Atomisasi bubuk logam adalah teknik pengurangan ukuran partikel yang digunakan untuk menghasilkan serbuk logam halus dengan karakteristik yang dioptimalkan untuk aplikasi industri. Proses ini melibatkan pemaksaan logam cair melalui nosel untuk memecahnya menjadi tetesan seragam yang dengan cepat mengeras menjadi partikel bubuk.
Atomisasi memungkinkan kontrol atas distribusi ukuran partikel bubuk, morfologi, kemurnian, dan sifat-sifat lain yang penting untuk kinerja tinggi dalam pencetakan 3D logam, pembuatan komponen metalurgi serbuk, proses pelapisan logam, dan banyak lagi. Artikel ini memberikan gambaran umum yang komprehensif tentang berbagai jenis peralatan atomisasi, prinsip kerja, pertimbangan desain, aplikasi, keunggulan, dan keterbatasan.
Gambaran Umum Proses Atomisasi Serbuk Logam
Atomisasi serbuk logam mengubah logam cair curah menjadi serbuk bulat halus dengan karakteristik yang terkontrol. Hal ini dicapai dengan memecah aliran logam cair menjadi tetesan halus menggunakan dampak jet gas atau cairan. Tetesan dengan cepat membeku menjadi partikel bubuk saat mendingin.
Langkah-langkah utama yang terlibat dalam proses ini adalah:
- Peleburan Logam - Muatan logam mentah dilebur menggunakan tungku induksi, peleburan busur, atau teknik lainnya. Logam yang umum dikabutkan termasuk aluminium, titanium, nikel, besi, kobalt, tembaga, dll.
- Pasokan Logam Cair - Logam cair dipertahankan pada suhu optimal dan disalurkan ke zona atomisasi menggunakan tundish, cawan lebur, atau pompa.
- Atomisasi - Aliran logam cair dipecah menjadi tetesan melalui interaksi dengan gas atau cairan berkecepatan tinggi. Berbagai metode atomisasi digunakan.
- Koleksi Bedak - Serbuk logam yang dikabutkan didinginkan dan dikumpulkan untuk operasi hilir. Pengayakan, pemisahan magnetik, proses anil dapat digunakan.
- Karakterisasi Serbuk - Distribusi ukuran partikel, morfologi, densitas, flowabilitas, dan struktur mikro serbuk dianalisis.
Kontrol yang tepat atas parameter proses seperti komposisi logam, suhu, kecepatan fluida atomisasi, desain alat penyemprot sangat penting untuk mencapai karakteristik serbuk yang diinginkan.
Jenis Peralatan Atomisasi
Sistem atomisasi dapat dikategorikan berdasarkan media yang digunakan untuk menghancurkan logam cair menjadi tetesan:
Atomisasi Gas
Dalam atomisasi gas, energi kinetik gas bertekanan tinggi dengan cepat mempercepat dan mendispersikan aliran logam cair menjadi tetesan halus. Berdasarkan desain pengiriman gas, ini dapat diklasifikasikan lebih lanjut menjadi:
- Atomisasi Gas Tekanan - Menggunakan nozel berpasangan dekat untuk mengalirkan udara terkompresi atau gas inert ke aliran logam cair.
- Atomisasi Gas Nozzle Dua Cairan - Nozel koaksial memperkenalkan gas atomisasi berkecepatan tinggi di sekitar tabung pengiriman logam bagian dalam.
- Atomisasi Gas Beberapa Nozzle - Menggunakan serangkaian nozel konvergen-divergen untuk menyalurkan semburan gas supersonik ke aliran lelehan.
Serbuk yang dikabutkan dengan gas memiliki ukuran partikel yang lebih rendah, morfologi yang lebih seragam, dan kemurnian yang lebih tinggi dibandingkan dengan serbuk yang dikabutkan dengan air. Tetapi prosesnya boros energi dan mahal.
Atomisasi Air
Dalam atomisasi air, aliran logam cair dihancurkan oleh tumbukannya dengan semburan air bertekanan tinggi. Tetesan dengan distribusi ukuran yang lebih luas terbentuk. Atomisasi air memiliki modal dan biaya operasi yang lebih rendah dibandingkan dengan atomisasi gas.
Berdasarkan desain, atomisasi air dapat digunakan:
- Atomisasi Air Berpasangan Dekat - Semburan air langsung mengenai logam cair yang keluar dari tundish.
