Penyeletapan Termal Dijelaskan: Jenis & Aplikasi di Berbagai Industri

Saat ini, lapisan penyeletapan termal digunakan di sejumlah industri yang berbeda. Lapisan ini terdiri dari kawat dan bubuk cair yang diekspos kepada plasma atau pembakaran oxy-fuel. Api dari alat penyeletapan akan memicu campuran yang telah dipanaskan, dan setelah disemprotkan ke logam, campuran akan mempertahankan lapisan yang kokoh.

Lapisan penyeletapan termal digunakan di berbagai aplikasi berguna, yang dapat melindungi pesawat, bangunan, dan struktur lain dari suhu ekstrim, kimia, atau kondisi lingkungan seperti kelembaban dan hujan. Dalam artikel ini, kita akan membahas apa itu penyeletapan termal dan cara melakukannya, serta aplikasinya dan manfaatnya.

Apa Itu Lapisan Penyeletapan Termal?

Teknik penyeletapan termal adalah proses pelapisan di mana bahan yang dilelehkan (atau dipanaskan) disemprotkan ke permukaan. “Bahan baku” (pelapisan precursor) dipanaskan oleh listrik (plasma atau busa) atau cara kimia (api pembakaran).

Penyeletapan termal dapat menyediakan lapisan tebal (rentang ketebalan sekitar 20 mikron hingga beberapa mm, tergantung pada proses dan bahan baku), atas area yang luas dengan laju deponasi yang tinggi dibandingkan proses pelapisan lain seperti elektrolitasi, deposit fisik dan kimiawi uap.

Bahan pelapisan yang tersedia untuk penyeletapan termal meliputi logam, legas, keramik, plastik, dan komposit. Mereka diumpan dalam bentuk bubuk atau kawat, dipanaskan hingga keadaan cair atau setengah cair, dan dipercepat menuju substrat dalam bentuk partikel berukuran mikrometer.

Pembakaran atau busa busa listrik biasanya digunakan sebagai sumber energi untuk penyeletapan termal. Lapisan yang dihasilkan dibuat oleh akumulasi banyak partikel yang disemprotkan. Permukaan mungkin tidak memanaskan secara signifikan, sehingga memungkinkan pelapisan bahan mudah terbakar.

Kualitas lapisan biasanya dinilai dengan mengukur porositasnya, kandungan oksida, kekerasan makro dan mikro, kekuatan perekat, dan kekasaran permukaan. Secara umum, kualitas lapisan meningkat seiring meningkatnya kecepatan partikel.

Selain aplikasi peralatan asli, lapisan penyeletapan termal digunakan untuk memperbaiki bagian yang aus dan rusak selama penggunaan, dan memulihkan dimensi bagian yang dimesin. Lapisan penyeletapan termal digunakan untuk memulihkan dimensi komponen yang telah aus atau terkorosi, seperti roll cetakan dan bearing berukuran kecil.

Cara Melakukan Penyeletapan Termal?

Penyeletapan termal adalah kategori generik dari proses pelapisan yang menerapkan konsumsi sebagai semprotan titik-titik cair atau setengah cair yang terbagi halus untuk menghasilkan lapisan.

Ia dibedakan oleh kemampuannya untuk menempatkan lapisan logam, cermet, keramik, dan polimer dalam lapisan dengan ketebalan yang signifikan, biasanya 0.1 hingga 10mm, untuk aplikasi rekayasa. Hampir setiap bahan dapat ditempatkan selama meleleh atau menjadi plastik selama operasi semprotan. Pada permukaan substrat, partikel membentuk ‘splat’ atau ‘platelets’ yang terkunci dan membangun untuk memberikan lapisan.

Deposit tidak menyatu dengan substrat atau harus membentuk larutan padat untuk mencapai perekat. Ini adalah fitur signifikan dari penyeletapan termal dibandingkan banyak proses pelapisan lain, terutama pengelasan busa, bras, dan proses pelapisan laser.

Perekat antara lapisan penyeletapan termal dan substrat terutama mekanis, dan bukan metalurgis atau menyatu. Perekat pada substrat akan tergantung pada kondisi permukaan substrat, yang harus bersih dan kasar dengan penyemburan abrasif atau pemesinan sebelum disemprotkan.

Proses penyeletapan termal telah digunakan secara luas selama bertahun-tahun di seluruh semua sektor utama industri rekayasa untuk perlindungan dan pengembalian komponen. Perkembangan peralatan dan proses terbaru telah meningkatkan kualitas dan memperluas rentang aplikasi potensial untuk lapisan penyeletapan termal.

Jenis Proses Lapisan Penyeletapan Termal

Beberapa variasi penyeletapan termal dibedakan:

• Penyeletapan plasma
• Penyeletapan detonasi
• Penyeletapan busa kawat
• Penyeletapan api
• Penyeletapan lapisan oxy-fuel kecepatan tinggi (HVOF)
• Penyeletapan bahan bakar udara kecepatan tinggi (HVAF)
• Penyeletapan hangat
• Penyeletapan dingin
• Semprotan dan Leleh

Dalam proses klasik (dikembangkan antara 1910 dan 1920) namun masih banyak digunakan seperti penyeletapan api dan penyeletapan busa kawat, kecepatan partikel umumnya rendah (< 150 m/s), dan bahan baku harus dilelehkan untuk ditempatkan.

