Logam-logam Sinter

BAB VIIBAB VII

LOGAM-LOGAM SINTERLOGAM-LOGAM SINTER

Logam-logam Sinter

Pokok BahasanPokok Bahasan

• Pendahuluan• Proses Powder Metallurgy

Pembuatan SerbukProses pencetakan serbuk logamProses Sinter dan SizingProduk Powder Metallurgy

• Pendahuluan• Proses Powder Metallurgy

Pembuatan SerbukProses pencetakan serbuk logamProses Sinter dan SizingProduk Powder Metallurgy

Logam-logam Sinter

PENDAHULUANPENDAHULUAN

• Powder metallurgy adalah proses dimana sejumlah kecil komponen dihasilkan dengan pengepresan dan sinter serbuk logam dan serbuk keramik bersama-sama.

• Contohnya; tembaga-grafit, perunggu-grafit, arang-grafit, dan wolfram-tembaga.

• Proses ini mempunyai keuntungan, ini disebabkan oleh; – Kebutuhan akan bahan serbuk berkualitas tinggi yang makin

besar.– Mengurangi ongkos pengerjaan selanjutnya.– Cara praktis untuk menghasilkan komponen yang istimewa.

• Powder metallurgy adalah proses dimana sejumlah kecil komponen dihasilkan dengan pengepresan dan sinter serbuk logam dan serbuk keramik bersama-sama.

• Contohnya; tembaga-grafit, perunggu-grafit, arang-grafit, dan wolfram-tembaga.

• Proses ini mempunyai keuntungan, ini disebabkan oleh; – Kebutuhan akan bahan serbuk berkualitas tinggi yang makin

besar.– Mengurangi ongkos pengerjaan selanjutnya.– Cara praktis untuk menghasilkan komponen yang istimewa.

Logam-logam Sinter

A. Keuntungan dan Kerugian A. Keuntungan dan Kerugian

• Keuntungan dari proses powder metallurgy ialah :– Komponen dapat dibuat sampai tingkat ukuran yang teliti

tanpa finishing.– Proses ini mampu memproduksi komponen-komponen

dengan titik cair tinggi seperti perkakas tungsten karbid.– Komposisi yang dikehendaki lebih teliti dari pada

pengecoran.– Mampu memproduksi paduan logam yang tidak dapat

bercampur dalam keadaan cair, misalnya tembaga-timah hitam, tembaga-tungsten.

– Non logam seperti grafit dapat dicampur secara merata dalam konsentrasi tembaga.

– Komponen dapat dibuat dengan sifat-sifat tanpa bentuk yang khusus termasuk kontrol kerapatan dan tahan pakai.

• Keuntungan dari proses powder metallurgy ialah :– Komponen dapat dibuat sampai tingkat ukuran yang teliti

tanpa finishing.– Proses ini mampu memproduksi komponen-komponen

dengan titik cair tinggi seperti perkakas tungsten karbid.– Komposisi yang dikehendaki lebih teliti dari pada

pengecoran.– Mampu memproduksi paduan logam yang tidak dapat

bercampur dalam keadaan cair, misalnya tembaga-timah hitam, tembaga-tungsten.

– Non logam seperti grafit dapat dicampur secara merata dalam konsentrasi tembaga.

– Komponen dapat dibuat dengan sifat-sifat tanpa bentuk yang khusus termasuk kontrol kerapatan dan tahan pakai.

Logam-logam Sinter

• Kerugian dari proses powder metallurgy ialah :– Tidak ekonomis untuk produksi dalam jumlah yang kecil.– Proses terbatas untuk komponen-komponen yang ukurannya

relatif kecil.– Proses biasanya tidak sesuai untuk komponen-komponen

yang bekerja di lingkungan yang porosip.

• Kerugian dari proses powder metallurgy ialah :– Tidak ekonomis untuk produksi dalam jumlah yang kecil.– Proses terbatas untuk komponen-komponen yang ukurannya

relatif kecil.– Proses biasanya tidak sesuai untuk komponen-komponen

yang bekerja di lingkungan yang porosip.

Logam-logam Sinter

A. Produksi Serbuk• Sebelumnya serbuk-serbuk itu digiling dengan ballmill untuk

menghasilkan ukuran yang homogen. • Penggilingan bulatan-bulatan dapat dilakukan jika

diperlukan.• Meskipun besi dan nikel adalah bahan yang ductile, tujuan

penggilingan adalah untuk membuat serbuk agak berlapis yang membuatnya baik untuk diproses.

