Pendahuluan Rincian untuk Powder Metallurgy

I. Konsep Dasar

II. Langkah-langkah Proses Inti

1. Persediaan bubuk
   • Metode: Penghancuran mekanis (misalnya, penggilingan bola, penghancuran rahang), deposisi uap fisik (PVD), reduksi kimia (misalnya, reduksi hidrogen untuk bubuk besi),atomisasi (atomisasi air/udara untuk bubuk paduan).
   • Parameter Utama: Ukuran partikel bubuk (tingkat mikron, mempengaruhi kepadatan pembentukan), kemurnian, dan morfologi (sferik/tidak teratur, mempengaruhi aliran).
     [Gambar: Peralatan atomisasi bubuk yang menghasilkan bubuk paduan bola]
2. Campuran dan Modifikasi
   • Campurkan bubuk logam dengan aditif non-logam (misalnya, karbon, tembaga untuk kekerasan) dan pelumas (misalnya, seng stearat untuk bentuk).
3. Membentuk
   • Pembentukan Kompresi: Tekanan tinggi (50~300 MPa) dalam cetakan untuk membentuk "kompak hijau", cocok untuk bentuk simetris sederhana.
   • Metal Injection Molding (MIM): Campuran bubuk pengikat disuntikkan ke dalam cetakan, dibuang, dan disinter untuk bagian presisi yang kompleks (misalnya, gigi jam tangan, perangkat medis).
   • Penekan Isostatik: Tekanan seragam melalui cairan (penekan isostatik dingin/panas) untuk bahan dengan kepadatan tinggi (misalnya, komponen superalloy aerospace).
     [Gambar: Skema peralatan penekanan isostatik dingin]
4. Sintering
   • Pemanasan dalam atmosfer pelindung (argon, hidrogen) atau vakum hingga 60~80% dari titik leleh logam, mengikat partikel melalui difusi atom untuk meningkatkan kepadatan dan kekuatan.
   • Parameter Kritis: Suhu, waktu tunggu, dan kontrol atmosfer.
5. Pengolahan Belakang
   • Penumpukan: Repressing/re-sintering; Hot forging untuk sifat mekanik.
   • Pengolahan Permukaan: Electroplating, melukis, karburasi.
   • Pengolahan: Pemotongan kecil (pengeboran, penggilingan) untuk presisi tinggi.

III. Fitur teknis

1. Keuntungan
   • Efisiensi Bahan yang Tinggi: Pembentukan hampir bersih mengurangi limbah (<5%), menurunkan biaya.
   • Pembuatan Struktur Kompleks: Bentuk langsung bagian dengan microhole, komposit multi-bahan, atau sifat gradien (misalnya, bantalan yang direndam minyak, gearbox).
   • Bahan Berkinerja Tinggi:
     • Logam tahan api (tungsten, molibdenum) dan komposit (perkuat keramik matriks logam).
     • Bahan berpori (filter, heat sinks) dan bahan anti-garis (beras pelumas sendiri).
   • Efisiensi Energi: Penggunaan energi yang lebih rendah daripada pengecoran/pemalsuan, ideal untuk produksi massal.
2. Pembatasan
   • Dampak Porositas: Bahan sinter mempertahankan porositas 5~20%, yang membutuhkan proses pasca-pengolahan untuk kepadatan.
   • Kecanduan Jamur: Cetakan presisi tinggi mahal dan kompleks, cocok untuk produksi skala menengah dan besar.
   • Keterbatasan Ukuran: Cetakan tradisional membatasi ukuran bagian (puluhan cm); komponen besar membutuhkan pencetakan isostatik atau pencetakan 3D.

IV. Bahan dan Aplikasi Utama

1. Bahan Umum
   • Berbasis Besi/Tembaga: 70%+ dari aplikasi, digunakan untuk gigi, bantalan, dan bagian struktural (misalnya, komponen mesin mobil).
   • Logam tahan api: Tungsten, paduan molibdenum untuk bagian-bagian suhu tinggi ruang angkasa (nozzle roket, pemanas satelit).
   • Paduan khusus: Paduan titanium, superalloy (Inconel) untuk bilah mesin pesawat terbang dan implan medis (sekrup tulang titanium).
   • Komposit: Metal-keramik (bilah gergaji berlian), logam berpori (absorpsi energi, pendukung katalis).
2. Aplikasi Tipikal
   • Otomotif: Kursi katup mesin, gigi transmisi (30% pengurangan berat), komponen turbocharger.
   • Elektronik: Bracket kamera smartphone berbasis MIM, heat sinks 5G (tembaga konduktivitas termal tinggi), bubuk magnetik (induktor).
   • Perlengkapan udara: Hot isostatic pressed superalloy turbine disks, bagian struktural titanium (pengurangan berat).
   • Medis: Implan titanium berpori (integrasi sel tulang), kerangka gigi MIM.
   • Energi Baru: Bubuk elektroda baterai lithium (NCM), pelat bipolar sel bahan bakar (baja tahan karat).
     [Gambar: Komponen metalurgi bubuk dalam motor kendaraan listrik]

V. Teknologi dan Tren Mutakhir (2025 Outlook)

1. Integrasi dengan Manufaktur Aditif
   • Metal 3D Printing (SLM/LMD): Mencetak langsung bagian-bagian yang kompleks (misalnya, impeller aerospace) dari bubuk, mengatasi batas cetakan tradisional.
   • Pencetakan 3D Binder Jetting: Biaya yang efektif untuk produksi massal bagian kecil, lebih murah daripada MIM konvensional.
     [Gambar: Komponen titanium ruang angkasa cetak 3D melalui SLM]
2. Nanopulver dan Kinerja Tinggi
   • Bubuk nanokristalin(misalnya, nano-tembaga, nano-titanium) meningkatkan kekuatan dengan 50% + untuk alat dan armor high-end.
   • Bahan Giring: Pembentukan bubuk berlapis untuk bagian dengan ketahanan permukaan dan ketahanan internal.
3. Manufaktur Hijau
   • Pengikat berbasis air menggantikan pelarut organik dalam MIM untuk mengurangi polusi; lebih dari 90% daur ulang bubuk selaras dengan tujuan netral karbon.
4. Produksi Cerdas
   • Tungku sinter yang dioptimalkan AI untuk kontrol suhu secara real-time; pengujian bubuk online (analisis ukuran partikel laser, XRD) untuk kontrol kualitas.

VI. Kesimpulan