Metalurgi serbuk

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari

Metalurgi serbuk ialah teknik pembentukan dan penghasilan yang terdiri daripada tiga tahap pemprosesan. Pertama, bahan utama iaitu serbuk fizikal, dibahagi kepada banyak zarah individu kecil. Kemudian, serbuk disuntik ke dalam acuan atau dimasukkan melalui dai untuk menghasilkan struktur jelekat lemah (melalui pengimpalan sejuk) amat hampir dengan dimensi objek akhir yang hendak dihasilkan. Tekanan sekitar 10-50 tan setiap inci persegi biasanya digunakan. Juga, bagi mencapai nisbah tekanan yang sekata bagi barangan lebih rumit, ia sering kali perlu menggunakan penebuk lebih rendah bersama penebuk atas. Akhirnya, bahagian akhir dibentuk dengan mengenakan tekanan, suhu tinggi, masa set panjang (semasa mana pengimpalan diri berlaku), atau sebarang gabungan di atas.

Dua teknik utama yang digunakan bagi membentuk dan menyatukan serbuk adalah pensinteran dan acuan suntikan logam. Kemajuan baru menjadikan ia boleh menggunakan teknik pengilangan pantas yang menggunakan serbuk logam bagi menghasilkan keluaran. Disebabkan dengan teknik ini serbuk dicairkan dan tidak sinterkan kekuatan mekanikal lebih baik boleh dicapai.

Sejarah dan keupayaan[sunting | sunting sumber]

Sejarah metalurgi serbuk dan seni logam dan pensinteran seramik berkait rapat. Pensinteran membabitkan penghasilan logam padu keras atau barangan seramik dari serbuk pemula. Terdapat bukti bahawa serbuk besi dipadukan menjadi objek keras seawal 1200 B.C. Dalam operasi penghasilan awal ini, besi dihasilkan menggunakan tangan dari sponge logam selepas penghancuran dan kemudian digunakan semula sebagai serbuk bagi pencairan atau pensinteran akhir.

Julat keluaran lebih luas mampu dihasilkan dengan menggunakan proses serbuk berbanding menggunakan bahan yang disatukan menjadi aloi langsung. Dalam operasi pencairan "peraturan fasa" digunakan bagi semua unsur tulin dan sebatian dan ditetapkan dengan teliti pengagihan fasa cecair dan pepejal yang boleh wujud bagi sebatian khusus. Tambahan lagi, keseluruhan pencairan objek bahan pemula diperlukan bagi menghasilkan aloi, dengan itu mengenakan kekangan kimia, haba, pengekalan yang tidak diingini pada pengilang. Malangnya, pengendalian serbuk aluminium/besi menjadi masaalah besar. Bahan lain yang terutamanya amat bertindak balas dengan oksijen di udara, seperti timah, disinteran dalam atmosfera khusus atau dengan salutan sementara.

Menggunakan metalurgi serbuk atau seramik ia mampu menghasilkan komponen yang sekiranya tidak akan lerai atau berkecai. Semua pertimbangan mengenai fasa pepejal-cecair boleh diabaikan, dengan itu proses serbuk adalah lebih mudah lentur berbanding teknik acuan, penyemperitan, atau tempa. Ciri-ciri penghasilan kebarangan boleh dikawal dengan menggunakan pelbagai teknologi serbuk termasuk mekanikal, magnetik, dan kaedah tidak biasa seperti baur, pepejal, poros, dan sebatian campuran logam. Ciri-ciri persaingan proses pengilangan (contoh, perkakasan haus, kerumitan, atau pilihan pembekal) juga mungkin dikawal ketat.

