Atomisasi logam adalah proses di mana logam diubah dari bentuk curah menjadi bubuk logam halus melalui atomisasi. Proses ini umumnya digunakan dalam produksi serbuk logam untuk berbagai aplikasi di berbagai industri. Artikel ini memberikan panduan komprehensif tentang atomisasi logam yang mencakup aspek-aspek utama secara terperinci.
Gambaran Umum Atomisasi Logam
Atomisasi logam melibatkan pemecahan logam cair menjadi tetesan halus menggunakan aliran gas atau cairan berkecepatan tinggi. Saat tetesan mengeras dengan cepat saat terbang, serbuk logam berbentuk bola halus akan terbentuk.
Detail Utama:
- Digunakan untuk memproduksi serbuk logam berbentuk bulat halus dari logam seperti aluminium, tembaga, besi, nikel, dll.
- Diklasifikasikan ke dalam atomisasi gas, atomisasi air, dan atomisasi sentrifugal berdasarkan metode
- Serbuk berkisar dari ukuran 10 mikron hingga 250 mikron dengan distribusi yang ketat
- Mencapai pemadatan tetesan yang cepat sehingga menghasilkan serbuk berbutir halus
- Terutama digunakan dalam metalurgi serbuk logam dan untuk pembuatan komponen serbuk logam
Metode Atomisasi
| Metode | Detail |
|---|---|
| Atomisasi Gas | Aliran logam cair yang hancur oleh semburan gas inert bertekanan tinggi |
| Atomisasi Air | Menggunakan semburan air untuk menghancurkan aliran logam |
| Atomisasi Sentrifugal | Logam cair dituangkan pada piringan pemintalan dan dilemparkan dari tepinya |
Aplikasi Serbuk Logam
| Aplikasi | Detail |
|---|---|
| Metalurgi Serbuk | Tekan dan sinter bubuk kompak untuk memproduksi komponen PM |
| Manufaktur Aditif Logam | Gunakan serbuk yang dikabutkan sebagai bahan baku untuk proses AM seperti DED, PBF |
| Cetakan Injeksi Logam | Campur bubuk dengan pengikat, masukkan ke dalam cetakan dan debind/sinter |
| Pelapis Semprot Termal | Semprotkan serbuk yang dikabutkan ke permukaan menggunakan semprotan plasma/pembakaran |
| Brazing | Gunakan interlayer bubuk yang dikabutkan untuk proses mematri suhu tinggi |
| Pengelasan | Serbuk logam yang dikabutkan yang digunakan sebagai bahan pengisi dalam proses pengelasan |
Spesifikasi Atomisasi Logam
| Parameter | Kisaran Khas |
|---|---|
| Ukuran bubuk | 10 hingga 250 mikron |
| Distribusi ukuran | Morfologi yang rapat dan bulat |
| Kemurnian | Hingga 99,9% |
| Kepadatan yang tampak | Sekitar 40-50% dari kepadatan sebenarnya |
| Kandungan oksida | <1%, lebih rendah dalam atomisasi gas inert |
| Tingkat produksi | 10 - 100 kg/jam |
Peralatan Atomisasi Logam
Peralatan utama yang terlibat dalam proses atomisasi logam meliputi:
Panduan Peralatan Atomisasi Logam
| Peralatan | Tujuan |
|---|---|
| Tungku induksi | Melelehkan bahan muatan logam ke dalam keadaan cair |
| Wadah | Menahan logam cair sebelum dituang ke dalam alat penyemprot |
| Tundish | Bertindak sebagai reservoir yang memfasilitasi penuangan logam |
| Mekanisme atomisasi | Menghancurkan logam cair menjadi tetesan menggunakan jet gas / cairan |
| Sistem pengumpulan bubuk | Mengumpulkan & memisahkan bubuk yang dikabutkan dari gas/cairan transportasi |
Jenis dan Karakteristik Alat Penyemprot
| Alat penyemprot | Prinsip | Fitur |
|---|---|---|
| Alat Penyemprot Gas | Jet gas inert bertekanan tinggi | Serbuk yang lebih halus, oksidasi yang lebih rendah |
| Alat Penyemprot Air | Jet air berkecepatan tinggi | Laju produksi lebih tinggi, partikel lebih besar |
| Alat Penyemprot Sentrifugal | Logam cair dituangkan pada piringan/cangkir pemintal | Ringkas, mudah dioperasikan |
Peralatan Bantu
- Bahan muatan logam, gas, air
- Pompa, katup, nozel
- Kontrol dan pemantauan suhu
- Panel kontrol, instrumentasi
- Stasiun pengayakan untuk klasifikasi
- Sistem ekstraksi debu dan pembersihan gas
Standar Desain dan Persyaratan Pemasangan
- Dibangun dengan standar seperti ASTM B213 untuk atomisasi gas
- Dirancang khusus untuk memenuhi persyaratan produksi
- Membutuhkan pasokan gas inert, pasokan air, listrik
- Area pemasangan tergantung pada tapak alat penyemprot
- Ekstraksi debu, diperlukan pengelolaan air limbah
Pemasok Alat Penyemprot Logam
Pemasok Utama