• Serbuk logam lainnya dibuat dengan reduksi dari oksidanya yang terdapat dalam bijinya.

• Ballmilling kemudian digunakan untuk menghasilkan serbuk dengan ukuran partikel yang dikehendaki.

A. Produksi Serbuk• Sebelumnya serbuk-serbuk itu digiling dengan ballmill untuk

menghasilkan ukuran yang homogen. • Penggilingan bulatan-bulatan dapat dilakukan jika

diperlukan.• Meskipun besi dan nikel adalah bahan yang ductile, tujuan

penggilingan adalah untuk membuat serbuk agak berlapis yang membuatnya baik untuk diproses.

• Serbuk logam lainnya dibuat dengan reduksi dari oksidanya yang terdapat dalam bijinya.

• Ballmilling kemudian digunakan untuk menghasilkan serbuk dengan ukuran partikel yang dikehendaki.

Logam-logam Sinter

PROSES POWDER METALLURGYPROSES POWDER METALLURGY

• Proses pembuatan produk dengan powder metallurgy meliputi; Pembuatan Serbuk Proses pencetakan serbuk logam Proses Sinter dan Sizing Produk Powder Metallurgy

• Proses pembuatan produk dengan powder metallurgy meliputi; Pembuatan Serbuk Proses pencetakan serbuk logam Proses Sinter dan Sizing Produk Powder Metallurgy

Logam-logam Sinter

Pembuatan SerbukPembuatan Serbuk

Metode pembuatan serbuk dapat dilakukan

dengan;

1. Proses Sembur

2. Proses elektrolisis

3. Proses reduksi

Metode pembuatan serbuk dapat dilakukan

dengan;

1. Proses Sembur

2. Proses elektrolisis

3. Proses reduksi

Logam-logam Sinter

Proses SemburProses Sembur

• Pemuatan serbuk jenis ini, cairan logam baik berupa besi maupun logam nonfero disemburkan dengan udara, dengan air, atau dengan nitrogen setelah dialirkan dari cawan kemulut sembur.

• Serbuk yang disemburkan nitrogen dan udara berbentuk bola dan mengkilap, sebaliknya serbuk yang disemburkan air berbentuk tak teratur.

• Pemuatan serbuk jenis ini, cairan logam baik berupa besi maupun logam nonfero disemburkan dengan udara, dengan air, atau dengan nitrogen setelah dialirkan dari cawan kemulut sembur.

• Serbuk yang disemburkan nitrogen dan udara berbentuk bola dan mengkilap, sebaliknya serbuk yang disemburkan air berbentuk tak teratur.

Gambar Skematis proses sembur cairan logam

Logam-logam Sinter

Proses elektrolisisProses elektrolisis• Cara perolehan serbuk

berlangsung berdasarkan prinsip perolehan tembaga elektrolit.

• Dengan adanya kerapatan arus tinggi, pada katoda tidak terbentuk lapisan yang padat, melainkan serbuk logam yang lepas.

• Terutama serbuk besi dan serbuk tembaga diperoleh dengan cara ini.

• Cara perolehan serbuk berlangsung berdasarkan prinsip perolehan tembaga elektrolit.

• Dengan adanya kerapatan arus tinggi, pada katoda tidak terbentuk lapisan yang padat, melainkan serbuk logam yang lepas.

• Terutama serbuk besi dan serbuk tembaga diperoleh dengan cara ini.

Perolehan tembaga elektrolit

Logam-logam Sinter

Proses reduksiProses reduksiProses reduksi

• Oksida logam seperti Fe2O3, tungstentrioksida WO3 dan molibdenum trioksida MoO3, dipanaskan dalam lingkungan pereduksi.

• Umumnya dalam proses reduksi dipakai hidrogen. Serbuk yang dihasilkan berbutiran relatif kasar.

Proses karbonil

• Bahan karbonil merupakan senyawa logam dengan karbon monoksida yang berbentuk cair pada suhu ruang, misalnya karbonil besi Fe(CO)5 dan karbonil nikel Ni(CO)4.

• Pada suhu lebih tinggi, karbonil terurai dengan terjadinya serbuk logam halus dengan tingkat kemurnian yang tinggi.