Keluaran metalurgi serbuk masa kini digunakan secara meluas dalam industri, dari penggunaan automobil dan aeroangkasa kepada perkakasan berkuasa dan penggunaan barangan rumah. Setiap tahun anugerah PM antarabangsa menonjolkan keupayaan teknologi.[1]

Pemampatan Serbuk Isostatik[sunting | sunting sumber]

Pemampatan Serbuk Isostatik merupakan proses pembentukan pengekalan jisim. Partikel halus logam diletakkan di dalam acuan lentur dan tekanan gas atau cecair dikenakan pada acuan. Barangan yang terhasil kemudian disinterkan dalam relau. Ini meningkatkan kekuatan barangan tersebut oleh ikatan partikel logam. Proses pengilangan ini menghasilkan sangat sedikit logam sisa dan boleh digunakan bagi menghasilkan pelbagai bentuk. Penerimaan proses ini amat jitu, antara +/- 0.008 inci bagi dimensi axial dan +/- 0.020 inci bagi dimensi radial. Ia merupakan jenis pemampatan serbuk paling efisen. (Kategori kecil berikut juga dari rujukan berikut.)[2] Operasi ini biasanya digunakan bagi pengeluaran kuantiti kecil, kerana ia lebih mahal untuk digunakan kerana operasi perlahan dan keperluan bagi perkakasan pakai buang.[3]

Ciri-ciri proses[sunting | sunting sumber]

  • Logam serbuk dimampatkan dalam bekas lentur dengan tekanan sekata menggunakan cecair/gas dikenakan.
  • Bahagian-bahagian disinterkan bagi meningkatkan kekuatan melalui ikatan metalurgi.
  • Menghasilkan amat sedikit bahan sisa
  • Boleh menggunakan gabungan aloi dan pengisi
  • Mampu menghasilkan hasil kerja geometri rumit

Skematik proses[sunting | sunting sumber]

Perkakasan[sunting | sunting sumber]

Terdapat banyak jenis perkakasan digunakan dalam Pemampatan Sebuk. Terdapat acuan, yang lentur, acuan tekanan yang memberi tekanan, dan mesin yang memberikan tekanan. Terdapat juga perant pengawal bagi mengawal tekanan dan tempoh tekanan dikenakan. Mesin ini perlu mengenakan tekanan antara 15,000 setiap inci (psi) hingga 40,000 psi bagi logam.

Kemungkinan Geometrik[sunting | sunting sumber]

Banyak bentuk yang dikehendaki boleh dibentuk daripada pelbagai bahan kejuruteraan. Saiz hasil kerja biasa berbeza dari ketebalan 1/4 inci hingga 3/4 dan sepanjang 1/2 inci hingga 10 inci. Bagaimanapun, ia boleh memampatkan hasil kerja yang setebal antara 1/16 inci dan 5 inci dan sepanjang 1/16 inci dan 40 inci.

Jenis Perkakasan[sunting | sunting sumber]

Peralatan Isostatik terdapat dalam tiga jenis, acuan bebas (bag-basah), acuan kasar (bag-lembab), dan acuan kekal (bag-kering). Acuan bebas merupakan jenis tradisi bagi pemampatan isostatik dan biasanya tidak digunakan bagi kerja pengeluaran tinggi. Dalam perkakasan acuan bebas, acuan dikeluarkan dan diisi di luar kelalang (“kanister”). Bag lembab adalah di mana acuan terletak dalam kelalang, tetapi di isi di luar. Dalam perkakasan acuan kekal, acuan terletak dalam kelalang, yang membantu proses dijadikan automatik.

Tekanan Isostatik Panas (“Hot Isostatic Pressing – HIP”)[sunting | sunting sumber]

Dalam operasi ini, bahagian ditekan dan disinterkan secara serentak dengan mengenakan haba antara 900 °F (480 °C) hingga 2250 °F (1230 °C). Gas Argon merupakan gas yang biasa digunakan dalam HIP kerana ia gas kaku, dengan itu menghalang tindak balas kimia semasa operasi.

Tekanan Isostatik sejuk (atau suhu bilik) (“Cold Isostatic Pressing – CIP”)[sunting | sunting sumber]

Ini biasanya menggunakan cecair sebagai kaedah mengenakan tekanan pada acuan. Selepas dikeluarkan, ia masih perlu disinterkan.

