Ikhtisar
Bubuk bulat mengacu pada serbuk logam atau keramik dengan morfologi bulat yang dihasilkan oleh proses atomisasi khusus. Dibandingkan dengan partikel serbuk yang tidak beraturan, serbuk bulat menawarkan manfaat seperti kemampuan mengalir yang sangat baik, kepadatan kemasan yang lebih tinggi, dan gesekan partikel dalam yang berkurang. Hal ini membuat mereka ideal untuk aplikasi industri yang menuntut menggunakan metalurgi serbuk, penyemprotan termal, manufaktur aditif logam, dan pemrosesan keramik.
Panduan komprehensif ini mencakup berbagai jenis serbuk bulat, sifat-sifatnya, metode pembuatan, aplikasi utama, spesifikasi, pemasok, prosedur penanganan, pemeliharaan peralatan, kriteria pemilihan vendor, pro dan kontra, dan menjawab pertanyaan yang sering diajukan.
Jenis Bubuk Bulat
Jenis utama bubuk bulat berdasarkan bahan dan metode produksi meliputi:
Bahan
- Serbuk logam - baja tahan karat, baja perkakas, superalloy, titanium, aluminium, dll.
- Serbuk keramik - alumina, zirkonia, silika, karbida, nitrida, dll.
- Serbuk komposit/paduan - berbasis nikel, berbasis kobalt, berbasis Fe, dll.
Metode produksi
- Serbuk yang dikabutkan dengan gas
- Serbuk yang dikabutkan plasma
- Atomisasi gas peleburan induksi elektroda (EIGA)
- Proses elektroda berputar (REP)
- Proses elektroda berputar plasma (PREP)
- Bubuk semprotan termal
Atomisasi gas adalah proses yang paling banyak digunakan, tetapi metode seperti PREP menghasilkan kebulatan yang unggul dan morfologi permukaan yang halus. Metode produksi mengontrol karakteristik bubuk akhir.
Properti dan Aplikasi
Properti dan aplikasi tipikal dari jenis serbuk bulat utama:
Baja tahan karat
- Kekerasan dan ketahanan korosi yang tinggi
- Katup, pompa, perangkat medis
Baja perkakas
- Ketahanan aus yang sangat baik
- Alat potong, cetakan, pukulan
Superalloy
- Tahan terhadap suhu dan tekanan tinggi
- Bilah turbin, komponen kedirgantaraan
Titanium
- Rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi
- Pengencang kedirgantaraan, implan biomedis
Aluminium
- Ringan, konduktivitas termal yang sangat baik
- Suku cadang otomotif, heat sink
Keramik
- Kekerasan, keausan, dan ketahanan korosi yang tinggi
- Bantalan, segel, pelapis lapis baja
Morfologi bulat meningkatkan kepadatan dan aliran kemasan bubuk di samping sifat yang melekat pada bahan dasar.
Metode Pembuatan
Metode umum untuk memproduksi serbuk bulat:
Atomisasi Gas
- Paduan logam yang dilebur dan diatomisasi oleh semburan gas inert
- Biaya investasi yang lebih rendah
- Kisaran ukuran 10 - 150 μm
Atomisasi Plasma
- Penggunaan energi plasma untuk melelehkan dan mengatomisasi
- Serbuk yang lebih halus hingga 5 μm
- Kemurnian lebih tinggi, lebih bulat
EIGA
- Elektroda yang secara induktif meleleh di ruang atomisasi
- Pemadatan tetesan halus yang cepat
- Kontrol atas ukuran, morfologi
PREP
- Elektroda berputar yang dilelehkan oleh obor plasma
- Disintegrasi sentrifugal menjadi bubuk halus
- Bentuk bulat yang halus
Semprotan termal
- Kabel/batang bahan baku yang dikabutkan oleh gas panas
- Paduan yang diperkuat dispersi oksida
- Permukaan yang lebih kasar daripada metode lainnya
Spesifikasi
Spesifikasi umum untuk bubuk bulat meliputi:
| Parameter | Spesifikasi |
|---|---|
| Ukuran partikel | 10 - 150 μm |
| Bentuk partikel | Bulat |
| Laju aliran | 25 - 35 s/50g |
| Kepadatan yang tampak | 40 – 60% |
| Kerapatan ketukan | Teoritis hingga 90% |
| Oksida permukaan | <1% menurut beratnya |
| Gas sisa | Diminimalkan |
Memenuhi distribusi ukuran, kebulatan yang tinggi, permukaan yang halus, dan persyaratan komposisi sangat penting. Ukuran yang lebih kecil meningkatkan densifikasi sementara ukuran yang lebih besar mengurangi biaya.