| Pemasok | Lokasi | Produk |
|---|---|---|
| PSI | Kanada | Alat penyemprot gas, air, dan sentrifugal |
| Teknologi Vakum ALD | Jerman | Alat penyemprot gas dan air |
| Sino Steel Thermo | Cina | Alat penyemprot air dan gas |
| Teknologi Vakum VTI | INGGRIS | Alat penyemprot gas kelas atas |
Harga
- Unit laboratorium kecil mulai dari $100.000
- Atomiser produksi skala industri berkisar dari $500.000 hingga $2.000.000
- Sistem yang dipesan lebih dahulu yang lebih besar dapat menelan biaya hingga $4.000.000
- Biaya tambahan untuk alat bantu, pemasangan, bahan habis pakai
Memilih Pemasok Alat Penyemprot
- Reputasi dan tingkat pengalaman
- Kemampuan penyesuaian dan rentang ukuran
- Kapasitas produksi dan waktu tunggu
- Batasan anggaran
- Dukungan lokasi dan layanan
- Persyaratan spesifikasi bubuk
- Penawaran peralatan tambahan
Pengoperasian Alat Penyemprot Logam
Proses Atomisasi Khas
| Langkah | Aktivitas |
|---|---|
| 1 | Mengisi tungku induksi dengan logam yang akan diatomisasi |
| 2 | Lelehkan logam sepenuhnya dan biarkan mencapai suhu super panas |
| 3 | Mulai aliran gas inert dalam alat penyemprot pada tekanan yang diinginkan |
| 4 | Buka tungku induksi dan tuangkan logam cair ke dalam tundish / krusibel |
| 5 | Biarkan logam mengalir ke alat penyemprot untuk disintegrasi menjadi bubuk |
| 6 | Serbuk yang dibawa oleh gas ke dalam pemisah siklon untuk dikumpulkan |
| 7 | Saringan bubuk untuk menghilangkan partikel besar dan halus |
| 8 | Kemas bubuk akhir ke dalam wadah setelah pendinginan |
Parameter Proses Kritis
- Suhu logam yang sangat panas
- Laju aliran logam cair ke dalam alat penyemprot
- Laju dan tekanan aliran gas/air
- Konfigurasi penuangan dan jumlah muatan logam
- Desain dan geometri nosel
- Pendekatan pengumpulan dan pengayakan
Aspek Pemeliharaan
- Periksa dan ganti nozel, katup, pelapis yang aus secara berkala
- Periksa saluran gas, pancaran air untuk mengetahui adanya penyumbatan yang mempengaruhi aliran
- Memantau penggerak dan bantalan alat penyemprot sentrifugal
- Bersihkan endapan bubuk di dalam pipa dan bejana
- Memelihara tungku induksi, sensor suhu, dll.
Keuntungan dan Keterbatasan
Manfaat dan Keuntungan
- Menghasilkan serbuk halus berbentuk bulat yang ideal untuk AM, MIM, dll.
- Mencapai tingkat produksi bubuk yang tinggi
- Distribusi ukuran partikel yang konsisten dan rapat
- Kemurnian yang baik dari atomisasi gas inert
- Kisaran ukuran yang fleksibel dari 10 μm hingga 300 μm
- Proses yang dapat diskalakan yang mampu menghasilkan produksi tonase
Kekurangan dan Keterbatasan
- Serbuk yang dikabutkan dengan air bisa sangat teroksidasi
- Alat penyemprot sentrifugal memiliki batasan ukuran
- Kontrol distribusi ukuran partikel bisa jadi sulit
- Serbuk yang sangat halus menimbulkan masalah keamanan
- Investasi modal tinggi untuk peralatan
- Proses memerlukan kontrol dan pengoptimalan yang ketat
Bagaimana Memilih Alat Penyemprot Logam
Pertimbangan Utama untuk Pemilihan
- Jenis logam yang akan diatomisasi
- Spesifikasi jumlah, ukuran, dan bentuk bubuk yang diinginkan
- Tingkat kemurnian dan kandungan oksigen yang dibutuhkan
- Batasan anggaran dan rencana ekspansi
- Ruang dan ketinggian lantai yang tersedia
- Kemampuan sistem bantu
- Tingkat otomatisasi dan kontrol yang dibutuhkan
- Layanan purna jual dan pemeliharaan
- Kepatuhan terhadap standar dan sertifikasi
Membuat Pilihan yang Tepat
- Daftar pendek pemasok berdasarkan pengalaman, kemampuan, dan ulasan
- Tentukan persyaratan bubuk dan dapatkan proposal desain
- Bandingkan opsi mengenai biaya, tingkat produksi, fitur
- Mengevaluasi kualitas peralatan tambahan, garansi
- Periksa jadwal produksi dan pengiriman pemasok
- Memvalidasi desain, pemasangan, dan dukungan purna jual
- Pilihlah alat penyemprot modular yang dapat disesuaikan untuk fleksibilitas
- Memprioritaskan kualitas dan distribusi yang ketat daripada biaya terendah
- Pilih pemasok yang bersedia mengembangkan sistem bersama untuk kebutuhan spesifik
Pertanyaan Umum
T: Berapa kisaran ukuran tipikal serbuk logam yang dikabutkan?