Perkiraan Reka bentuk[sunting | sunting sumber]

Pemampatan serbuk isostatik mampu menghasilkan dinding lebih nipis dan keluaran lebih besar. Pelincir tidak diperlukan bagi pemampatan serbuk Isostatik. Sebagai contoh: ketebalan minima dinding adalah 0.05 inci dan keluaran boleh memiliki berat antara 40 hingga 300 paun. Terdapat pengecutan antara 25 hingga 45% serbuk selepas pemampatan.

Bahan Kerja Biasa[sunting | sunting sumber]

Sebahagian logam yang sering digunakan dalam bentuk serbuk adalah besi, keluli aloi, tembaga, keluli, dan gangsa. Gabungan logam boleh dipilih bergantung kepada apa yang dikehendaki bergantung kepada kekuatan dan kegunaan yang diingini.

Keperluan Kuasa dan Pengiraan Masa[sunting | sunting sumber]

Keperluan kuasa bagi pemampatan serbuk Isostatik adalah jauh kurang berbanding pemampatan biasa. Dengan itu ia adalah dua atau tiga kali lebih bekesan. Bagi mengira jumlah keseluruhan masa yang diperlukan bagi proses ini anda campurkan: Masa pengisian (F), Masa pemampatan (C), Masa perlepasan (D), Masa buka (O), Masa penyingkiran (E), masa pensinteran (S).

Jumlah masa = F + C + D + O + E + S

Keselamatan[sunting | sunting sumber]

Bahaya yang datang dengan kaedah penghasilan ini termasuk, kebakaran, letupan, dan kegagalan mekanikal bagi mesin. Bahaya pernafasan dari serbuk juga perlu dipertimbangkan.

Teknik penghasilan serbuk[sunting | sunting sumber]

Sebarang bahan yang boleh bercantum boleh diserbukkan. Beberapa teknik telah dikembangkan bagi membolehkan penghasilan sejumlah besar zarah serbuk, sering kali dengan kawalan besar mengenai julat saiz setiap bijirin akhir. Serbuk boleh disediakan melalui penyerbukan, kisar, tindak balas kimia, atau mendapan elektrolik. Seberapa langkah mekanikal dan pencairan jelas boleh diubah suai bagi operasi di angkasa atau di bulan.

Serbuk unsur Ti, V, Th, Nb, Ta, Ca, dan U telah dihasilkan melalui pengurangan suhu tinggi nitrida dan karbida setara. Serbuk submikrometer Fe, Ni, U, dan Be juga didapati dengan menguraikan oksalat dan format logam. Zarah amat halus juga boleh dihasilkan dengan mengarah aliran logam cair melalui jet plasma bersuhu tinggi atau api, dengan serentak menjadikan bahan menjadi bersaiz atom dan berserbukan. Di Bumi pelbagai proses kimia-dan-api berkait dengan serbuk diubah suai sebahagiannya bagi mengelak kerosakan permukaan zarah oleh oksigen dalam atmosfera.

Pengatoman[sunting | sunting sumber]

Pengatoman dicapai dengan memaksa aliran cecair logam melalui bukaan dengan tekanan serdahana. Gas dimasukkan dalam aliran logam sejurus sebelum ia meninggalkan muncung, yang bertindak untuk menghasilkan golakan apabila gas yang disuntik mengembang (akibat pemanasan) dan keluar ke dalam pengumpul isipadu besar diluar bukaan. Isipadu pengumpul diisi dengan gas bagi menggalakkan pergolakan lanjut jet logam cair. Di Bumi, aliran udara dan serbuk dipisahkan menggunakan graviti atau pemisah siklon (“cyclonic separation”). Kebanyakan serbuk diatomkan merupakan sepuh lindap (“annealed”), yang membantu mengurangkan pengoksidaan dan kandungan karbon. Partikel air diatomkan adalah lebih kecil, bersih, dan tidak telap dan mempunyai saiz jarak lebih besar, yang membenarkan pemampatan lebih baik.