Pertimbangan Desain
Faktor desain utama untuk komponen yang menggunakan bubuk bulat:
- Toleransi dimensi - Memperhitungkan penyusutan sintering
- Persyaratan permukaan akhir - Pasca-pemrosesan minimal
- Sifat mekanik - Mencocokkan bahan dan proses dengan properti yang dibutuhkan
- Biaya produksi - Mengoptimalkan desain komponen untuk menyeimbangkan kinerja dan biaya
- Operasi sekunder - Menghindari tunjangan pemesinan yang besar
- Persyaratan perakitan - Merancang permukaan penyambungan, fitur yang saling mengunci
- Kepatuhan terhadap standar - Untuk aplikasi kedirgantaraan, biomedis, dll.
Kebebasan desain yang dimungkinkan oleh proses manufaktur canggih seperti manufaktur aditif memungkinkan desain yang lebih optimal yang tidak mungkin dilakukan dengan logam tempa.
Proses Konsolidasi
Proses konsolidasi serbuk umum yang cocok untuk serbuk bulat:
- Manufaktur aditif - Peleburan laser selektif, peleburan berkas elektron, dll. menawarkan fleksibilitas maksimum
- Cetakan injeksi logam - Produksi volume tinggi untuk komponen kecil dan kompleks
- Pengepresan isostatik dingin/panas - Menghasilkan bagian berbentuk bersih atau mendekati bentuk bersih
- Tekan dan sinter - Proses metalurgi serbuk konvensional yang menggabungkan pembentukan dan sintering
- Semprotan termal - Menempatkan bubuk cair ke substrat yang telah disiapkan
- Metode berbasis bubur - Pengecoran slip, pengecoran pita, pengendapan elektroforesis, dll. untuk keramik
Bentuk bulat meningkatkan pengemasan dan aliran serbuk selama pemrosesan, memungkinkan kepadatan tinggi dan struktur mikro yang seragam.
Pemasok dan Harga
Pemasok global terkemuka untuk bubuk bulat meliputi:
| Pemasok | Bahan | Kisaran Harga |
|---|---|---|
| Sandvik | Baja paduan, baja tahan karat | $50-200 / kg |
| Aditif Tukang Kayu | Baja perkakas, paduan super | $70-250/kg |
| Höganäs | Baja tahan karat | $45-180/kg |
| Praxair | Titanium, superalloy | $100-350/kg |
| Teknologi LPW | Paduan aluminium, komposit | $60-220/kg |
Harga tergantung pada komposisi paduan, kualitas, ukuran lot, dan jumlah pembelian. Jumlah R&D yang kecil lebih mahal daripada volume produksi massal.
Penanganan dan Penyimpanan
Panduan untuk penanganan dan penyimpanan yang aman bubuk bulat:
- Simpan wadah tertutup di tempat yang sejuk, kering, dan tidak lembab untuk mencegah oksidasi dan kontaminasi
- Batasi paparan terhadap kelembapan untuk menghindari penggumpalan bubuk
- Gunakan baja ringan atau wadah plastik daripada aluminium untuk mencegah reaksi
- Pastikan wadah diardekan dengan benar untuk menghindari akumulasi muatan statis
Tangani wadah dan serbuk dengan hati-hati untuk mencegah kerusakan partikel selama pengangkutan dan pemindahan
- Hindari percikan api, nyala api, sumber penyalaan di dekat area penyimpanan dan penanganan
- Memasang peralatan ventilasi dan pengumpul debu yang sesuai
- Gunakan APD yang sesuai untuk menangani serbuk halus - sarung tangan, respirator, pelindung mata
Prosedur yang tepat mencegah perubahan properti bubuk yang dapat berdampak negatif pada konsolidasi dan properti bagian akhir.
Pemeliharaan Peralatan
Kiat perawatan untuk sistem penanganan bubuk utama:
Saringan:
- Ganti kasa jaring yang rusak untuk menghindari robekan dan lubang
- Bersihkan saringan secara teratur untuk mencegah penyumbatan yang dapat menyebabkan kerusakan partikel
- Periksa amplitudo getaran dan pengaturan waktu untuk mencegah pengerasan kerja
Hopper dan pengumpan:
- Periksa port outlet dari penumpukan dan singkirkan material yang menghalangi aliran
- Verifikasi pengaturan pengumpan yang sesuai dengan sifat bubuk untuk memastikan aliran yang andal
- Periksa lapisan hopper apakah ada keausan dan ganti jika rusak
Kapal pencampur:
- Ganti penyekat dan penguat yang sudah aus untuk pencampuran yang homogen tanpa pemisahan
- Memeriksa kondisi mata pisau dan memperbaiki/mengganti barang yang rusak
- Verifikasi gasket dan segel untuk mencegah kebocoran bubuk selama pengoperasian
Perkakas:
- Memantau akurasi dimensi dan memperbaiki/mengganti sesuai kebutuhan
- Oleskan pelumas pada mesin cetak dan cetakan sesuai jadwal untuk memastikan pelepasan yang mudah
- Verifikasi elemen pemanas dan kontrol suhu pada tungku
Memilih Bubuk Bulat Pemasok
Faktor-faktor utama dalam memilih pemasok:
- Keahlian teknis dalam bahan, proses manufaktur, desain suku cadang, dll. untuk mendukung pelanggan
- Rangkaian pilihan bedak termasuk bahan, ukuran, morfologi, dan lapisan yang berbeda
- Jaminan kualitas yang ketat meliputi analisis kimia, inspeksi mikroskopis, kontrol proses, dll.
