alat dan mesin peralatan

ALAT DAN MESIN PERTANIAN

I.   PERANAN ALSINTAN DI DALAM PERLUASAN LAHAN

Penggunaan Alat dan Mesin Pertanian di maksudkan agar produktifitas tenaga dapat menjadi lebih meningkat, pekerjaan lebih mudah. efisiensi kapasitas kerja dapat lebih tinggi, pendapatan petani dapat bertambah dan juga dapat menekan biaya produksi. peranannya untuk intensifikasi pertanian sudah jelas dan dapat di rasakan  karena semakin banyak pekerjannya berarti semakin  ketat pula pengaturan waktu kerja, sehingga untuk memperoleh ketetapan waktu yang sebaik-baiknya alat dan mesin pertanian sangat besar manfaatnya yaitu di dalam satuan waktu yang sama (1tahun) dan di dalam area yang sama juga besar (1 hektar) maka kapasitas bercocok tanamanya dapat menjadi bertambah.

perluasan areal pertanian juga dapat diartikan sebagai perluasan areal panen maupun perluasan areal tanam di dalam suatu penanaman tanaman pangan  dapat menjadi gagal atau tidak dapat panen yang disebabkan oleh beberapa macam antara lain sebagai berikut : karena air yang tidak tersedia, tidak dapat di salurkan karena terdapat perbedaan tinggi permukaan tanah, atau diakibatkan oleh hama penyakit tanaman. Maka dengan adanya pompa pengairan air yang lebih rendah dapat dinaikkan, sehingga tanaman permukaannya lebih tinggi dapat terbantu pengairannya.

II.    PERANAN ALSINTAN DALAM PENGOLAHAN  TANAH

Dengan adanya perkembangan-Pengembangan Alat-alat dan mesin pertanian  maka beban kerja di bidang pertanian  dapat di kurangi sedangkan produktifitas kerjanya dapat berlipat ganda dan juga hasil panen dapat menjadi meningkat.

III. BAJAK DAN PEMBAJAKAN DENGAN TRAKTOR  RODA 2

Agar dapat diterima dengan memuaskan oleh para petani, Kinerja pada traktor kecil dan bajaknya harus Iebih dari pada tenaga ternak, dan bajak tradisional yang merupakan alat yang telah biasa digunakan petani. Kerena itu mesin harus mampu membajak dengan sempurna, stabil, dinamik seimbang sempurna, dan harus bisa dioperasikan dengan lepas tangan atau stang kendali tidak perlu dipegang. Bajak yang digandengkan di belakang traktor roda-2 dapat dipisahkan smenjadi dua type: Eropa dan Jepang (Asia). Perbedaan bajak Eropa dan bajak Asia :

Pada zaman tenaga pertanian menggunakan tenaga hewan, bajak Eropa digunakan untuk lahan kering, sedangkan bajak Asia dikembangkan untuk lahan sawah.

III. PENGOLAHAN TANAH DENGAN TRAKTOR RODA 4

Untuk pengolahan tanah yang lahannya luas (perkebunan) digunakan traktor rod­a 4 yang terdiri dari traktor jenis rantai (untuk pengolahan tanah basah dan kering) dan jenis ban karet (untuk pengolahan tanah kering, pamanenan pemupukan penyemprotan  hama)           

Hal-hal yang mempengaruhi pengolahan tanah pada traktor roda 4

A.     Kemampuan Traksi

Kemampuan traksi adalah (traktive performance) dari traktor roda penggerak  untuk menghasilkan tarikan.

Traksi didefinisikan sebagai besarnya torsi putar roda traksi yang kontak dengan permukaan dibagi terhadap jari-jari roda- roda traksi.

Besarnya gaya traksi akibat reaksi tanah ditunjukkan oleh persamaan Becker

Ftr      = 2 (br* lr) C+ w  tan θ

Keterangan :                    

Ftr  = Gaya traksi (N)

br   = Lebar ban belakang traktor (cm)

Ir    = Proyeksi PIG roda belajang taktor dari tanah (cm)

C    = Nilai adhesi tanah dan ban (kpa)

W   = Masa traktor (Kg)

Ф   = Sudut gesek dalam tanah dan ban

A   = Luas bidang tumpu (cm ² )

Untuk meningaktkan traksi salah satunya adalah memperluas bidang kotak dengan permukaan tanah atau dengan cara lain menambah berat roda, sehingga roda tidak mudah slip pada saat beroperasi.