Teknik pengatoman mudah tersedia di mana cecair logam dipaksa melalui bukaan pada kepantasan tinggi mencukupi untuk memastikan pergolakan aliran. Index prestasi biasa yang digunakan adalah nombor Reynold R = fvd/n, di mana f = isipadu cecair (“fluid density”), v = halaju (“velocity”) aliran keluar, d = garis pusat d(“iameter”) bukaan, dan n = kelikatan mutlak. Pada R rendah aliran jet cecair berayun, tetapi pada had laju lebih tinggi aliran mula bergolak dan berpecah kepada titisan. Tenaga pengepam diberikan kepada pembentukan titisan dengan keberkesanan amat rendah (pada kadar 1%) dan kawalan pada pengagihan saiz partikal logam agak lemah. Teknik lain seperti getaran muncung, muncung tak sekata, aliran multiple impinging streams, atau suntikan logam cair kedalam gas ambient semua boleh digunakan bagi meningkatkan keberkesanan pengatoman, menghasilkan serbuk lebih halus, dan mengurangkan pengagihan saiz partikel. Malangnya, ia sukar bagi menyuntik logam melalui bukaan lebih kecil daripada keratan rentas beberapa milimeter, yang menghadkan saiz serbuk minima sekitar 10 μm. Pengatoman turut menghasilkan saiz partikel dengan perbezaan saiz butiran yang luas, memerlukan pengelasan selepasnya dengan penyaringan dan mencairkan sebahagian besar sempadan butiran.

Peleraian emparan[sunting | sunting sumber]

Peleraian emparan partikel cair menawarkan satu cara menyelesaikan masaalah ini. Pengalaman meluas ada dengan besi, keluli, dan aluminium. Logam yang akan diserbukkan dibentuk sebagai batang yang dimasukkan kedalam kebuk melalui spindle berputar ligat. Bersebelahan dengan hujung spindle adalah eletrod yang memancarkan gerbang eletrik yang memanaskan batang logam. Ketika hujung bahan mencair, putaran rod ligat melontar titisan cair halus yang mengeras sebelum mengenai dinding kebuk. Gas berpusar menyapu partikel dari kebuk. Teknik yang sama boleh digunakan di angkasa atau bulan. Dinding kebuk boleh diputar bagi memaksa serbuk baru ke dalam bekas pengumpul jauh (DeCarmo, 1979), dan elektrod boleh diganti dengan cermin suria yang ditumpu pada hujung batang.

Pendekatan lain yang mampu menghasilkan pengagihan amat sempit saiz bijiran tetapi dengan daya pemprosesan rendah terdiri daripada mangkuk berputar dipanaskan pada suhu melebihi titik cair bahan yang hendak diserbukkan. Logam cair jatuh pada permukaan tengah mangkuk ketika kadar aliran disesuai bagi membolehkan lapisan nipis filem untuk menyapu sekata pada dinding dan melampaui, berpecah kepada bijirin, setiap satu menyamai ketebalan filem.

Teknik lain[sunting | sunting sumber]

Satu lagi teknik penghasilan serbuk membabitkan jet logam cair dipintas oleh aliran pantas air diatomkan yang memecahkan jet logam cair kepada titisan dan menyejukkan serbuk sebelum ia sampai ke dasar takungan. Dalam operasi berikutnya, serbuk itu dikeringkan. Ini dikenali sebagai pengatoman air. Kelebihannya adalah logam membeku lebih pantas berbanding penggunaan pengatoman udara disebabkan air mengalirkan haba bebrapa kali ganda lebih baik.Kadar pembekuan adalah adaka berkadar songsang kepada saiz partikel. Oleh itu, partikel lebih kecil boleh didapati melalui proses pengatoman air. Lebih kecil saiz partikel lebih sekata struktur miknonya. Perhatikan bahawa partikel terhasil memiliki bentuk lebih tak sekata dan saiz pengagihan partikel lebih meluas. Selain itu pencemaran permukaan mungkin berlaku melalui pengoksidaan. Pengoksidaan serbuk boleh dikurangkan melalui rawatan sebelum penyatuan sebagai penyalut.

