metalurgi serbuk rtf

5/24/2018 Metalurgi Serbuk rtf

1/12

METALURGI SERBUK

1. Pendahuluan

Metalurgi serbuk merupakan salah satu teknik produksi dengan menggunakan serbuk

sebagai material awal sebelum proses pembentukan. Prinsip ini adalah memadatkan sebuk

logam menjadi bentuk yang dinginkan dan kemudian memanaskannya di bawah

temperatur leleh. Sehingga partikel-partikel logam memadu karena mekanisme

transportasi massa akibat difusi atom antar permukaan partikel. Metode metalurgi serbuk

memberikan kontrol yang teliti terhadap komposisi dan penggunaan campuran yang tidak

dapat difabrikasi dengan proses lain. Sebagai ukuran ditentukan oleh cetakan dan

penyelesaian akhir (finishing touch).

Proses metalurgi serbuk adalah merupakan proses pembuatan produk dengan

menggunakan bahan dasar dengan bentuk serbuk yang kemudian di sinter yaitu proses

konsolidasi serbuk pada temperatur tinggi yang di dalamnya termasuk juga proses

penekanan atau kompaksi.

Proses metalurgi serbuk memiliki banyak keuntungan antara lain :

a. fisiensi pemakaian bahan yang sangat tinggi dan hampir mencapai !""#

b. $ingkat terjadinya cacat seperti segregasi dan kontaminasi sangat rendah.

c. Stabilitas dimensi sangat tinggi.

d. %emudahan dalam proses standarisasi dan otomatisasi

e. $idak menimbulkan tekstur pada produk.

f. &esar butir mudah dikendalikan

g. Mudah dalam pembuatan produk beberapa paduan khusus yang susah didapatkan

dengan proses pengecoran (casting).

h. Porositas produk mudah dikontrol

i. 'ocok untuk digunakan pada material dengan kemurnian tinggi.


2/12

j. 'ocok untuk pembuatan material komposit dengan matriks logam

Proses metalurgi serbuk untuk aplikasi magnetik yang dalam hal ini adalah untukmemproduksi material magnetic lunak (soft magnetic materials) untuk aplikasi arus '

pada peralatan elektronik juga untuk magnet permanent. alam beberapa tetapi tidak

berarti semua bagian dari aplikasi yang ada diproduksi dengan proses metalurgi serbuk

karena metode ini dapat menghasilkan bentuk akhir dengan proses tambahan seperti

machining dan grinding minimal pada satu waktu untuk mendapatkan sifat magnet yang

diinginkan

2. Sifat-sifat Serbuk Loga

Serbuk dibuat menurut spesifikasi antara lain :

a. &entuk

&entuk partikel serbuk tergantung pada cara pembuatannya dapat bulat tidak teratur

dendritik pipih atau bersudut tajam.

b. %ehalusan

%ehalusan berkaitan erat dengan ukuran butir dan ditentukan dengan mengayak

serbuk dengan ayakan standar atau dengan pengukuran mikroskop. *yakan standar

berukuran mesh +, - "/m digunakan untuk mengecek ukuran dan menentukan

distribusi ukuran pertikel dalam daerah tertentu.

c. Sebaran 0kuran Partikel

engan sebaran ukuran partikel ditentukan jumlah partikel dari setiap ukuran standar

dalam serbuk tersebut. Pengaruh sebaran terhadap mampu alir berta jenis semu dan

porositas produk cukup besar. Sebaran tidak dapat diubah tanpa mempengaruhi ukuran

benda tekan.

d. Mampu *lir

Mampu alir merupakan karakteristik yang menggambarkan sifat alir serbuk dan

kemampuan memenuhi ruang cetak. apat digambarkan sebagai laju alir melalui suatu

celah tertentu.