B.     Tekanan Unit terhadap tanah (Ground Presurre)

Untuk menghitung besar tekanan unit terhadap tanah berdasarkan jenis ban adalah

Berikut:

Tekanan:

Dimana     

             Gp : Tekanan terhadap tanah untuk ban karet  (Kg/cm²)

            L      : Proyeksi panjang roda menyentuh tanah (cm)         0,78 : Konstanta untuk ban karet

B      : Lebar roda (cm) dan  W  : Massa traktor (N)

Untuk Ban rantai

                Gp =

Dimana,  

              Gp     : Tekanan unit terhadap tanah (Kg/cm2)

                L      : Proyeksi panjang rantai menyentuh tanah (cm)

                b      : Lehar rantai menyentuh tanah (cm)

                w     : massa traktor (N)

Ground presurre (GP) perlu diperhitungkan pada pengolahan tanah kerena jika GP (Ground Presurre) yang dihasilkan traktor terlalu besar maka akan mengakibatkan pemadatan tanah yang berlebihan pada lahan, sehingga akar tanaman sukar menembus tanah untuk mencari unsur hara.

C.     Tahanan Gelinding (Rolling Resistance)

Roda traktor yang menggelinding pada permukaan tanah akan mengalami gaya traksi (traction), gaya tanahan gelinding; gaya akibat berat roda (dinamic loud) dan reaksi terhadap roda. Tahanan gelinding merupakan kemampuan traktor untuk dapat bergerak menarik melalui rodanya dan merupakan selisih besarnya gaya traksi roda penggerak terhadap besarnya gaya tarikan horizontal yang harus diatasi.

Dengan demikian persamaan rumus :

RR = C_RR*  Wrt

Dimana                 

R    = Rolling Resistance / Tahanan Gelinding (N)

Wrt = Berat Unit traktor terhadap roda (N)

Crr = Koefesien rolling resistance

IV.  Gandengan

Dalam Operasional pertanian meliputi  beberapa jenis gandengan dari peralatan traktor. Tenaga yang ditransmisikan melalui gandengan dapat mempengaruhi performance dari traktor dan peralatannya. Gandengan yang modern termasuk feedback untuk kontrol otomatis dari dorongan atau kedalaman dari peralatan pengolahan tanah. Sebagai tambahan untuk mentransmisikan daya, gandengan juga bisa dipakai untuk menarik peralatan untuk transportasi (Srivastava 1993).

Menurut Nakra (1980) fungsi chasis adalah sebagai berikut:

1. Untuk menahan beban
2. Untuk menghubungkan ban depan dengan ban belakang
3. Untuk menahan beban tambahan pada unit
4. Untuk menahan beban akibat bekerja pada Iahan yang kurang sempurna
5. Untuk menahan beban kerja yang mendadak atau yang dipercepat
6. Untuk menahan beban atau gaya akibat penjepitan

V.     Ban Traktor dan Trailer

Menurut Nakra (1980) fungsi ban adalah sebagai berikut:

1.      Untuk membawa ban dari unit kendaraan

2.      Peredam kejut getaran kecil

3.      Peredam getaran ringan

4.      Memindahkan tenaga dari mesin dan transmisi ke tanah

5.      Meredam gaya lembam ketika unit di rem

6.      Grip yang sesuai akan memberikan traksi yang maksimal

Jenis ban karet berdasarkan tekanannya dapat terjadi (Nakra 1980):

1. Ban Tekanan tinggi
2. Ban tekanan rendah
3. Ban tekanan sangat rendah
4. Ban tanpa ban dalam

Untuk mengetahui perbandingan kekuatan ban yang diproduksi digunakan istilah ply rating. Istilah ini digunakan untuk identifikasi beban maksimum yang direkomendasikan bila digunakan pada pekerjaan khusus (Hunt et al. 1977).

Ukuran ban tertera pada bagian samping ban. Angka pertama menunjukkan lebar ban dan angka kedua menunjukkan diameter pelek (rim) (Hunt et al. 1977). Sebagai contoh 24,5 - 32. Menunjukkan lebar ban adalah 24,5 inci dan 32 adalah diameter pelet dalam inci.

Nomor seri ban menunjukkan aspek ratio dari ban dan bila tidak ditulis aspek ratio kurang lebih 82 (Anonim 1985).

    Aspek ratio =

        BIAS PLY                               RADIAL BELTED

Gambar 1. Jenis lapisan ban peralatan pertanian (Bias ply dan radial belted) (Srivastava 1993).