- Atomisasi Air Jatuh Bebas - Aliran logam cair yang jatuh dicegat oleh semburan air di bawah tundish.
Serbuk yang dikabutkan dengan air memiliki bentuk partikel yang lebih tidak beraturan dan distribusi yang lebih luas yang ideal untuk pengepresan dan sintering. Tetapi air menyebabkan kontaminasi.
Atomisasi Sentrifugal
Dalam atomisasi sentrifugal, logam cair dituangkan atau dipompa ke dalam piringan atau cangkir yang berputar dengan kecepatan tinggi. Logam membentuk lapisan tipis di sekelilingnya yang hancur menjadi tetesan halus karena gaya sentrifugal.
Keuntungannya termasuk desain sederhana, konsumsi gas rendah, peningkatan skala yang mudah. Tetapi rentang ukuran relatif lebih tinggi daripada atomisasi gas. Digunakan untuk menghasilkan bubuk bulat dari logam dengan titik leleh rendah seperti timah, timbal, seng, dll.
Atomisasi Gas Ultrasonik
Menggabungkan atomisasi gas dengan generator ultrasonik yang dipasangkan ke nosel. Getaran frekuensi tinggi meningkatkan disintegrasi dan dispersi logam menjadi tetesan yang lebih halus, sehingga menghasilkan serbuk submikron.
Sangat efektif untuk menghasilkan morfologi serbuk nanokristalin dan amorf. Tetapi mahal dan perawatannya intensif. Digunakan untuk aplikasi khusus.
Atomisasi Erosi Percikan
Dalam teknik atomisasi listrik ini, loncatan bunga api arus tinggi berdenyut diterapkan di antara logam cair dan ujung elektroda, menciptakan plasma yang menghancurkan logam menjadi serbuk bola yang sangat halus.
Memungkinkan produksi serbuk logam yang sangat halus dan sangat bulat. Tetapi tingkat keluaran rendah dan biaya tinggi. Sebagian besar digunakan untuk logam mulia seperti emas, platinum, paladium.
Komponen dan Desain Alat Penyemprot
Atomizers terdiri dari berbagai komponen yang direkayasa untuk melelehkan, menuangkan, mengatomisasi, mendinginkan, dan mengumpulkan serbuk logam secara efektif.
Sistem Peleburan dan Penuangan Logam
- Tungku Induksi - Paling umum digunakan untuk melelehkan logam seperti baja. Memungkinkan kontrol suhu yang baik dan kontaminasi lelehan yang rendah.
- Cawan lebur - Pot keramik tahan api yang digunakan untuk menampung muatan logam. Dapat dipanaskan dalam tungku terpisah dan dituangkan secara manual atau langsung dimasukkan ke dalam sistem atomisasi.
- Tundish - Wadah logam cair perantara yang mengontrol laju penuangan ke bagian atomisasi.
- Downspout - Secara tepat mengarahkan aliran logam cair ke zona atomisasi. Terbuat dari logam tahan api seperti tungsten untuk menahan suhu tinggi.
- Pompa - Digunakan untuk mengontrol pengiriman logam cair yang diberi tekanan dalam konfigurasi alat penyemprot tertentu.
Bagian Atomisasi
- Nosel Penyemprotan - Nozel khusus yang tahan tekanan dan suhu tinggi yang digunakan untuk membuat semburan gas atau air untuk atomisasi.
- Susunan Nosel - Beberapa nozel khusus yang diposisikan secara strategis untuk mengoptimalkan pembentukan tetesan.
- Komponen Pemintalan - Disk, cup yang digunakan dalam atomisasi sentrifugal berputar pada kecepatan yang sangat tinggi - 10.000 hingga 50.000 RPM yang digerakkan oleh motor listrik.
- Generator Ultrasonik - Mengubah sinyal listrik menjadi getaran mekanis frekuensi tinggi di wilayah nosel. Digunakan dalam atomisasi ultrasonik.
- Catu Daya - Menyediakan arus tinggi untuk menghasilkan busur listrik untuk atomisasi erosi percikan.
Sistem Penanganan Bubuk
- Pemisah Siklon - Pisahkan serbuk halus dari gas proses atau aliran air menggunakan gaya sentrifugal.
- Filter Kantong - Kumpulkan serbuk yang sangat halus yang tidak terpisah dalam siklon. Perlu sering diganti.