3/12

e. Sifat %imia

$erutama menyangkut kemurnianserbuk jumlah oksida yang diperbolehkan dan kadar

elemen lainnya.f. %ompresibilitas

%ompresibilitas adalah perbandingan 1olume serbuk semula dengan 1olume benda

yang ditekan. 2ilai ini berbeda-beda dan dipengaruhi oleh distribusi ukuran dan

bentuk butir. %ekuatan tekan mentah tergantung pada kompresibilitas.

g. &erat 3enis 'urah

&erat jenis curah atau berat jenis serbuk dinyatakan dalam kilogram per meter kubik.

4arga ini harus tetap agar jumlah serbuk yang mengisi cetakan setiap waktunya tetap

sama.

h. %emampuan Sinter

Sinter adalah proses pengikatan partikel melalui proses pemanasan.

3. Peran!angan Produk Metalurgi Serbuk

a. &entuk harus sederhana dan seragam sebisa mungkin. Perubahan bentuk yang tajam

bagian yang tipis 1ariasi kebulatan dan perbandingan panjang diameter yang tinggi

harus dihindari.

b. Metode pengeluaran harus dirancang dengan baik agar dapat mengeluarkan produk

dari die tanpa merusak produk seperti produk harus mempunyai chamfer menghindari

terjadinya sumbing pada ujung produk dan lubang harus paralel terhadap sumbu gerakpunch.

c. Produk metalurgi serbuk dirancang dengan toleransi dimensi yang selebar mungkin

sesuai dengan tujuan penggunaannya dengan tujuan untuk menurunkan ongkos

produksi dan menaikkan umur perkakas dan die.

d. $oleransi produk penyinteran umumnya berkisar 5 ""-"! mm. 0ntuk memperbaiki

toleransi digunakan proses tambahan seperti gerinda atau proses permesinan.


4/12

4. Material Pun!h " #ie

Material yang dipilih untuk die dan punch pada proses metalurgi serbuk tergantung

pada:

a. Sifat abrasif serbuk logam yang digunakan.

b. 3umlah produk yang akan dibuat.

c. Material yang bisa digunakan adalah baja perkakas oil6air hardening atau karbida

tungsten.

d. imensi die dan punch faktor yang terpenting dalam mendapatkan proses kompaksi

yang baik dan die yang tahan lama. %elonggaran yang terlalu besar atara punch

dengan die akan menyebabkan serbuk dapat masuk ke dalam celah sehingga

mengganggu proses dan dapat menyebabkan produk menjadi tidak benar.

e. Permukaan die dan punch umumnya dipoles untuk mendapatkan umur yang lebih

lama.

5. $ara Pebuatan Serbuk

*da beberapa cara dalam pembuatan serbuk antara lain: decomposition electrolytic

deposition atomi7ation of li8uid metals mechanical processing of solid materials.

1. ecomposition terjadi pada material yang berisikan elemen logam. Material akan

menguraikan6memisahkan elemen-elemennya jika dipanaskan pada temperature yang

cukup tinggi. Proses ini melibatkan dua reaktan yaitu senyawa metal dan reducing

agent. %edua reaktan mungkin berwujud solid li8uid atau gas.

2. *tomi7ation of 9i8uid Metals material cair dapat dijadikan powder (serbuk) dengan

cara menuangkan material cair dilewatan pada no77el yang dialiri air bertekanan

sehingga terbentuk butiran kecil-kecil.

3. lectrolytic eposition pembuatan serbuk dengan cara proses elektrolisis yang

biasanya menghasilkan serbuk yang sangat reaktif dan brittle. 0ntuk itu material hasil

electrolytic deposition perlu diberikan perlakuan annealing khusus. &entuk butiran

yang dihasilkan oleh electolitic deposits berbentuk dendritik.


5/12

4. Mechanical Processing of Solid Materials pembuatan serbuk dengan cara

menghancurkan material dengan ball milling. Material yang dibuat dengan mechanical

processing harus material yang mudah retak seperti logam murni bismuth antimony

paduan logam yang relati1e keras dan britlle dan keramik.

ari sekian proses pembuatan serbuk proses yang banyak dipakai adalah proses

atomisasi.