Akhir sekali, sekarang terdapat mesin yang mampu memberikan tork putaran yang besar ke atas serbuk, pada kadar 2.0×107 rpm. Kuasa sebesar itu menyebabkan butiran berkecai kepada partikel lebih halus.

Pemampatan serbuk paksi[sunting | sunting sumber]

"Penekanan serbuk" atau "pemampatan serbuk" adalah proses pengilangan di mana serbuk logam, terdiri daripada partikel logam halus, diletakkan dalam acuan dan dikenakan tekanan tinggi sehingga ia menurut bentuk yang dikehendaki. Hasil kerja itu kemudiannya dialih dan disinterkan dalam supaya partikel serbuk logam boleh melekat sesama sendiri, meningkatkan kekuatan bahagian tersebut.

Ciri-ciri[sunting | sunting sumber]

Serbuk logam dimampatkan dalam die. Selepas dimampatkan barangan di sintered dalam ketuhar. Barangan boleh dihasilkan dengan ketahanan tinggi. Keluaran akhir memiliki permukaan akhir yang licin. Hanya sedikit sisa dihasilkan. Teknik ini boleh menggunakan pengisi. Potongan bawah (“Undercuts”), meletak benang, lubang bersilang dll. perlu dihasilkan melalui proses lain.

Jenis perkakasan[sunting | sunting sumber]

Terdapat empat kelas Jenis Perkakasan utama: pemampatan satu tindakan, digunakan bagi komponen nipis, rata; dwi-aksi bersetentangan dengan dua pergerak menekan, yang mengendali komponen lebih tebal; dwi-aksi dengan die terapong; dan dwi-aksi die dikeluarkan. Kelas Dwi-Aksi memberikan agihan isipadu lebih baik berbanding Aksi Tunggal. Perkakasan perlu direka agar ia mampu menahan tekanan melampau tanpa bertukar bentuk atau bengkok. Perkakasan perlu dihasilkan daripada bahan yang licin dan tahan haus.

Pertimbangan Reka bentuk[sunting | sunting sumber]

  • Bahagian perlu boleh dialih daripada die.
  • Luas permukaan maksima kurang daripada 20 inci persegi.
  • Ketebalan dinding minima 0.08 inci.
  • Sisi tajam perlu dielakkan.
  • Perlu mengelak nisbah keratan rentas dengan tinggi melebihi 7:1.

Keperluan Kuasa[sunting | sunting sumber]

Ketumpatan serbuk dimampatkan adalah selari dengan jumlah tekanan yang dikenakan. Tekanan biasa antara 80 psi hingga 1000 psi, tekanan dari 1000 psi hingga 1,000,000 psi pernah dihasilkan.

Kos berkait[sunting | sunting sumber]

Setup time. Load/unload time. Idle time. Compaction time. Tool change time. Tool costs. Direct labor rate. Overhead rate. Amortization of equipment and tooling.

Kebaikan[sunting | sunting sumber]

Salah satu kebaikan pemampatan serbuk adalah ia menghasilkan sedikit buangan. Tambahan lagi gabungan aloi atai pengisi boleh diletakkan dalam campuran serbuk bagi mengubah ciri-ciri keluaran akhir. Kedua-dua bentuk mudah dan geometrik boleh dihasilkan dan pada kadar pengeluaran yang tinggi. Proses ini tidak dapat menghasilkan potongan bahagian bawah ("undercuts"), memasang benang, atau lubang silang secara langsung.[4]

Tekanan serbuk[sunting | sunting sumber]

Sungguhpun banyak keluaran seperti pil dan tablet bagi kegunaan perubatan dihasilkan menggunakan tekanan sejuk dari bahan serbuk, biasanya hasil mampatan hanya cukup kukuh bagi bagi pemanasan dan pensinteran. Pembebasan hasil mampatan daripada acuan biasanya diikuti sedikit pengembangan isipadu yang dikenali sebagai “lantunan balik”.