- Kapasitas produksi untuk memenuhi permintaan secara tepat waktu
- Layanan yang ditawarkan seperti pengambilan sampel, pembuatan prototipe, pengujian, analisis, dll.
- Reputasi industri untuk secara konsisten memasok bubuk berkualitas tinggi
- Sertifikasi seperti ISO 9001, AS9100, ISO 13485, dll.
- Harga yang kompetitif dikombinasikan dengan layanan bernilai tambah dan dukungan pelanggan
- Kemampuan pengiriman dan logistik untuk pengiriman tepat waktu dengan waktu tunggu minimal
Mitra yang tepat menyediakan bubuk bola yang disesuaikan dengan kebutuhan serta keahlian teknis untuk kesuksesan.
Keuntungan vs Keterbatasan
Keuntungan
- Aliran serbuk yang sangat baik dan kerapatan kemasan
- Kepadatan dan struktur mikro yang lebih baik
- Mengurangi tekanan internal selama pemadatan
- Memungkinkan pembuatan geometri yang kompleks
- Sifat metalurgi yang konsisten
- Permukaan akhir yang baik pada bagian yang disinter
Keterbatasan
- Lebih mahal dari bedak biasa
- Memerlukan teknik manufaktur tingkat lanjut
- Ukuran terbatas tersedia untuk serbuk yang sangat halus
- Mengontrol distribusi ukuran partikel bisa jadi sulit
- Beberapa bahan sulit untuk dikabutkan menjadi bubuk bulat
Pertanyaan Umum
Apa keuntungan utama menggunakan bedak tabur?
Manfaat utamanya adalah kemampuan mengalir yang sangat baik untuk kemudahan penanganan, kepadatan kemasan yang tinggi untuk pemadatan yang lebih baik, gesekan antarpartikel yang lebih rendah yang memungkinkan geometri yang kompleks, dan sifat metalurgi yang konsisten.
Bahan apa yang umumnya tersedia dalam bentuk bubuk bulat?
Bahan yang umum termasuk baja tahan karat, baja perkakas, superalloy, paduan titanium, paduan aluminium, paduan berbasis nikel, dan serbuk keramik.
Industri apa yang biasanya menggunakan bubuk bulat?
Industri utama meliputi kedirgantaraan, medis, otomotif, pertahanan, energi, elektronik, dan manufaktur peralatan industri.
Berapa kisaran ukuran tipikal untuk serbuk bulat?
Serbuk bola yang dikabutkan gas konvensional berkisar antara 10-150 mikron. Teknik khusus dapat menghasilkan serbuk bulat berskala submikron hingga nano.
Seberapa jauh lebih mahal bedak berbentuk bulat dibandingkan dengan bedak tidak beraturan?
Premi untuk bentuk bulat biasanya 20-50% dibandingkan bubuk yang tidak beraturan. Namun, manfaatnya sering kali membenarkan biaya yang lebih tinggi untuk aplikasi yang penting.
Kesimpulan
Dengan karakteristik bentuknya yang bulat dan permukaannya yang halus, bubuk bulat memungkinkan kepadatan yang lebih tinggi dan aliran yang lebih baik dibandingkan dengan serbuk yang tidak beraturan. Karakteristik partikelnya yang konsisten memberikan kompresibilitas, kompaktibilitas, dan sinterabilitas yang sangat baik di berbagai logam dan keramik. Pengembangan proses atomisasi yang berkelanjutan membuat serbuk bola tersedia dalam pilihan bahan dan ukuran yang lebih luas daripada sebelumnya. Desain komponen dan pengoptimalan proses untuk memanfaatkan sepenuhnya manfaat dari memulai dengan bubuk bola dapat menghasilkan komponen berkinerja tinggi dengan biaya yang efektif.