Proses pembuatan serbuk bisa di kategorikan melalui tiga macam cara yaitu : secara

fisik secara kimiawi dan secara mekanik. Pembuatan serbuk secara fisik dapat

diibaratkan sebagai proses atomisasi yaitu proses perusakan arus logam cair yang

disemprot dengan bahan pendingin yang dalam hal ini dapat berupa cairan atau gas

sehingga logam cair berubah menjadi tetesan padat yang berbentuk butiran. Sedangkan

pembuatan serbuk dengan cara kimia melibatkan banyak reaksi dekomposisi kimia

terhadap senyawa logam ini juga termasuk reaksi reduksi didalamnya. Pembuatan serbuk

secara mekanik secara umum dapat dilakukan pada logam logam yang bersifat getas

sehingga mudah dihancurkan dengan diberikan gaya tekan dan dijadikan serbuk.

6. Pebentukan Serbuk

Serbuk untuk produk tertentu harus dipilih dengan teliti agar terjamin sutu proses

pembentukan yang ekonomis dan diperoleh sifat-sifat yang diinginkan untuk produk

akhirnya.

&ila hanya digunakan satu jenis serbuk dengan sebaran ukuran partikel yang tepat

biasanya tidak diperlukan pencampuran lagi sebelum proses penekanan. %adang-kadang

berbagai ukuran partikel serbuk dicampurkan dengan tujuan untuk merubah beberapakarakteristik tertentu seperti yang telah dijelaskan sebelumnya ; mampu alir dan berat

jenis umumnya serbuk yang ada di pasar mempunyai sebaran ukuran partikel yang

memadai. Pencampuran akan sangat penting bila menggunakan campuran serbuk atau

bila ditambahkan serbuk bukan logam.Pencampuran serbuk harus dilakukan di

liungkungan tertentu untuk mencegah terjadinya oksida atau kecacatan.

4ampir semua jenis serbuk memerlukan pelumas pada proses pembentukan untuk

mengurangi gesekan pada dinding cetakan serta untuk memudahkan pengeluaran.


6/12

Meskipun penambahan pelumas menyebakan peningkatan porositas namun sebenarnya

fungsi pelumas dimaksudkan untuk meningjkatkan tingkat produksi tang banyak

digunakan pada mesin peres dengahn pengumpan otomatik. Pelumas tersebut antara lain

adalah asam stearik lithium stearat dan serbuk grafit.

Pembagian berbagai proses pembentukan serbuk :

a. Penekanan (pressing)

Serbuk ditekan dalam die bajadengan tekanan sebesar


7/12

Serbuk dengan ketebalan merata diletakkan di atas tatakan keramik dan disinter selama

= jam dalam lingkungan gas ammonia pada suhu tinggi. 9embaran tersebut kemudian

digiling agar ketebalan merata dan agar memiliki penyelesaian permukaan yang lebih

baik.

f. Pengerolan (rolling)

ari tempat pengumpan serbuk dimasukkan diantara dua rol yang menekan dan

membentuknya menjadi lembaran dengan kekuatan yang memadai sehingga dapat

dimasukkan dalam dapur sinter. 9embaran tersebut kemudian di rol memalui beberapa

pasangan rol lainnya dan mengalami perlakuan panas selanjutnya bila diperlukan.

g. Pencetakan

Pencetakan ada dua jenis yaitu isostatik dan hidrostatik. Pencetakan isostatik adalah

suatu cara untuk mendapatkan serbuk logam dengan berat jenis merata pada operasi

pemampaan. Metode ini penting karena disini digunakan tekanan yang tinggi yang

menghasilkan produk yang padat; media penekan adalah gas. Sedangkan pencetakan

hidrostatik media penekannya adalah air.

h. Pemampatan ksplosif

'ara ini dapat menghasilkan tekanan yang tinggi sehingga diperoleh produk yang

padat. engan demikian waktu sinter dikurangi dan penciutan kompak juga

berkurang. esain die sederhana sehingga didapatkan penghematan yang berarti.

i. Proses Serat 9ogam

&erbagai logam dan paduannya dapat dibentuk dengan cara ini. Serat dibuat dari kawat

halus atau serabut logam yang kemudian dipotong dengan panjang tertentu.