- Pengklasifikasi Layar - Klasifikasi ukuran bubuk ke dalam fraksi yang berbeda menggunakan saringan mesh.
- Pemisah Magnetik - Bersihkan kontaminan logam gelandangan dari bubuk.
- Konveyor - Mengangkut bubuk di antara peralatan. Sekrup, sabuk, konveyor bergetar yang digunakan.
- Hopper - Menyimpan bubuk untuk diproses atau dikemas lebih lanjut.
- Pembersihan Vakum - Menghilangkan bubuk yang tumpah dari peralatan dan permukaan, sangat penting untuk bubuk logam yang reaktif.
Instrumentasi dan Kontrol
- Sensor Suhu - Sangat penting untuk memantau dan mengontrol suhu tungku/lelehan, suhu nosel untuk atomisasi yang optimal.
- Sensor Tekanan - Pantau tekanan gas dan air ke dalam nozel untuk mempertahankan atomisasi yang tepat.
- Pengukur Aliran - Mengukur dan mengontrol laju aliran cairan atomisasi dan lelehan.
- Tachometer - Memantau kecepatan rotasi disk atomisasi sentrifugal.
- Sensor Level - Mempertahankan tingkat lelehan yang optimal di bejana utama. Mencegah luapan.
- Berhenti Darurat - Diperlukan untuk mematikan mesin dengan cepat dan aman jika terjadi masalah.
- Sistem Kontrol - Kontrol komputer otomatis mengoptimalkan koordinasi parameter dan meningkatkan pengulangan.
Parameter Proses Atomisasi Serbuk Logam
Pemilihan parameter proses yang tepat adalah kunci untuk mencapai serbuk dengan karakteristik yang diinginkan. Tabel di bawah ini merangkum variabel-variabel utama dan pengaruhnya terhadap sifat bubuk:
| Parameter | Efek pada Properti Bubuk |
|---|---|
| Suhu Logam Cair | Suhu yang lebih tinggi mengurangi viskositas, meningkatkan atomisasi. Tetapi dapat meningkatkan oksidasi, kehilangan penguapan. |
| Tekanan Gas Atomisasi | Tekanan gas yang lebih tinggi meningkatkan distribusi ukuran partikel, menurunkan ukuran rata-rata. Tetapi meningkatkan konsumsi gas. |
| Laju Aliran Gas Atomisasi | Laju aliran yang lebih tinggi meningkatkan pengurangan ukuran partikel. Tetapi meningkatkan penggunaan gas. |
| Kecepatan Cairan Atomisasi | Kecepatan yang lebih tinggi meningkatkan pengurangan ukuran partikel. Tergantung pada desain nosel. |
| Desain Nozzle | nozel khusus menghasilkan tetesan dan bubuk yang lebih halus. |
| Laju Tuang Leleh | Laju tuang yang lebih tinggi meningkatkan hasil untuk operasi berkelanjutan tetapi dapat mengurangi ukuran partikel. |
| Melelehkan Panas Super | Meningkat saat suhu penuangan naik di atas titik leleh. Meningkatkan fluiditas. |
| Filtrasi Leleh | Menghilangkan inklusi dan kontaminan. Meningkatkan kemurnian bubuk. |
| Jarak Atomisasi | Jarak jatuh bebas yang lebih panjang memungkinkan lebih banyak waktu untuk pembentukan tetesan. Mengurangi pembentukan satelit. |
| Komposisi Lelehan | Elemen paduan dapat mengubah viskositas, tegangan permukaan, yang memengaruhi perilaku atomisasi dan karakteristik bubuk. |
Karakterisasi Serbuk Logam yang Dikabutkan
Sifat dan kualitas bubuk yang dikabutkan menentukan kinerja dalam aplikasi hilir. Karakteristik utama yang dievaluasi adalah:
Distribusi Ukuran Partikel
Distribusi partikel serbuk pada fraksi ukuran yang berbeda, umumnya direpresentasikan sebagai persentil D10, D50, dan D90. Atomisasi gas dapat mencapai di bawah 20 mikron sementara atomisasi air menghasilkan bubuk yang lebih kasar.
Bentuk dan Morfologi Partikel
Serbuk yang dikabutkan dengan gas memiliki partikel yang sangat bulat sedangkan serbuk yang dikabutkan dengan air lebih tidak teratur. Partikel satelit menunjukkan kurangnya atomisasi yang optimal. Serbuk bulat memiliki aliran dan kepadatan kemasan yang lebih baik.