Penyeletapan plasma, dikembangkan pada tahun 1970-an, menggunakan jet plasma suhu tinggi yang dihasilkan oleh busa busa dengan suhu typikal >15.000 K, yang memungkinkan semprotan bahan refraktori seperti oksida, molibdenum, dll.

Di sini kita membahas 5 proses paling umum untuk menghasilkan lapisan penyeletapan termal secara detail:

1. HVOF (Penyeletapan Oxy-Fuel Kecepatan Tinggi)

HVOF adalah proses yang menggunakan lampu yang memungkinkan api menyebar saat nozzle digunakan. Ini menciptakan akselerasi cepat yang mempercepat partikel dalam campuran. Hasil akhirnya adalah lapisan tipis yang luar biasa yang diterapkan secara merata. Meski tipis, lapisan ini kuat dan menempel dengan baik. Resistensi korosinya lebih baik dari lapisan plasma, namun tidak cocok untuk suhu tinggi.

2. Penyeletapan Api Pembakaran

Penyeletapan api pembakaran adalah opsi yang baik untuk permukaan yang tidak dirancang untuk menahan stres ekstrim. Lapisan yang dihasilkan dari proses ini tidak melekat kuat pada permukaan karena mekanisme penyeletapan didorong oleh kecepatan api yang lebih rendah.

Api akan dihasilkan melalui oksigen yang digabungkan dengan bahan bakar, dan ini akan melelehkan campuran. Penyeletapan api pembakaran populer untuk aplikasi intensitas rendah karena biayanya rendah.

3. Penyeletapan Plasma

Penyeletapan plasma menggunakan lampu plasma sebagai alat utama untuk memanaskan dan menyemprotkan lapisan. Setelah bahan bubuk dilelehkan, ia ditempatkan pada produk dengan cara yang mirip dengan penyeletapan api pembakaran.

Lapisan yang dihasilkan dari penyeletapan plasma mungkin beberapa mikron tebal hingga beberapa milimeter tebal. Meskipun bubuk adalah bahan yang paling banyak digunakan, logam dan keramik juga digunakan. Proses penyeletapan plasma sangat populer karena adaptabilitasnya.

4. Penyeletapan Plasma Vakum

Penyeletapan plasma vakum dilakukan di lingkungan terkontrol namun menggunakan suhu rendah. Ini mempertahankan vakum sambil mengurangi kerusakan pada bahan. Berbagai kombinasi gas dapat digunakan untuk mendapatkan tekanan yang diperlukan untuk penyeletapan.

Penyeletapan plasma vakum digunakan untuk item seperti bumper mobil, dasbor, atau casing cermin pintu. Proses ini juga dapat digunakan untuk pra-pengolahan cetakan polietilena, yang memberikan perekat untuk perekat epoksida berbasis air.

5. Penyeletapan Busa Listrik Dua-Kawat

Metode penyeletapan ini menggunakan titik busa yang diciptakan antara dua kawat yang listrik konduktif. Pelelehkan akan terjadi di titik di mana kawat terhubung. Busa memungkinkan pemanasan yang pada gilirannya menciptakan deponasi dan pelelehkan, mirip dengan penyeletapan api pembakaran yang digunakan dengan lampu.

Udara terkompresi akan digunakan untuk menyemprotkan lapisan. Prosedur ini populer karena biaya efektifnya, dan biasanya akan menggunakan aluminium atau seng sebagai bahan dasar.

Kelebihan Lapisan Penyeletapan Termal

Beberapa manfaat lapisan penyeletapan termal meliputi:

• Biaya Dikurangi. Biaya perbaikan komponen lebih murah daripada membeli yang baru. Seringkali, lapisan sebenarnya bertahan lebih lama dari bahan asli yang digunakan.
• Input Panas Rendah. Dengan sedikit pengecualian, proses penyeletapan termal tidak mengubah riwayat termal komponen.
• Serbaguna. Hampir setiap logam, keramik atau plastik dapat ditetapkan termal.
• Rentang Ketebalan. Tergantung pada bahan dan sistem penyeletapan, lapisan dapat disemprotkan dari 0.001 hingga lebih dari 1 inci tebal. Ketebalan typis berkisar dari 0.005-0.1 inci.
• Kecepatan Proses. Laju penyeletapan berkisar dari 3-60 lb/jam tergantung pada bahan dan sistem penyeletapan. Laju typis untuk aplikasi bahan adalah 1/2 -2 lb bahan per sq ft per ketebalan 0.01 inci.

Kekurangan Lapisan Penyeletapan Termal

• Menyembunyikan substrat – karena lapisan penyeletapan termal sangat efisien dalam banyak kasus, tidak mungkin untuk mengetahui bahan apa yang digunakan untuk membuat substrat setelah proses pelapisan, kecuali catatan ketat disimpan. Untuk info lebih lanjut hubungi Green Leaf Business Solutions di sini.
• Tidak dapat mengevaluasi efektivitas dengan tepat – setelah lapisan penyeletapan termal diterapkan seringkali sulit untuk mengetahui seberapa baik lapisan diterapkan, selain dengan penilaian visual.
• Biaya pengaturan yang mahal – beberapa metode lapisan penyeletapan termal memerlukan peralatan yang sangat mahal, yang dapat menghasilkan biaya pengaturan awal yang tinggi.