Dalam proses pemampat serbuk biasa, penekan pemampat serbuk digunakan bersama perkakasan dan die. Biasanya ruang die yang tertutup di sebelah (die menegak, bahagian dasar ditutup dengan perkakasan penekan) diisi dengan serbuk. Serbuk itu kemudiannya dimampatkan menjadi bentuk dan dikeluarkan dari ruang die. Pelbagai komponen boleh dibentuk menggunakan proses pemampata serbuk. Setengah contoh bahagian ini adalah bearings, bushings, gear, piston, tuil, dan pengikat bingkai (“brackets”). Apabila memampatkan bentuk ini, saiz dimensi dan kawalan berat dikekalkan dengan baik. Dalam kebanyakan penggunaan bagi bahagian ini hanya sedikit perubahan perlu dilakukan bagi sebelum digunakan; menjadikannya sangat menjimatkan untuk dihasilkan.

Dalam sesetengah operasi penekanan (seperti pemampatan Tekanan Isostatik panas) pembentukan dan pensinteran berlaku serantak. Prosedure ini, bersama teknik pemampatan dipancu letupan, digunakan secara meluas dalam penghasilan bahagian bersuhu tinggi dan kekuatan tinggi seperti bilah turbin bagi enjin jet. Dalam kebanyakan kegunaan metalurgi serbuk pemampat menekan panas, dipanaskan pada suhu melebihi tahap beku bahan. Penekan panas merendahkan tekanan yang diperlukan bagi mengurangkan keporosan dan kepantasan pengimpalan panas dan proses herotan urat (“grain deformation”). Juga ia membenarkan kawalan dimensi atas barangan yang lebih baik, mengurangkan kesensitifan pada ciri-ciri fizikal bahan pemula, dan membenarkan serbuk dipancu kepada ketumpatan lebih tinggi berbanding penekanan sejuk, menghasilkan kekuatan lebih tinggi. Aspek keburukan penekanan panas termasuk jangka hayat die lebih pendek, penghasilan lebih perlahan kerana pemanasan serbuk, dan keperluan kerap bagi melindungi atmosfera semasa fasa pembentukan dan penyejukan.

Pensinteran[sunting | sunting sumber]

Rencana utama: Pensinteran

Pensinteran Keadaan Pepejal merupakan proses mengambil logam dalam bentuk serbuk dan meletakkannya dalam acuan Selepas dimampatkan, bahan tersebut diletakkan dalam haba tinggi untuk tempoh yang panjang. Pengikatan berlaku dengan kepanasan antara partikel baur telus dan apabila sejuk, serbuk telahpun terikat untuk membentuk kepingan padu.

Solid State Sintering is the process of taking metal in the form of a powder and placing it into a mold or die. Once compacted into the mold the material is placed under a high heat for a long period of time. Under heat, bonding takes place between the porous aggregate particles and once cooled the powder has bonded to form a solid piece.

Pensiteran boleh dianggap berlaku dalam tiga tahap. Dalam tahap pertama, pertumbuhan leher berlaku dengan pantas tetapi partikel serbuk kekal bersendirian. Pada tahap ke dua, ia menjadi semakin padu, struktur kristal dan partikel bersepadu sesama sendiri. Dalam tahap ke tiga, liang terasing cenderung membentuk sfera dan pepaduan berterusan pada kadar lebih rendah.