Komposisi Kimia
Komposisi unsur dan fasa dari pengujian. Menentukan tingkat paduan. Atomisasi gas menghasilkan kemurnian tinggi sementara air dapat mencemari logam reaktif seperti titanium, aluminium.
Kerapatan Nyata dan Ketuk
Indikator efisiensi pengemasan bubuk. Kepadatan yang lebih tinggi meningkatkan sifat produk dalam pengepresan dan sintering. Tetapi dapat mempengaruhi aliran bubuk. Nilai biasanya 40-65% dari kepadatan material.
Karakteristik aliran
Penting untuk penanganan dan pemrosesan hilir. Dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti bentuk partikel, distribusi ukuran, struktur permukaan. Ditingkatkan dengan anil, perawatan permukaan.
Struktur mikro
Struktur serbuk internal yang ditunjukkan oleh mikroskop. Serbuk yang dikabutkan dengan gas memiliki butiran halus dan cacat akibat pemadatan yang cepat, sedangkan yang dikabutkan dengan air lebih kasar. Menentukan perilaku sintering.
Aplikasi Atomisasi Serbuk Logam
Serbuk logam yang dikabutkan menemukan berbagai macam kegunaan dalam manufaktur tingkat lanjut, meningkatkan kualitas dan kinerja produk dibandingkan dengan pemrosesan logam konvensional:
Manufaktur Aditif
- Pencetakan 3D - Serbuk bulat yang dikabutkan dengan distribusi ukuran yang terkendali sangat ideal untuk teknik fusi unggun bubuk. Aluminium, titanium, superalloy nikel biasanya digunakan.
- Cetakan Injeksi Logam - Serbuk baja tahan karat, titanium, dan aluminium yang lebih halus meningkatkan proses sintering dan kepadatan komponen.
Metalurgi Serbuk
- Press dan Sinter - Serbuk besi yang dikabutkan dengan air yang tidak beraturan dan lebih kasar yang digunakan untuk produksi tinggi komponen P/M dengan sifat mekanik yang baik.
- Magnet Lunak dan Keras - NdFeB kristal halus, bubuk SmCo menghasilkan magnet berikat dan magnet tekan panas berkinerja tinggi.
- Bahan Gesekan - Serbuk tembaga yang diatomisasi dengan air meningkatkan kinerja kampas rem dan kampas kopling.
Pelapisan Permukaan
- Thermal Spray - Serbuk distribusi ukuran yang bulat dan terkontrol yang penting untuk pelapisan yang seragam dan padat melalui semprotan plasma atau HVOF. WC-Co, bubuk paduan nikel yang digunakan.
- Deposisi Uap - Bahan baku serbuk superalloy ultrafine yang digunakan dalam deposisi uap fisik berkas elektron untuk pelapis turbin dengan perlindungan yang ditingkatkan.
Lainnya
- Cetakan Injeksi Logam - Bahan baku serbuk baja tahan karat, titanium, dan aluminium yang halus dapat menghasilkan komponen yang kecil dan kompleks.
- Pasta Brazing - Paduan perak, emas, dan tembaga yang diatomisasi yang digunakan dalam pembuatan sambungan brazing suhu tinggi.
- Spark Erosion - Serbuk bola ultrafine yang digunakan sebagai media dielektrik meningkatkan presisi dan kecepatan pemesinan EDM.
Keuntungan dari Atomisasi Serbuk Logam
Dibandingkan dengan rute pemrosesan logam konvensional, manfaat utama penggunaan serbuk yang dikabutkan meliputi:
- Sifat mekanik yang lebih baik - Struktur mikro yang halus dan homogen dari pemadatan yang cepat meningkatkan kekuatan luluh, umur fatik, dan keuletan.
- Kontrol dimensi yang tepat - Serbuk bulat yang konsisten memungkinkan fabrikasi dengan kepadatan tinggi dan bentuk jaring yang presisi. Mengurangi pemesinan.
- Produktivitas yang lebih tinggi - Komponen dapat diproduksi secara massal melalui pemrosesan serbuk logam yang lebih cepat daripada metode subtraktif.
- Kebebasan desain yang lebih besar - Geometri yang rumit dapat dibuat yang tidak mungkin dilakukan melalui pengecoran atau pemesinan.