Pada Gambar I, ban mempunyai sirip yang terbuat dari karet pada sisi telapak untuk menahan gaya traksi yang lebih baik pada tanah lunak. Roda peralatan pertanian tanpa sirip tersedia untuk pengurangan daya roda traktor. Industri roda telah membuat kode untuk mengindikasikan jenis roda. Roda harus memberikan kontak area yang cukup besar untuk mengangkat beban vertikal tanpa sinkege yang berlebihan ke dalam tanah yang lunak. Roda dalam pengaturan putaran harus meneruskan jumlah yang dibutuhkan dari daya tanpa melebihi batas tarikan tangensial (Srivastava 1993)

Gambar 2. Ban gelinding (Goering 1989)

Ban bebas gelinding (Free-rolling Tires) adalah jenis ban implement, ban jenis ini dirancang untuk membawa beban, reliefnya dirancang khusus agar dapat berjalan lurus dengan bebas dan untuk mencegah slip samping sebesar mungkin (Smith 1955)

Metalurgi serbuk

Metalurgi serbuk ialah teknik pembentukan dan penghasilan yang terdiri dari tiga tahap pemprosesan. Pertama, bahan utama yaitu serbuk fizikal, dibahagi kepada banyak zarah individu kecil. Kemudian, serbuk disuntik ke dalam acuan atau dimasukkan melalui dai untuk menghasilkan struktur jelekat lemah (melalui pengimpalan sejuk) amat hampir dengan dimensi objek akhir yang hendak dihasilkan. Tekanan sekitar 10-50 tan setiap inci persegi biasanya digunakan. Juga, bagi mencapai nisbah tekanan yang sekata bagi barangan lebih rumit, ia sering kali perlu menggunakan penebuk lebih rendah bersama penebuk atas. Akhirnya, bahagian akhir dibentuk dengan mengenakan tekanan, suhu tinggi, masa set panjang (semasa mana pengimpalan diri berlaku), atau sebarang gabungan di atas.

Dua teknik utama yang digunakan bagi membentuk dan menyatukan serbuk adalah pensinteran dan acuan suntikan logam. Kemajuan baru menjadikan ia boleh menggunakan teknik pengilangan pantas yang menggunakan serbuk logam bagi menghasilkan keluaran. Disebabkan dengan teknik ini serbuk dicairkan dan tidak sinterkan kekuatan mekanikal lebih baik boleh dicapai.

Sejarah dan keupayaan

Sejarah metalurgi serbuk dan seni logam dan pensinteran seramik berkait rapat. Pensinteran membabitkan penghasilan logam padu keras atau barangan seramik dari serbuk pemula. Terdapat bukti bahawa serbuk besi dipadukan menjadi objek keras seawal 1200 B.C. Dalam operasi penghasilan awal ini, besi dihasilkan menggunakan tangan dari sponge logam selepas penghancuran dan kemudian digunakan semula sebagai serbuk bagi pencairan atau pensinteran akhir.

Julat keluaran lebih luas mampu dihasilkan dengan menggunakan proses serbuk berbanding menggunakan bahan yang disatukan menjadi aloi langsung. Dalam operasi pencairan "peraturan fasa" digunakan bagi semua unsur tulin dan sebatian dan ditetapkan dengan teliti pengagihan fasa cecair dan pepejal yang boleh wujud bagi sebatian khusus. Tambahan lagi, keseluruhan pencairan objek bahan pemula diperlukan bagi menghasilkan aloi, dengan itu mengenakan kekangan kimia, haba, pengekalan yang tidak diingini pada pengilang. Malangnya, pengendalian serbuk aluminium/besi menjadi masaalah besar. Bahan lain yang terutamanya amat bertindak balas dengan oksijen di udara, seperti timah, disinteran dalam atmosfera khusus atau dengan salutan sementara.

Menggunakan metalurgi serbuk atau seramik ia mampu menghasilkan komponen yang sekiranya tidak akan lerai atau berkecai. Semua pertimbangan mengenai fasa pepejal-cecair boleh diabaikan, dengan itu proses serbuk adalah lebih mudah lentur berbanding teknik acuan, penyemperitan, atau tempa. Ciri-ciri penghasilan kebarangan boleh dikawal dengan menggunakan pelbagai teknologi serbuk termasuk mekanikal, magnetik, dan kaedah tidak biasa seperti baur, pepejal, poros, dan sebatian campuran logam. Ciri-ciri persaingan proses pengilangan (contoh, perkakasan haus, kerumitan, atau pilihan pembekal) juga mungkin dikawal ketat.