Sintering can be considered to proceed in three stages. During the first, neck growth proceeds rapidly but powder particles remain discrete. During the second, most densification occurs, the structure recrystallizes and particles diffuse into each other. During the third, isolated pores tend to become spheroidal and densification continues at a much lower rate. The words Solid State in Solid State Sintering simply refer to the state the material is in when it bonds, solid meaning the material was not turned molten to bond together as alloys are formed.[5]

Satu teknik pensinteran pantas yang baru dibangunkan membabitkan mengalirkan arus elektrik tinggi melalui serbuk bagi memanaskan yang gerutu terpilih. Kebanyakan tenaga digunakan bagi mencairkan bahagian dimampatkan di mana pemindahan diinginkan bagi penyepaduan; secara perbandingan hanya sedikit tenaga diserap oleh bahan pukal dan perkakasan pembentukan. Sudah pastilah, teknik ini tidak diguna pakai bagi serbuk penebat elektrik.

Untuk membenarkan penyusunan barangan secara berkesan dalam ketuhar semasa pensinteran dan menghalang barangan daripada melekat sesama sendiri, kebanyakan pengilang memisahkannya dengan menggunakan Helaian Pemisah Serbuk Seramik. Helaian ini terdapat dalam pelbagai bahan seperti alumina, zirconia dan magnesia. Ia juga terdapat dalam medium halus dan butiran bersaiz kasar. Dengan memadan bahan dan saiz butiran dengan barangan yang disinterkan, kerosakan permukaan dan pencemaran boleh dikurangkan sementara memaksima pengisian ketuhar.

Pemprosesan serbuk berterusan[sunting | sunting sumber]

Fasa "proses berterusan hanya patut digunakan bagi menggambarkan mod pengilangan yang boleh digunakan bagi tempoh masa tak terhad. Bagaimanapun, biasanya, istilah ini merujuk kepada proses yang barangannya lebih panjang dalam satu dimensi berbanding dua yang lain. Pemampatan, pengulungan, dan penyuntikan adalah contoh biasa.

Dalam proses pemampatan biasa, serbuk mengalir dari tong kedalam saluran dwi-dinding dan dimampatkan secara berterusan oleh penekan menegak dan melintang. Selepas menyingkir pemampat dari tali sawat penghantar bahan yang dimampatkan dimasukkan ke dalam ketuhar pensinteran. Pendekatan yang lebih mudah adalah menyembur serbuk pada tali pesawat dan sinter tanpa pemampatan. Kaedah baik bagi menyingkir bahan penekanan sejuk dari tali pesawat sukar dilakukan. Satu pilihan lain adalah mengelakkan kesukaran tali pesawat sama sekali adalah menghasilkan kepingan logam menggunakan penekan hidrolik bertentangan, sungguhpun kelemahan melintang kepingan mungkin timbul semasa operasi penekan berterusan.

Serbuk juga boleh digelek menjadi kepingan. Logam serbuk dimasukkan ke dalam dua penggolek tinggi dan dipadatkan menjadi kepingan sehingga 100 kaki setiap minit. [6] Kepingan itu kemudiannya di sintered dan digolek sekali lagi sebelum disinter serentak lagi.[7] Penggolekkan biasanya digunakan bagi menghasilkan kepingan logam bagi komponen eletrik dan eletronik dan juga syiling. [8]Banyak usaha juga dilakukan bagi menggolek beberapa kepingan bahan berlainan serentak menjadi kepingan.

Proses penyemperitan biasanya terbahagi kepada dua jenis. Jenis pertama, serbuk dicampurkan dengan pengikat atau pemplastik pada suhu bilik; dalam cara kedua, serbuk disemperitkan pada suhu tinggi tanpa pengukuhan. Penyemperitan dengan pengikat digunakan secara meluas ldalam operasi penyediaan sebatian tungsten-carbide. Tiub, bahagian rumit, dan pengerudi berpilin dikilangkan pada kepanjangan lampau dan ukur lilit antara 0.5-300 mm. Wayar logam keras 0.1 mm diameter telah ditarik dari simpanan serbuk. Pada sudut sebaliknya, penyemperitan besar berasaskan tan juga mungkin.

Kelihatannya tidak terdapat had kepada kepelbagaian logam dan aloi yang boleh disemperitkan, asalkan suhu dan tekanan terbabit adalah dalam keupayaan bahan die. Panjang penyemperitan mungkin antara 3-30 m dan diameter dari 0.2–1 m. Pemampat moden kebanyakannya beroperasi secara automatik dan pada kelajuan tinggi (pada ukuran m/s).


