Pembuatan Gear dengan Metalurgi SerbukOleh: Dana Citra Wijaya NIM 2613071001 Mahasiswa Teknik Metalurgi FT-UNJANI

Latar BelakangGear merupakan komponen yang sangat penting dalam industry metalurgi serbuk di masa mendatang. Gear hasil metalurgi serbuk harus mempunyai kekuatan bending mencapai 1000 MPa dan ketahanan RCF ( rolling contact fatique ) mencapai 2000 MPa agar memenuhi persyaratan untuk aplikasi otomotif. Metalurgi serbuk merupakan proses yang pembentukan logam yang sangat fleksibel untuk memproduksi gear. Proses metalurgi serbuk mampu memproduksi gear dengan toleransi yang sangat kecil dengan kekuatan mencapai 1240 MPa dalam jumlah besar dengan harga yang murah. Jenis gear yang diproduksi dengan teknik metalurgi serbuk sangat bervariasi seperti spur, helical, bevel, face, spur-helical, dan helical-helical. Proses ini sangat menarik ketika gear yang dihasilkan mempunyai depresi, lubang lewatan, tingkatan- tingkatan dan proyeksi.

Pada metode tradisional, pembuatan gear dilakuakan dengan bahan dasar blank yang kemudian dilakukan casting, forging, dsb. Proses sekundernya dilakuakan dengan shaving dan grinding hal ini dilakukan untuk meningkatkan tingkat presisi dari produk yang dihasilkan. Dengan metode ini banyak sekali kerugian yang didapat seperti : a. Waktu proses yang lama dan biasanya kesulitan untuk memachining paduan. b. Tingkat efisiensi dari material sangat rendah c. Control microstruktur sangat sulit dilakukan

Secara Konvesional (video)

Apabila dibandingkan antara teknologi metalurgi serbuk dengan menggunakan metode pembentukan logam yang lainnya, metode ini mempunyai banyak sekali kelebihan diantaranya sebagai berikut : a. Kemampuan yang baik dalam membentuk dimensi yang kompleks b. Memiliki sifat kekuatan yang baik c. Memiliki nilai ratio yield yang sangat tinggi d. Control microstruktur yang sangat baik e. Tingkat presisi dari produk yang sangat baik f. Kemampuan membentuk produk yang sangat kecil ukurannya.

Material Penyusun dan KomposisiAplikasi gear pertama menggunakan teknologi metalurgi serbuk adalah untuk pompa oli pada tahun 1937/1938. Pompa gear merupakan jenis aplikasi yang umum bergantung dari tingkat tegangan yang diaplikasikan, perbedaan material, dan berat jenis dari material yang digunakan. Sebagai contoh, material Fe-Cu-C dengan densitas 6 6,8 g/cm3 digunakan untuk gear pompa untuk aplikasi tekanan rendah seperti pelumas mesin dan transmisi otomatis. Untuk aplikasi bertegangan tinggi mencapai 20 MPa, baja paduan yang mempunyai densitas minimal sebesar 7,1 g/cm3 yang digunakan.

Pada tabel berikut ini diberikan beberapa jenis material yang biasa digunakan sesuai dengan aplikasinya

Skema Proses

Secara umum proses fabrikasi serbuk bisa dilakukan dengan 2 metode proses yakni dengan proses konvensional dan proses lainnya. Pada proses konvensional proses produksi gear dari campuran serbuknya dimulai dengan dilakukan kompaksi, dilakukan sintering dan infiltrasi. Sedangkan untuk metode lainnya setelah dikompaksi dilakukan CIP ( cold isostatic pressing ) atau HIP ( hot isostatic pressing ). CIP menggunakan membrane fleksibel untuk memisahkan serbuk dari medium cair yang bertekanan sehingga menyebabkan densifikasi dari serbuk. Pada CIP terjadi distorsi geometri dari komponen yang ditekan karena pengeruh dari dimensi container dan material yang terdistorsi. Sedangkan pada HIP distorsi geometri dari komponen terjadi karena pengaruh tekanan dan siklus temperature saat distorsi dan pengaruh desain container pada distorsi.

Proses Manufaktur Produksi

Tahap awal dalam proses metalurgi serbuk ini adalah pencampuran serbuk material dasar dengan berbagai tambahan pelumas dan aditif. Selanjutnya dilakukan kompaksi dari campuran yang dihasilkan dibawah tekanan yang tinggi pada cetakan untuk membentuk komponen dasar yang cukup kuat untuk dilakukan tahapan proses yang ketiga. Pada proses yang ketiga dilakukan sintering. Sintering dilakuakan pada dapur, ketika temperature kritis dicapai kesetimbangan dari energy permukaan dari partikel menjadi aktif dan akhirnya terjadi ikatan antara partikel metal. Temperatur harus dijaga tetap dibawah titik lebur supaya tidak terjadi kehilangan bentuk. Setelah proses sintering produk masuk pada proses sekunder seperti coining yang berfungsi untuk meningkatkan akurasi dimensi dan meningkatkan densitas permukaan. Di lakukan juga proses heat treatment untuk meningkatkan kekuatan tarik dan kekerasannya.

Proses Metalurgi Serbuk (video)

Proses Metalurgi Serbuk (video)

Proses Metalurgi Serbuk (video)

Produk yang dihasilkan

Sifat-Sifat ProdukSifat sifat dari produk berkaitan erat dengan material yang digunakan dan proses produksi yang dilakukan. Sifat dari gear ini akan berbeda- beda sesuai dengan aplikasinya. Hal ini dapat terlihat jelas pada table berikut ini:

Selain itu perlu juga diketahui mekanisme kerusakan dari gear yang di hasilkan biasanya dengan bending fatique dan juga fatik permukaan. Oleh karena itu sifat mekanis dari gear yang dihasilkan harus baik.