- Meminimalkan Pemborosan - Kemampuan bentuk yang hampir bersih mengurangi kehilangan skrap dibandingkan dengan metalurgi ingot. Serbuk yang tidak terpakai dapat didaur ulang.
- Penggunaan Energi Lebih Rendah - Proses serbuk membutuhkan suhu dan energi yang lebih rendah daripada produksi dari logam curah.
- Paduan khusus - Komposisi khusus dapat diatomisasi yang sulit diproduksi melalui ingot.
- Kemurnian Tinggi - Elemen reaktif seperti titanium dapat diatomisasi dengan kontaminasi yang lebih rendah daripada praktik konvensional.
Keterbatasan Atomisasi Serbuk Logam
- Investasi modal yang tinggi diperlukan untuk peralatan atomisasi dan sistem penanganan serbuk dibandingkan dengan pemrosesan logam curah.
- Proses hilir tambahan seperti pemadatan, sintering, dll. Diperlukan untuk membuat produk dari bubuk. Rute produksi secara keseluruhan rumit.
- Mencapai bubuk berskala nano yang sangat halus dapat menjadi tantangan dan mahal dengan hasil yang lebih rendah.
- Potensi kontaminasi saat menggunakan atomisasi air, terutama untuk logam reaktif.
- Serbuk dapat menyerap oksigen dan kelembapan, sehingga membutuhkan penyimpanan dan penanganan yang protektif.
- Masalah keamanan yang ada terkait dengan ledakan debu, bahaya kebakaran, dan toksisitas untuk komposisi dan morfologi serbuk tertentu.
- Variabilitas dalam sifat komponen akhir dibandingkan dengan produk tempa. Cacat yang terkait dengan serbuk dapat muncul setelah konsolidasi.
- Daur ulang dan penggunaan kembali serbuk logam terbatas dibandingkan dengan bentuk logam curah. Material dibuang setelah 1-2 siklus penggunaan ulang.
- Kurangnya standar industri untuk serbuk logam baru pada karakteristik, metodologi pengujian, kontrol kualitas, dan sertifikasi menciptakan hambatan untuk diadopsi.
Memilih Sistem Atomisasi Serbuk Logam
Memilih peralatan atomisasi yang tepat untuk suatu aplikasi tergantung pada faktor-faktor seperti:
Volume Produksi
- Produksi rendah - Alat penyemprot skala lab dan pilot. Sistem atomisasi gas sentrifugal atau bertekanan.
- Produksi sedang - Alat penyemprot kontinu dengan keluaran bubuk hingga 3 ton/jam.
- Produksi tinggi - Sistem skala besar khusus dengan kapasitas melebihi 10 ton/jam.
Bahan Bubuk
- Logam yang tidak reaktif seperti baja dan paduan nikel dapat menggunakan atomisasi air.
- Paduan yang peka terhadap air seperti aluminium dan titanium membutuhkan atomisasi gas inert.
- Logam tahan api seperti tungsten memerlukan media atomisasi dan perlindungan khusus.
Properti Bubuk
- Atomisasi gas untuk serbuk yang lebih halus di bawah 30 mikron dengan morfologi bola.
- Atomisasi air untuk bubuk yang lebih kasar dan tidak beraturan untuk pengepresan.
- Atomisasi khusus untuk bubuk logam nanokristalin atau amorf.
Aplikasi Produk
- Manufaktur aditif menggunakan bubuk distribusi partikel yang sangat halus dan terkontrol dari atomisasi gas.
- Cetakan injeksi bubuk membutuhkan bubuk bulat yang halus dengan aliran yang baik.
- Pelapis semprotan termal membutuhkan bubuk bulat padat yang dikemas dengan baik.
Biaya Modal dan Operasional
- Atomisasi air memiliki biaya peralatan dan biaya pengoperasian yang lebih rendah tetapi dapat mengurangi kualitas bubuk.
- Atomisasi gas memiliki biaya modal 10X lebih tinggi tetapi menghasilkan bubuk yang lebih unggul. Biaya operasional juga lebih tinggi.
- Atomisasi sentrifugal ekonomis tetapi memiliki keterbatasan ukuran dan bentuk.
Integrasi Pabrik
- Membutuhkan infrastruktur yang memadai untuk persiapan lelehan, penanganan bubuk, penyimpanan, dan pengangkutan.
- Sistem pelindung untuk logam reaktif seperti atmosfer gas inert.