7. Sintering

Sintering adalah salah satu tahapan metodologi yang sangat penting dalam ilmu

bahan terutama untuk bahan keramik. Selama sintering terdapat dua fenomena utama


8/12

yaitu :pertama adalah penyusutan (shrinkage) yaitu proses eliminasi porositas dan

yang kedua adalah pertumbuhan butiran. ?enomena yang pertama dominan selama

pemadatan belum mencapai kejenuhan sedang kedua akan dominan setelah pemadatan

mencapai kejenuhan. Parameter sintering diantaranya adalah : temperatur waktu

penahanan kecepatan pendinginan kecepatan pemanasan dan atmosfir.

Sintering biasanya digunakan pada sampel pada temperatur tinggi. alam

terminologi teknik istilah sintering digunakan untuk menyatakan fenomena yang terjadi

pada produk bahan padat dibuat dari bubuk baik logam 6 non logam. Sebuah kumpulan

partikel dengan ukuran yang tepat (biasanya diameter beberapa mikro atau lebih kecil)

dipanaskan sampai suhu antara @ dan A titik leleh ini dalam orde menit selama perlakuan

ini partikel-partikel tergabung bersama-sama.

ari segi cairan sintering dapat menjadi dua yaitu : sintering fasa padat dan

sintering fasa cair. Sintering dengan fasa padat adalah sintering yang dilaksanakan pada

suatu temperatur yang telah ditentukan dimana dalam bahan semuanya tetap dalam fasa

padat. Proses penghilagan porositas dilakukan melalui transport massa. 3ika dua partikel

digabung dan dipanaskan pada suhu tertentu dua partikel ini akan berikatan bersama-sama

dan akan membentuk neck. Pertumbuhan disebabkan oleh transport yang meliputi

e1aporasi kondensasi difusi. 9ingkungan sangat berpengaruh karena bahan mentah terdiri

dari partikel kecil yang mempunyai daerah permukaan yang luas. Bleh karena itu

lingkungan harus terdiri dari gas reduksi atau nitrogen untuk mencegah terbantuknya

lapisan oksida pada permukaan selama proses sinter.

8. Penekanan %anas

alam proses pemampat serbuk biasa penekan pemampat serbuk digunakan bersama

perkakasan dan die. &iasanya ruang die yang tertutup di sebelah (die menegak bahagian

dasar ditutup dengan perkakasan penekan) diisi dengan serbuk. Serbuk itu kemudian

dimampatkan menjadi bentuk dan dikeluarkan dari ruang die. &erbagai komponen bisa

dibentuk menggunakan proses pemampatan serbuk.

Penekanan panas dapat menghasilkan benda mentah yang lebih kuat dan keras

dimensi yang lebih tepat dan berat jenis yang lebih tinggi. ?aktor faktor yang merupakan

hambatan ialah mahalnya cetakan (die) kesulitan pemanasan dan kesulitan dalam

mengendalikan lingkungan dan waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus.

Suhu untuk penekanan panas serbuk tungsten misalnya terlalu tinggi untuk cetakan baja


9/12

biasa dan diperlukan cetakan khusus yang dibuat dari grafit. Meskipun demikian

penekanan pasnas yaitu penekanan yang sekaligus diiringi dengan proses sinter masih

perlu dikembangkan lebih lanjut.

Penekanan terhadap serbuk dilakukan agar serbuk dapat menempel satu dengan

lainnya sebelum ditingkatkan ikatannya dengan proses sintering. alam proses pembuatan

suatu paduan dengan metode metalurgi serbuk terikatnya serbuk sebagai akibat adanya

interlocking antar permukaan interaksi adesi-kohesi dan difusi antar permukaan. 0ntuk

yang terakhir ini (difusi) dapat terjadi pada saat dilakukan proses sintering. &entuk benda

yang dikeluarkan dari pressing disebut bahan kompak mentah telah menyerupai produk

akhir akan tetapi kekuatannya masih rendah. %ekuatan akhir bahan diperoleh setelah

proses sintering.

