Saat ini, pelapis semprotan termal digunakan di sejumlah industri yang berbeda. Lapisan ini terdiri dari kawat dan bubuk cair yang terkena plasma atau pembakaran oxy-fuel. Api dari alat penyemprot akan memberi daya pada campuran yang telah dipanaskan, dan setelah disemprotkan ke logam, campuran akan mempertahankan lapisan yang kuat.
Lapisan semprot termal digunakan dalam spektrum luas dari banyak aplikasi yang berguna, yang dapat mencakup melindungi pesawat terbang, bangunan, dan struktur lain dari suhu ekstrem, bahan kimia, atau kondisi lingkungan seperti kelembaban dan hujan. Pada artikel ini, kita akan membahas apa itu thermal spraying dan bagaimana melakukannya, serta aplikasi dan manfaatnya.
Apa itu Lapisan Semprot Termal?
Teknik penyemprotan termal adalah proses pelapisan di mana bahan yang meleleh (atau dipanaskan) disemprotkan ke permukaan. “Bahan baku” (prekursor pelapis) dipanaskan dengan listrik (plasma atau busur) atau bahan kimia (api pembakaran).
Penyemprotan termal dapat menghasilkan lapisan yang tebal (kisaran ketebalan kira-kira 20 mikron hingga beberapa mm, tergantung pada proses dan bahan baku), pada area yang luas dengan laju deposisi tinggi dibandingkan dengan proses pelapisan lainnya seperti pelapisan listrik, deposisi uap fisik dan kimia .
Bahan pelapis yang tersedia untuk penyemprotan termal termasuk logam, paduan, keramik, plastik, dan komposit. Mereka diumpankan dalam bentuk bubuk atau kawat, dipanaskan hingga cair atau semi-cair, dan dipercepat menuju substrat dalam bentuk partikel berukuran mikrometer.
Pembakaran atau pelepasan busur listrik biasanya digunakan sebagai sumber energi untuk penyemprotan termal. Lapisan yang dihasilkan dibuat oleh akumulasi banyak partikel yang disemprotkan. Permukaan mungkin tidak memanas secara signifikan, memungkinkan lapisan zat yang mudah terbakar.
Kualitas lapisan biasanya dinilai dengan mengukur porositas, kandungan oksida, kekerasan makro dan mikro, kekuatan ikatan, dan kekasaran permukaan. Umumnya, kualitas lapisan meningkat dengan meningkatnya kecepatan partikel.
Selain aplikasi peralatan asli, pelapis semprot termal digunakan untuk memperbaiki suku cadang yang aus dan rusak saat digunakan, dan mengembalikan dimensi ke suku cadang mesin. Lapisan semprot termal digunakan untuk mengembalikan dimensi komponen yang telah aus atau terkorosi, seperti gulungan cetak dan bantalan berukuran kecil.
Bagaimana cara melakukan penyemprotan Termal?
Penyemprotan termal adalah kategori umum dari proses pelapisan yang menerapkan bahan habis pakai sebagai semprotan tetesan cair atau semi cair yang terbagi halus untuk menghasilkan pelapis.
Ini dibedakan oleh kemampuannya untuk menyimpan lapisan logam, sermet, keramik, dan polimer dalam lapisan dengan ketebalan yang substansial, biasanya 0,1 hingga 10mm, untuk aplikasi teknik. Hampir semua bahan dapat diendapkan asalkan meleleh atau menjadi plastik selama operasi penyemprotan. Di permukaan substrat, partikel membentuk 'percikan' atau 'trombosit' yang saling mengunci dan menumpuk untuk memberikan lapisan.
Deposit tidak menyatu dengan substrat atau harus membentuk larutan padat untuk mencapai ikatan. Ini adalah fitur yang signifikan dari penyemprotan termal dibandingkan dengan banyak proses pelapisan lainnya, terutama proses pengelasan busur, mematri, dan pelapisan laser.
Ikatan antara lapisan yang disemprotkan secara termal dan substrat terutama bersifat mekanis, dan bukan metalurgi atau menyatu. Adhesi ke substrat akan tergantung pada kondisi permukaan substrat, yang harus dibersihkan dan dikasar dengan grit blasting atau mesin sebelum penyemprotan.
Proses penyemprotan termal telah banyak digunakan selama bertahun-tahun di semua sektor industri teknik utama untuk perlindungan komponen dan reklamasi. Perkembangan peralatan dan proses terkini telah meningkatkan kualitas dan memperluas jangkauan aplikasi potensial untuk pelapis yang disemprotkan secara termal.
Jenis Proses Pelapisan Semprotan Termal
Beberapa variasi penyemprotan termal dibedakan:
Penyemprotan plasma
Penyemprotan detonasi
Penyemprotan busur kawat
Penyemprotan api
Penyemprotan lapisan oxy-fuel kecepatan tinggi (HVOF)
Bahan bakar udara berkecepatan tinggi (HVAF)
Penyemprotan hangat
Penyemprotan dingin
Semprot dan Sekering
Dalam proses klasik (dikembangkan antara 1910 dan 1920) tetapi masih banyak digunakan proses seperti penyemprotan api dan penyemprotan busur kawat, kecepatan partikel umumnya rendah (<150 m/s), dan bahan mentah harus dicairkan untuk diendapkan.