- Kontrol otomatis dan pemantauan data meningkatkan stabilitas proses.
Produsen Alat Penyemprot Serbuk Logam Terkemuka
Beberapa perusahaan menawarkan sistem dan komponen atomisasi serbuk logam yang terstandardisasi dan direkayasa khusus:
Sistem Atomisasi Gas
- Praxair - pemimpin pasar dalam peralatan atomisasi gas bertekanan tinggi. Menawarkan sistem lab, pilot dan skala produksi.
- AP&C - Mengkhususkan diri pada alat penyemprot gas nosel berpasangan dekat untuk logam reaktif dan tahan api. Digunakan secara luas untuk serbuk titanium dan aluminium.
- ALD Vacuum Technologies - Merancang alat penyemprot gas multi-nozzle untuk produksi menengah hingga tinggi. Dimiliki oleh Oerlikon Metco.
Atomisasi Air
- Gasbarre - Menawarkan atomisasi air yang dipasangkan secara dekat dan jatuh bebas untuk volume sedang hingga tinggi.
- Sistem Atomisasi Sheffield - Mengkhususkan diri dalam teknologi atomisasi air jatuh bebas selama lebih dari 50 tahun.
Atomisasi Sentrifugal
- ABB - Penyedia peralatan global utama. Menawarkan sistem atomisasi sentrifugal skala laboratorium hingga skala produksi penuh.
- Ferrum AG - Pemasok terkemuka alat penyemprot sentrifugal horizontal dan vertikal yang berbasis di Swiss.
Atomisasi Ultrasonik
- Tekna - Menawarkan sistem alat penyemprot gas ultrasonik berdasarkan teknologi pemandu induksi kawat kembar berpasangan yang telah dipatenkan
- Ultramet - Menyediakan peralatan atomisasi ultrasonik khusus dengan teknologi pencairan suhu tinggi
Atomisasi Erosi Percikan
- PyroGenesis - Menawarkan Sistem Atomisasi Plasma (PAS) untuk memproduksi serbuk logam berbentuk bola yang sangat halus.
- Inovasi Plasma - Menyuplai sistem atomisasi erosi percikan proses elektroda berputar (REP).
Analisis Biaya Alat Penyemprot Serbuk Logam
Biaya alat penyemprot tergantung pada skala, tingkat produksi, tingkat otomatisasi dan bahan bubuk yang sedang diproses. Perkiraan biaya modal yang umum:
| Alat Penyemprot Gas Produksi Besar | Bangunan khusus | 1000 | 10 juta |
|---|---|---|---|
| Alat Penyemprot Air Produksi Kecil | Sistem trailer / kontainer | 100 | 750,000 |
| Alat Penyemprot Air Produksi Sedang | Sistem penampungan | 500 | 2 juta |
| Alat Penyemprot Air Produksi Besar | Bangunan khusus | 2000 | 5 juta |
| Alat Penyemprot Sentrifugal Percontohan | Selip dipasang | 50 | 400,000 |
| Alat Penyemprot Sentrifugal Sedang | Sistem penampungan | 500 | 1,5 juta |
| Alat Penyemprot Ultrasonik Lab | Benchtop | 5 | 250,000 |
| Alat Penyemprot Ultrasonik Percontohan | Selip dipasang | 20 | 1 juta |
| Alat Penyemprot Erosi Percikan | Sistem kontainer | 10 | 2 juta |
Biaya Operasional
- Biaya utama adalah energi, tenaga kerja, pemeliharaan, penggunaan gas inert.
- Konsumsi daya atomisasi gas ~ 500-800 kWh per ton bubuk. Penggunaan gas 5-10 m3 per kg bubuk.
- Penggunaan daya atomisasi air lebih rendah pada ~200-400 kWh per ton bubuk. Tetapi tenaga kerja dan pemeliharaan lebih tinggi.
- Konsumsi daya atomisasi sentrifugal ~ 300-500 kWh per ton bubuk. Penggunaan gas inert yang lebih rendah.
- Suku cadang habis pakai seperti nozel, kantong filter perlu sering diganti.
Peluang Pengurangan Biaya
- Meningkatkan skala produksi dan output bubuk menurunkan biaya modal per kg bubuk.
- Otomatisasi dan pemantauan yang lebih tinggi meningkatkan produktivitas tenaga kerja.