J: Kisaran ukuran partikel untuk sebagian besar alat penyemprot adalah sekitar 10 mikron hingga 250 mikron. Alat penyemprot gas dapat menghasilkan serbuk yang lebih halus hingga 10 mikron, sedangkan alat penyemprot air menghasilkan serbuk yang lebih kasar hingga lebih dari 100 mikron.
T: Logam apa yang dapat dikabutkan menjadi bentuk bubuk?
J: Logam yang umum dikabutkan termasuk aluminium, tembaga, besi, nikel, kobalt, titanium, tantalum, baja tahan karat. Bahkan paduan dan logam reaktif seperti magnesium dapat dikabutkan.
T: Seberapa bulat serbuk yang dikabutkan?
J: Serbuk yang dikabutkan memiliki morfologi yang sangat bulat, karena tetesannya mengeras secara cepat saat terbang. Tingkat kebulatan 0,9 hingga 1 dapat dicapai. Atomisasi gas menghasilkan serbuk yang lebih bulat.
T: Apa penggunaan utama serbuk logam yang dikabutkan?
J: Penggunaan utamanya adalah dalam metalurgi serbuk untuk komponen pengepresan dan sintering. Serbuk halus juga ideal untuk pembuatan aditif logam menggunakan fusi unggun serbuk atau deposisi energi terarah.
T: Bagaimana distribusi ukuran serbuk dikontrol dalam atomisasi?
J: Desain nosel, laju aliran logam cair, tekanan gas, dan konfigurasi atomisasi menentukan distribusi ukuran partikel. Beberapa tahap pengayakan pasca atomisasi membantu mempersempit distribusi.
T: Apakah atomisasi logam memerlukan keahlian khusus?
J: Meskipun ini adalah proses otomatis, keterampilan di bidang-bidang seperti metalurgi, penyemprotan termal, penanganan serbuk diperlukan untuk mengoptimalkan dan mengontrol alat penyemprot dengan benar untuk produksi serbuk logam berkualitas.
T: Apa yang menentukan laju produksi alat penyemprot?
J: Laju aliran logam, tekanan gas, dan kapasitas alat penyemprot menentukan laju produksi. Alat penyemprot industri dapat menghasilkan 100 kg/jam bubuk sementara alat penyemprot laboratorium mungkin hanya menghasilkan beberapa kg/jam.
T: Bagaimana cara menentukan ukuran dan jenis alat penyemprot yang tepat?
J: Faktor-faktor utama adalah jumlah bubuk yang dibutuhkan, anggaran, dukungan infrastruktur yang ada dan karakteristik bubuk yang diinginkan. Hal ini membantu menentukan pilihan antara jenis gas, air atau sentrifugal dalam kapasitas yang dibutuhkan.
T: Apakah atomisasi logam menghasilkan produk sampingan limbah?
J: Tidak banyak limbah padat, tetapi pengolahan gas/air buangan diperlukan. Ekstraksi debu dari area penanganan serbuk juga diperlukan. Pembuangan filter dan bahan habis pakai bekas secara tepat diperlukan.
Kesimpulan
Atomisasi logam memungkinkan pengubahan logam curah menjadi serbuk bulat halus menggunakan gas, air atau energi sentrifugal. Dengan kontrol yang ketat terhadap parameter proses, dapat dihasilkan serbuk dengan kemurnian tinggi dan disesuaikan yang ideal untuk AM. Panduan ini telah merangkum cara kerja, jenis, aplikasi, pemasok, dan pertimbangan teknis untuk sistem atomisasi logam. Informasi yang terstruktur memungkinkan perbandingan yang mudah antara opsi-opsi untuk memilih alat penyemprot yang sesuai.