Proses reduksi

• Oksida logam seperti Fe2O3, tungstentrioksida WO3 dan molibdenum trioksida MoO3, dipanaskan dalam lingkungan pereduksi.

• Umumnya dalam proses reduksi dipakai hidrogen. Serbuk yang dihasilkan berbutiran relatif kasar.

Proses karbonil

• Bahan karbonil merupakan senyawa logam dengan karbon monoksida yang berbentuk cair pada suhu ruang, misalnya karbonil besi Fe(CO)5 dan karbonil nikel Ni(CO)4.

• Pada suhu lebih tinggi, karbonil terurai dengan terjadinya serbuk logam halus dengan tingkat kemurnian yang tinggi.

Logam-logam Sinter

B. Proses Mencampur SerbukB. Proses Mencampur Serbuk

• Bila dua serbuk yang berbeda atau lebih dicampur untuk menghasilkan paduan, pencampuran harus homogen untuk menghasilkan pencampuran yang sebaik-baiknya.

• Pada beberapa produk paduan diinginkan bahwa ukuran serbuk dibuat mirip untuk menghasilkan pencampuran yang terbaik.

• Sebagai contoh bahan pelumas paraffin, lilin atau grafit biasa digunakan untuk membantu pencampuran yang homogen dan akhirnya padat selama pengepresan.

• Karbon tetraclorida (uap beracun) digunakan dalam pencampuran serbuk karbit dan cobalt secara basah dalam memproduksi perkakas-perkakas karbid.

• Bila dua serbuk yang berbeda atau lebih dicampur untuk menghasilkan paduan, pencampuran harus homogen untuk menghasilkan pencampuran yang sebaik-baiknya.

• Pada beberapa produk paduan diinginkan bahwa ukuran serbuk dibuat mirip untuk menghasilkan pencampuran yang terbaik.

• Sebagai contoh bahan pelumas paraffin, lilin atau grafit biasa digunakan untuk membantu pencampuran yang homogen dan akhirnya padat selama pengepresan.

• Karbon tetraclorida (uap beracun) digunakan dalam pencampuran serbuk karbit dan cobalt secara basah dalam memproduksi perkakas-perkakas karbid.

Partikel serbuk yang dicampur

Logam-logam Sinter

Serbuk logam fero dan nonfero yang siap dicampur

Logam-logam Sinter

C. Pengepresan C. Pengepresan

• Pengepresan merupakan operasi yang paling penting. Komponen dalam bentuk tertentu diperoleh dengan pemadatan serbuk dalam cetakan (die) dengan tenaga yang cukup.

• Tujuan pengepresan adalah:– Kerapatan yang diperlukan produk terpenuhi.– Terjadi deformasi plastis partikel serbuk, dengan

demikian luas kontak memberikan kekuatan.– Menghasilkan adhesi dan penempelan secara dingin.– Memungkinkan partikel akhirnya terikat bersama

selama penyinteran.

• Pengepresan merupakan operasi yang paling penting. Komponen dalam bentuk tertentu diperoleh dengan pemadatan serbuk dalam cetakan (die) dengan tenaga yang cukup.

• Tujuan pengepresan adalah:– Kerapatan yang diperlukan produk terpenuhi.– Terjadi deformasi plastis partikel serbuk, dengan

demikian luas kontak memberikan kekuatan.– Menghasilkan adhesi dan penempelan secara dingin.– Memungkinkan partikel akhirnya terikat bersama

selama penyinteran.

Logam-logam Sinter

• Pengepresan komponen-komponen tipis biasanya menggunakan penekan tunggal.

• Sedang untuk benda-benda tebal meng-gunakan penekan (punch) ganda.

• Untuk mengepres komponen-komponen yang bentuknya tidak teratur meng-gunakan multiple punch.

• Pengepresan-pengeprsan ini dilakukan dengan system pneumatic atau hidroulik.

• Pengepresan komponen-komponen tipis biasanya menggunakan penekan tunggal.

• Sedang untuk benda-benda tebal meng-gunakan penekan (punch) ganda.

• Untuk mengepres komponen-komponen yang bentuknya tidak teratur meng-gunakan multiple punch.

• Pengepresan-pengeprsan ini dilakukan dengan system pneumatic atau hidroulik.