- Mendaur ulang dan menggunakan kembali gas proses, air, dan limbah panas mengurangi biaya operasional.
- Program pemeliharaan preventif meminimalkan waktu henti dan biaya pemeliharaan.
- Pasokan energi, gas, air, dan layanan tambahan lokal menurunkan biaya logistik.
- Membeli sistem atomisasi yang dibangun kembali/bekas mengurangi pengeluaran modal untuk produsen kecil.
Peralatan Atomisasi Serbuk Logam - Pertanyaan yang Sering Diajukan
T: Berapa kisaran ukuran partikel tipikal yang dicapai dalam atomisasi gas?
J: Atomisasi gas dapat menghasilkan serbuk dari ukuran partikel 1 mikron hingga lebih dari 100 mikron. Nilai D50 yang umum adalah 10-45 mikron untuk sebagian besar paduan. Serbuk yang lebih halus di bawah 10 mikron dimungkinkan dengan nozel yang dioptimalkan dan kecepatan gas yang tinggi.
T: Berapa banyak yang dapat dihasilkan oleh sistem alat penyemprot gas kecil setiap tahunnya?
J: Alat penyemprot gas skala pilot dengan output 10 kg/jam yang berjalan 5000 jam/tahun dapat menghasilkan ~50.000 kg bubuk per tahun. Sistem produksi kecil dengan kapasitas 50 kg/jam dapat menghasilkan ~250.000 kg per tahun dalam produksi penuh.
T: Jenis logam apa yang dapat dikabutkan menjadi bubuk?
J: Sebagian besar sistem paduan komersial telah dikabutkan, termasuk baja tahan karat, baja perkakas, paduan nikel, paduan titanium, paduan aluminium, paduan super, paduan kobalt, dll. Logam tahan api seperti tungsten, molibdenum menantang dan membutuhkan sistem atomisasi khusus.
T: Apa metode atomisasi terbaik untuk logam reaktif seperti titanium?
J: Atomisasi gas dengan gas inert seperti argon atau nitrogen lebih disukai untuk logam reaktif seperti titanium, aluminium. Hal ini mencegah oksidasi dan kontaminasi dibandingkan dengan atomisasi air.
T: Seberapa halus ukuran partikel dapat dicapai dengan atomisasi ultrasonik?
J: Alat penyemprot gas ultrasonik dapat menghasilkan bubuk logam berskala submikron dan nano dengan ukuran rata-rata di bawah 100 nanometer jika dioptimalkan. Tetapi tingkat keluaran bubuk rendah.
T: Dapatkah bubuk logam didaur ulang setelah digunakan dalam pembuatan aditif?
J: Ya, bubuk yang tidak terpakai dapat digunakan kembali dalam proses AM. Tetapi bubuk hanya dapat didaur ulang 1-2 kali sebelum sifat-sifatnya menurun. Serbuk kemudian perlu diatomisasi ulang untuk digunakan kembali.
T: Apa cara terbaik untuk menangani bubuk reaktif yang halus?
J: Menggunakan kotak sarung tangan lembam, menyegel wadah bedak, menghindari paparan udara/kelembaban. Beberapa bahan reaktif mungkin memerlukan perawatan permukaan. Serbuk aluminium yang dikabutkan dengan air biasanya dilapisi untuk mencegah oksidasi.
T: Mengapa gas inert dengan kemurnian tinggi penting untuk atomisasi gas?
J: Kemurnian tinggi meminimalkan kontaminasi. Kelembaban dan oksigen dapat mengoksidasi paduan reaktif selama atomisasi. Gas gelandangan dapat terperangkap dalam bubuk, menciptakan cacat pada properti bagian akhir.
T: Seberapa mudahkah cara menyervis dan memperbaiki alat penyemprot gas?
J: Perawatan rutin sangat mudah. Tetapi perbaikan besar seperti penggantian nozzle bisa memakan waktu berhari-hari dan memerlukan personel dengan pelatihan khusus. Rakitan nozzle tambahan harus disimpan sebagai suku cadang untuk pergantian yang cepat.
T: Masalah keselamatan apa yang ada pada produksi serbuk logam?
J: Penanganan serbuk halus selalu menimbulkan risiko ledakan debu. Kekhawatiran lainnya adalah bahaya gas bertekanan, listrik tegangan tinggi, suhu tinggi, penanganan logam cair yang membutuhkan peralatan pelindung dan pelatihan.