9. Sinter Latu &S%ark Sintering'

Sinter 9atu merupakan suatu proses dimana serbuk ditekan dan disinter sekaligus

dalam waktu yang sangat singkat yaitu !< sampai ! detik. Suatu 9atu listrik berenergi

tinggi yang berasal dari rangkaian kondensator dalam suatu atau dua detik dapat

menghilangkan kotoran permukaan partikel tersebut.

10. Pen(elesaian &finishing)

a. Peresapan minyak

Peresapan minyak dilakukan dengan mencelupkan bantalan sinter dalam minyak yang

dipanaskan untuk waktu tertentu atau melalui perlakuan 1akum yang jauh lebih cepat.

*kibatnya gaya kapiler bantalah akan CmenekanD minyak.

b. Enfiltrasi

Enfiltrasi adalah proses pengisian pori produk sinter dengan logam cair untuk

mengurangi porositas atau untuk meningkatkan sifat fisik.

c. Penepatan 0kuran (sizing atau coining)


10/12

Produk yang memerlukan toleransi ketat kadang kadang memerlukan operasi

penyelesaian seperti penekanan kembali dalam cetakan yang sama yang digunakan

sewaktu pemampatan. Pengerjaan dingin ini akan meningkatkan kekerasan dan

kehalusan permukaan dan ketepatan ukuran. &erat jenis benda juga meningkat.

d. Perlakuan Panas

Semua benda serbuk jadi dapat mengalami perlakuan panas sebagaimana biasa

meskipun hasilnya tidak selalu sama dengan hasil yang diperoleh pada logam padat.

e. Pelapisan

&enda dengan berat jenis tinggi dilapis seperti biasa. Perlakuan dilakukan untuk

menutup pori (remik).

f. Permesinan

Produk serbuk logam dapat ditekan dalam cetakan untuk memperoleh bentuk akhir

dengan dimensi yang tepat. *kan tetapi produk yang berulir bertakik beralur dalam

atau berlubang tidak dapat dibuat secara metalurgi serbuk dan harus diselesaikan

dengan permesinan.

11. Keuntungan dan Keterbatasan Metalurgi Serbuk

%euntungan metalurgi serbuk adalah:

1. Menghasilkan produk yang baik dan lebih ekonomis karena tidak ada material yang

terbuang selama proses.

2. Porositas produk dapat dikendalikan dan diatur.

3. Serbuk yang murni akan menghasilkan produk yang murni.

4. 4asil produk mempunyai toleransi yang tinggi permukaan halus dan keras.

5. apat menghasilkan produk dengan bahan yang berbeda.

6. 0pah buruh rendah karena tidak memerlukan tenaga dengan keahlian khusus.


11/12

%eterbatasan metalurgi serbuk adalah :

1. *lat peralatan mahal.

2. Serbuk logam mahal dan terkadang sulit penyimpangannya karena mudah

terkontaminasi.

3. &eberapa jenis serbuk logam yang halus merupakan sumber bahaya ledakan dan

kebakaran.

4. &entuk yang sulit atau rumit tidak dapat dibuat karena selama penekanan

(pemampatan) serbuk logam tidak mampu mengalir mengisi ruangan cetakan.

5. &eberapa jenis produk tidak dapat dibuat secara ekonomis karena keterbatasan

kapasitas mesin pres dan rasio kompresi berbagai jenis serbuk.

6. Pada serbuk logam yang mempunyai titik cair yang rendah mmungkin timbul kesulitan

dalam sinter.

7. engan proses ini sulit mendapatkan kepadatan yang merata.


12/12

#A)TAR PUSTAKA

!. http:66yudiprasetyo+.files.wordpress.com6BJ'Pd6metalurgiKserbukKenKsintering.html diakses pada +

*pril

metalurgi serbuk rtf

Documents