Penyemprotan plasma, dikembangkan pada 1970-an, menggunakan pancaran plasma suhu tinggi yang dihasilkan oleh pelepasan busur dengan suhu tipikal>15.000 K, yang memungkinkan untuk menyemprotkan bahan tahan api seperti oksida, molibdenum, dll.
Berikut adalah 5 proses paling umum untuk menghasilkan lapisan semprot termal secara rinci:
1. HVOF (Penyemprotan Bahan Bakar Oksi Kecepatan Tinggi)
HVOF adalah proses yang menggunakan obor yang memungkinkan nyala api menyebar setiap kali nozzle digunakan. Ini menciptakan percepatan cepat yang mempercepat partikel dalam campuran. Hasil akhirnya adalah lapisan yang sangat tipis yang diaplikasikan secara merata. Meski tipis, lapisan ini kuat dan melekat dengan baik. Ketahanannya terhadap korosi lebih baik daripada pelapis plasma, tetapi tidak cocok untuk suhu tinggi.
2. Penyemprotan Api Pembakaran
Penyemprotan api pembakaran adalah pilihan yang sangat baik untuk permukaan yang tidak dirancang untuk menangani tekanan ekstrim. Lapisan yang dihasilkan dari proses ini tidak melekat kuat pada permukaan karena mekanisme penyemprotan ditenagai oleh kecepatan nyala api yang lebih rendah.
Nyala api akan dihasilkan melalui oksigen yang telah digabungkan dengan bahan bakar, dan ini akan melelehkan campuran. Penyemprotan api pembakaran populer untuk aplikasi intensitas rendah karena biayanya yang rendah.
3. Penyemprotan Plasma
Penyemprotan plasma menggunakan obor plasma sebagai alat utama untuk memanaskan dan menyemprot lapisan. Setelah bahan bubuk dilebur, kemudian ditempatkan pada produk dengan cara yang mirip dengan penyemprotan api pembakaran.
Lapisan yang dihasilkan dari penyemprotan plasma mungkin setebal beberapa mikrometer hingga beberapa milimeter. Sementara bubuk adalah bahan yang paling banyak digunakan, logam dan keramik juga digunakan. Proses penyemprotan plasma sangat populer karena kemampuannya beradaptasi.
4. Penyemprotan Plasma Vakum
Penyemprotan plasma vakum dilakukan di lingkungan yang terkendali tetapi menggunakan suhu rendah. Ini mempertahankan vakum sekaligus mengurangi kerusakan material. Berbagai kombinasi gas dapat digunakan untuk mendapatkan tekanan yang diperlukan untuk penyemprotan.
Penyemprotan plasma vakum digunakan untuk barang-barang seperti bumper mobil, dasbor, atau rumah untuk kaca spion. Proses ini juga dapat digunakan untuk pra-perawatan cetakan polietilen, yang memberikan daya rekat untuk perekat epoksi yang berbasis air.
5. Penyemprotan Busur Listrik Dua Kawat
Metode penyemprotan ini menggunakan titik busur yang dibuat antara dua kabel yang konduktif secara elektrik. Pelelehan akan terjadi pada titik di mana kabel terhubung. Busur memungkinkan untuk pemanasan yang pada gilirannya menciptakan pengendapan dan pencairan, mirip dengan penyemprotan api pembakaran yang digunakan dengan obor.
Udara terkompresi akan digunakan untuk menyemprotkan lapisan. Prosedur ini populer karena hemat biaya, dan biasanya menggunakan aluminium atau seng sebagai bahan dasarnya.
Keuntungan Pelapis Semprotan Termal
Beberapa manfaat dari pelapis semprotan termal adalah sebagai berikut:
Pengurangan Biaya. Biaya perbaikan komponen lebih murah daripada membeli yang baru. Seringkali, lapisan sebenarnya bertahan lebih lama dari bahan asli yang digunakan.
Masukan Panas Rendah. Dengan beberapa pengecualian, proses semprotan termal meninggalkan riwayat termal komponen.
Fleksibilitas. Hampir semua logam, keramik, atau plastik dapat disemprot termal.
Rentang Ketebalan. Tergantung pada bahan dan sistem penyemprotan, pelapis dapat disemprotkan dari 0,001 hingga lebih dari 1 inci tebal. Ketebalannya biasanya berkisar antara 0,005-0,1 inci.
Kecepatan Pemrosesan. Tingkat semprotan berkisar antara 3-60 lb/jam tergantung pada bahan dan sistem semprotan. Tarif tipikal untuk aplikasi material adalah 1/2 -2 pon material per kaki persegi per ketebalan 0,01 inci.
Kerugian Pelapis Semprot Termal
Menyamarkan media – karena pelapis semprotan termal sangat efisien dalam banyak kasus, tidak mungkin untuk mengetahui bahan apa yang dibuat dari substrat setelah proses pelapisan, kecuali jika catatan ketat disimpan. Untuk info lebih lanjut hubungi Green Leaf Business Solutions di sini.
Tidak dapat secara tepat mengevaluasi efektivitas – setelah lapisan semprotan termal diterapkan, seringkali sulit untuk mengetahui dengan tepat seberapa baik lapisan telah berlangsung, selain dengan penilaian visual.
Penyiapan mahal – beberapa metode pelapisan semprotan termal memerlukan peralatan yang sangat mahal, yang dapat mengakibatkan biaya pemasangan awal yang tinggi.