Extrusion Temperatures Of Common Metals And Alloys
Metals and alloys Temperature of extrusion, K °C
Aluminium and alloys 673-773 400-500
Magnesium and alloys 573-673 300-400
Tembaga 1073-1153 800-880
Loyang 923-1123 650-850
Loyang nikel 1023-1173 750-900
kupronikel ("Cupro-nickel") 1173-1273 900-1000
Nikel 1383-1433 1110-1160
Aloi Monel 1373-1403 1100-1130
Aloi Inconel 1443-1473 1170-1200
Keluli 1323-1523 1050-1250

Barangan khusus[sunting | sunting sumber]

Banyak keluaran khusus boleh dihasilkan menggunakan teknologi metalurgi serbuk. Daftar tidak lengkap diberikan termasuk Al2O3 misai yang diselitupi dengan lapisan oksida nipis bagi meningkatkan kilauan; besi dimampatkan dengan lapisan Al2O3 bagi meningkatkan kekuatan suhu tinggi merayap; filamen mentol lampu dihasilkan menggunakan teknologi serbuk; lapik bagi brek geseran; logam kaca bagi filem kekuatan tinggi dan ribon; perisai haba bagi kemasukan pesawat angkasa ke atmosfera Bumi; penyambung pengalir eletrik bagi mengendali aliran arus tinggi; magnet; ferites gelombang mikro; penapis bagi gas; dan bering yang telap pelincir.

Helaian amat nipis dan sfera halus memberikan kekuatan yang tinggi. Satu kegunaan pemerhatian ini adalah untuk menyalut bahan rapuh dalam bentuk misai dengan lapisan submikrometer logam lebih lembut (contoh., sepuhan-kobalt tungsten). Ketegangan lapisan nipis meletakkan logam lebih keras pada tekanan, dengan itu apabila keseluruhan komposit disinterkan kekuatan tembusan (“rupture strength”) meningkat dengan banyaknya. Dengan kaedah ini, kekuatan pada gandaan 2.8 GPa berbanding 550 MPa telah dilihat, samajuga bagi, lapisan (25% Co) dan tungsten karbide tidak bersalut. Amat menarik bagi menilai samaada bahan yang sama kukuh boleh dihasilkan menggunakan kepingan aluminium dihampar pada gentian kaca (bahan yang agak banyak di angkasa).

Lihat juga[sunting | sunting sumber]

Rujukan[sunting | sunting sumber]

  1. International Powder Metallurgy Directory - PMawards
  2. Todd, Robert H., Allen, Dell K., Alting, Leo, "Manufacturing Processes Reference Guide", 1st Edition, Industrial Press Inc., New York 1994, ISBN 0-8311-3049-0
  3. http://www.pickpm.com/designcenter/isostatic.asp?locarr=2%7C1%7C2%7C2
  4. Todd, Robert H., Allen, Dell K., Alting, Leo, "Manufacturing Processes Reference Guide", 1st Edition, Industrial Press Inc., New York 1994, ISBN 0-8311-3049-0
  5. F. Thummler and W. Thomma, "The Sintering Process," Metallurgical Reviews No. 115, June (1967).
  6. Manufacturing Engineering and Technology fifth edition
  7. freepatentsonline.com
  8. Manufacturing Engineering and Technology fifth edition
  • An earlier version of this article was copied from Appendix 4C of Advanced Automation for Space Missions, a NASA report in the public domain.

Pautan luar[sunting | sunting sumber]

  • Metal Powder Report — An international business magazine for the powder metallurgy industry
  • Powder Injection Moulding International — A combined business-to-business magazine and scientific journal offering in-depth coverage of the metal, ceramic and carbide injection moulding industries
  • [1]- Rapid manufacturing technique developed at the KU Leuven, Belgium