Mesin Press

Logam-logam Sinter

Gambar skematik proses pengepresanGambar skematik proses pengepresan

Logam-logam Sinter

D. SinteringD. Sintering

• Untuk perkakas-perkakas karbid sebelum sintering yang sesungguhnya diperlukan sintering pendahuluan (prasinter).

• Maksudnya sebagai dewaxing untuk memberikan kekuatan pada cetakan (die).

• Suhu prasinter 800OC. • Sintering menambah kekuatan dan kekerasan bahan,

ini dapat dilakukan dengan mengontrol waktu dan suhu sinter.

• Keadaan yang dapat terjadi salama sinter adalah difusi, rekristalisasi, dan pertumbuhan butir.

• Untuk perkakas-perkakas karbid sebelum sintering yang sesungguhnya diperlukan sintering pendahuluan (prasinter).

• Maksudnya sebagai dewaxing untuk memberikan kekuatan pada cetakan (die).

• Suhu prasinter 800OC. • Sintering menambah kekuatan dan kekerasan bahan,

ini dapat dilakukan dengan mengontrol waktu dan suhu sinter.

• Keadaan yang dapat terjadi salama sinter adalah difusi, rekristalisasi, dan pertumbuhan butir.

Logam-logam Sinter

• Pada (a) pertikel mebuat kontak titik setempat. • Pada (b) luas kontak bertambah dan partikel menjadi merata

oleh tarikan permukaan; difusi dimulai pada boundary butir (partikel).

• Pada (c) menunjukkan ikatan mendekati sempurna. Bila kerja mekanik dilakukan pada komponen yang telah terpadatkan, mis, membentuk ukuran maka akan terjadi distorsi (kerusakan) pada boundary butir, ini memungkinkan terjadinya rekristalisasi. Beberapa logam dapat mengalami rekristalisasi tanpa kerja mekanik.

• Pada (a) pertikel mebuat kontak titik setempat. • Pada (b) luas kontak bertambah dan partikel menjadi merata

oleh tarikan permukaan; difusi dimulai pada boundary butir (partikel).

• Pada (c) menunjukkan ikatan mendekati sempurna. Bila kerja mekanik dilakukan pada komponen yang telah terpadatkan, mis, membentuk ukuran maka akan terjadi distorsi (kerusakan) pada boundary butir, ini memungkinkan terjadinya rekristalisasi. Beberapa logam dapat mengalami rekristalisasi tanpa kerja mekanik.

(a) (b) (c)

Perubahan bentuk partikel selama sintering

Logam-logam Sinter

E. SizingE. Sizing

• Sizing adalah salah satu cara finishing komponen. • Tujuan dari sizing adalah menghilangkan bentuk

distorsi bentuk yang kecil dan menjaga komponen dalam toleransi yang yang dikehendaki.

• Bantalan bronze yang poreus adalah contoh komponen yang disizing sebagai pengerjaan akhir.

• Sizing adalah salah satu cara finishing komponen. • Tujuan dari sizing adalah menghilangkan bentuk

distorsi bentuk yang kecil dan menjaga komponen dalam toleransi yang yang dikehendaki.

• Bantalan bronze yang poreus adalah contoh komponen yang disizing sebagai pengerjaan akhir.

Logam-logam Sinter

Skema Proses Powder MetallurgySkema Proses Powder Metallurgy

Logam-logam Sinter

F. Produk Powder MetallurgyF. Produk Powder Metallurgy Perkakas pahat karbid. Ini biasanya digunakan dalam

permesinan logam, pengeboran karang, ekstrusi dsb. Cementid oksida dan cemented carbid oksida, produk ini

biasa digunakan untuk permesinan logam seperti halnya pahat karbid. Pahat dari bahan ini untuk permesinan logam kecepatan sangat tinggi dimana pahat karbit tidak mampu bekerja pada kondisi tersebut.

Komponen-komponen mobil dan mesin ringan. Beberapa komponen seperti gear-box, suku cadang pompa, roda gigi, cam dan komponen-komponen kecil mesin tik, mesin telex, mesin hitung dan komputer dibuat dari logam sinter. Bahan paduan ini dari paduan-paduan seperti besi tembaga, besi-tembaga-karbon, besi-nikel-molibden (0,4%Ni, 0,5%Mo) dan besi-nikel-mangan. Kekuatan bahan yang maksimum dicapai dengan paduan besi-nikel-molibden, sedangkan kekuatan pakai yang terbaik paduan besi-nikel-mangan.

