i l ITB
6
Beberapa Jenis Binder Untuk Proses PIM
70%Parafin Wax, 20%microcrystaline wax, 10%methyl ethyl keton 67%Polypropylene, 22%microcrystaline wax, 11%stearic acid 33%Parafin Wax, 20%Polypropylene, 33 beewax, 1%stearic acid 69%parafine Wax, 20%Polypropylene, 10%carnauba wax, 1%stearic acid
P
45%polystyrene, 45%vegetable oil, 5%polyethylene, 5%stearic acid 65%epoxy resin, 25%wax,10%butyl stearate 25%polypropylene, 75%peanut oil 50%carnauba wax, 50% polyethylene
S di T k ik M
i l ITB
7
Pengaruh Kadar Binder
P
S di T k ik M
i l ITB
8
Proses Press Uniaksial
Serbuk & binder ditekan di dalam cetakan oleh punch Terjadi ikatan mekanik antar partikel Gerakan punch : aksi tunggal (single action) & aksi ganda (double action) Klasifikasi produk Kelas
Tingkatan
Gerakan Press
1
Satu
Satu
2
Satu
Dua
3
Dua
Dua
4
Banyak
Dua
Ratio Kompaksi (Compaction ratio):
CR
ρpress ρ app
hisi hpress
Efek Lubricant: Kurangi gesekan antar partikel, Kurangi gesekan serbuk dengan dinding cetakan, Kurangi gesekan saat pengeluaran P
S di T k ik M
i l ITB
9
P
S di T k ik M
i l ITB
10
P
S di T k ik M
i l ITB
11
Produk 2 Level, Neutral Axis, Tooling System
P
S di T k ik M
i l ITB
12
Fenomena Saat Pressing
P
S di T k ik M
i l ITB
13
Distribusi Densitas Produk Mentah (Green Density) •
•
P
Rasio Tinggi Terhadap Diameter: H/D<0.5 Tinggi Pengisian & Tinggi Akhir menentukan compaction ratio
S di T k ik M
i l ITB
14
Variasi Green Strength, Porositas terhadap Tekanan
P
S di T k ik M
i l ITB
15
Pengaruh Serbuk Pada Proses Press
Serbuk halus, serbuk berpori (sponge particles) sukar hasilkan densitas tinggi Serbuk halus, Modulus Elastisitas tinggi, mudah retak saat pengeluaran Prealloyed powder lebih sukar diproses daripada premixed-elemental powder Partikel berbentuk irregular hasilkan densitas tinggi P
S di T k ik M
i l ITB
16
Proses Cold Isostatic Press (CIP)
Cocok untuk bentuk kompleks, rasio h/d tinggi Cetakan fleksibel diisi serbuk dan ditekan oleh air di dalam chamber Teknik : wet bag & dry bag Tekanan = 300 – 500 MPa diteruskan ke semua arah sama besar Fluida tekan = air Gradien densitas sangat kecil
P
S di T k ik M
i l ITB
17
Proses Rolling
Untuk produk pelat (sheet) Serbuk mawur (loose) + binder dilewatkan celah antar roll Green density: 60 – 75% Sinter density: 85 – 95% Aplikasi: serbuk Fe, Cu, Al, Ni, Mo-Cu, Ni-Ti, Co-Fe, CuPb
P
S di T k ik M
i l ITB
18
Slip Casting dan Tape Casting
Serbuk + Agar Gel dimasukkan ke dalam cetakan berpori (gypsum) Setelah kering (8 jam) cetakan dipecah Ukuran produk relatif besar, densitas rendah Aplikasi: Cu-filter tube material, catalisator Ni Kekurangan: segregasi densitas, permukan tidak rata Tape Casting: untuk produksi bentuk strip
P
S di T k ik M
i l ITB
19
Proses Hot Press
Serbuk di dalam cetakan ditekan oleh punch Cetakan dan punch terbuat dari grafit Fenomena sinter dan press berlangsung sekaligus T= 2200oC, p=50MPa Kontaminasi: Karbon dari cetakan dan punch Dikurangi dg teknik vacuum
Aplikasi: cutting tool komposit intan
P
S di T k ik M
i l ITB
20
Proses Hot Isostatic Press (HIP)
Cetakan Fleksibel (-st st), Ta Untuk Mencegah internal porosity
Serbuk dimasukkan ke dalam cetakan fleksibel dipanaskan (400oC) dan divacuum terus ditutup (seal-off)
Gas tekan: Ar, N2 T= 2200oC ; P= 200 MPa Aplikasi: Ni-superalloy, Ti-paduan, Al-paduan
P
S di T k ik M
i l ITB
21
Proses Hot Forging
Teknologi P/M digunakan untuk membuat preform dengan porositas 10-25% Serbuk dikompaksi dan disinter dalam bentuk preform Menghemat langkah proses, material terbuang, tooling, biaya Porositas di dalam preform sangat menentukan mekanisme deformasi plastis selam proses forging P
S di T k ik M
i l ITB
22
Proses Hot Extrusion
Untuk produk panjang dg penampang konstan Serbuk dibungkus oleh tabung ( st st atau Al), divakum, dan di tutup (seal-off) Apilikasi: Serbuk Al, T=200oC, p=180MPa Serbuk Stainless Steel, T=1000oC, p=350MPa Serbuk Mo, T=1400oC, p=480MPa
P
S di T k ik M
i l ITB
23
Proses Pseudo Isostatic
Menghemat tooling dibandingkan dg HIP Tegangan hidrostatis = 1/3 tegangan pada punch Partikel press: alumina, grafit Partikel dpt digunakan berulang kali Kekurangan: deformasi kurang seragam,
P
S di T k ik M
i l ITB
24
PERTANYAAN …?
P
S di T k ik M
i l ITB
25