Perkakas pahat karbid. Ini biasanya digunakan dalam permesinan logam, pengeboran karang, ekstrusi dsb.

Cementid oksida dan cemented carbid oksida, produk ini biasa digunakan untuk permesinan logam seperti halnya pahat karbid. Pahat dari bahan ini untuk permesinan logam kecepatan sangat tinggi dimana pahat karbit tidak mampu bekerja pada kondisi tersebut.

Komponen-komponen mobil dan mesin ringan. Beberapa komponen seperti gear-box, suku cadang pompa, roda gigi, cam dan komponen-komponen kecil mesin tik, mesin telex, mesin hitung dan komputer dibuat dari logam sinter. Bahan paduan ini dari paduan-paduan seperti besi tembaga, besi-tembaga-karbon, besi-nikel-molibden (0,4%Ni, 0,5%Mo) dan besi-nikel-mangan. Kekuatan bahan yang maksimum dicapai dengan paduan besi-nikel-molibden, sedangkan kekuatan pakai yang terbaik paduan besi-nikel-mangan.

Logam-logam Sinter

Kontak listrik. Paduan yang dipakai perak-nikel, perak-grafit, perak-molibden, perak-tungsten, dan tembaga-tungsten-karbid.

Bantalan bronze. Paduan yang digunakan tembaga-timah putih-grafit. Serbuk-serbuk paduan ini menghasilkan sifat poreus.

Komponen tahan friksi (metal ceramic) misalnya clutch-pacing, brake-lining yang biasa digunakan untuk pemakaian mekanik yang keras dan panas. Pemakaian yang lain misalnya punch presses, rem traktor dan pesawat terbang, pahat mesin bubut turret, dsb. Paduan-paduan yang dipakai spt; Cu, Pb, Fe, Sn, grafit, dan serbuk silica dalam bermacam-macam komposisi.

Magnit permanen. Magnit yang dibuat dengan powder metallurgy lebih kuat dari pada dibuat dengan pengecoran. Bahan untuk paduan ini adalah Al-Ni-Fe, dan Al-Ni-Co-Fe. Komponen lain spt; sikat pembagi arus untuk armatur motor dan generator DC, pengeras suara, radio transformen, koil induksi sendiri dibuat dari paduan Ni-Fe, ba-Fe, Zn-Fe, dan Fe.

Kontak listrik. Paduan yang dipakai perak-nikel, perak-grafit, perak-molibden, perak-tungsten, dan tembaga-tungsten-karbid.

Bantalan bronze. Paduan yang digunakan tembaga-timah putih-grafit. Serbuk-serbuk paduan ini menghasilkan sifat poreus.

Komponen tahan friksi (metal ceramic) misalnya clutch-pacing, brake-lining yang biasa digunakan untuk pemakaian mekanik yang keras dan panas. Pemakaian yang lain misalnya punch presses, rem traktor dan pesawat terbang, pahat mesin bubut turret, dsb. Paduan-paduan yang dipakai spt; Cu, Pb, Fe, Sn, grafit, dan serbuk silica dalam bermacam-macam komposisi.

Magnit permanen. Magnit yang dibuat dengan powder metallurgy lebih kuat dari pada dibuat dengan pengecoran. Bahan untuk paduan ini adalah Al-Ni-Fe, dan Al-Ni-Co-Fe. Komponen lain spt; sikat pembagi arus untuk armatur motor dan generator DC, pengeras suara, radio transformen, koil induksi sendiri dibuat dari paduan Ni-Fe, ba-Fe, Zn-Fe, dan Fe.

Lanjutan Produk Powder MetallurgyLanjutan Produk Powder Metallurgy

Logam-logam Sinter

Produk-Produk Powder MetallurgyProduk-Produk Powder Metallurgy

Logam-logam Sinter

Produk-Produk Powder MetallurgyProduk-Produk Powder Metallurgy

Logam-logam Sinter

Produk-Produk Powder MetallurgyProduk-Produk Powder Metallurgy

Logam-logam Sinter

Produk-Produk Powder MetallurgyProduk-Produk Powder Metallurgy

Logam-logam Sinter

Sekian dan Terima KasihSekian dan Terima Kasih