Keluaran metalurgi serbuk masa kini digunakan secara meluas dalam industri, dari penggunaan automobil dan aeroangkasa kepada perkakasan berkuasa dan penggunaan barangan rumah. Setiap tahun anugerah PM antarabangsa menonjolkan keupayaan teknologi.

Sifat – Sifat Khusus Serbuk Logam

1.      Bentuk

2.      Kehalusan

3.      Distribusi Ukuran Partikel

4.      Mampu Air

5.      Sifat Kimia

6.      Kompresibilitas

7.      Berat Jenis curah

8.      Kemampuan Sinter

 

Cara Pembuatan Serbuk

          Meskipun semua logam secara teoritis dapat dibuat menjadi serbuk, hanya beberapa jenis logam yg dimanfaatkan dalam pembuatan benda jadi. Beberapa jenis logam memang tidak dapat secara ekonomis. Yang digunakan adalah kelompok serbuk besi dan tembaga. Brons digunakan untuk membuat bantalan poreus,bras dan besi banyak digunakan untuk membuat suku cadang mesin yang kecil-kecil. Serbuk nikel,perak,wol fram, dan aluminium banyak juga digunakan dalam metalurgi serbuk.

Pemampatan Serbuk Isostatik

Pemampatan Serbuk Isostatik merupakan proses pembentukan pengekalan jisim. Partikel halus logam diletakkan di dalam acuan lentur dan tekanan gas atau cair dikenakan pada acuan. Barangan yang terhasil kemudian disinterkan dalam relau. Ini meningkatkan kekuatan barangan tersebut oleh ikatan partikel logam. Proses pengilangan ini menghasilkan sangat sedikit logam sisa dan boleh digunakan bagi menghasilkan pelbagai bentuk. Penerimaan proses ini amat jitu, antara +/- 0.008 inci bagi dimensi axial dan +/- 0.020 inci bagi dimensi radial. Ia merupakan jenis pemampatan serbuk paling efisen. (Kategori kecil berikut juga dari rujukan berikut.) Operasi ini biasanya digunakan bagi pengeluaran kuantiti kecil, kerana ia lebih mahal untuk digunakan kerana operasi perlahan dan keperluan bagi perkakasan pakai buang.

Ciri-ciri proses

• Logam serbuk dimampatkan dalam bekas lentur dengan tekanan sekata menggunakan cair/gas dikenakan.
• Bahagian-bahagian disinterkan bagi meningkatkan kekuatan melalui ikatan metalurgi.
• Menghasilkan amat sedikit bahan sisa
• Boleh menggunakan gabungan aloi dan pengisi
• Mampu menghasilkan hasil kerja geometri rumit

Skematik proses

Perkakasan

Terdapat banyak jenis perkakasan digunakan dalam Pemampatan Sebuk. Terdapat acuan, yang lentur, acuan tekanan yang memberi tekanan, dan mesin yang memberikan tekanan. Terdapat juga perant pengawal bagi mengawal tekanan dan tempoh tekanan dikenakan. Mesin ini perlu mengenakan tekanan antara 15,000 setiap inci (psi) hingga 40,000 psi bagi logam.

Kemungkinan Geometrik

Banyak bentuSk yang dikehendaki boleh dibentuk daripada pelbagai bahan kejuruteraan. Saiz hasil kerja biasa berbeza dari ketebalan 1/4 inci hingga 3/4 dan sepanjang 1/2 inci hingga 10 inci. Bagaimanapun, ia boleh memampatkan hasil kerja yang setebal antara 1/16 inci dan 5 inci dan sepanjang 1/16 inci dan 40 inci.

Jenis Perkakasan

Peralatan Isostatik terdapat dalam tiga jenis, acuan bebas (bag-basah), acuan kasar (bag-lembab), dan acuan kekal (bag-kering). Acuan bebas merupakan jenis tradisi bagi pemampatan isostatik dan biasanya tidak digunakan bagi kerja pengeluaran tinggi. Dalam perkakasan acuan bebas, acuan dikeluarkan dan diisi di luar kelalang (“kanister”). Bag lembab adalah di mana acuan terletak dalam kelalang, tetapi di isi di luar. Dalam perkakasan acuan kekal, acuan terletak dalam kelalang, yang membantu proses dijadikan automatik.

Tekanan Isostatik Panas (“Hot Isostatic Pressing – HIP”)

Dalam operasi ini, bahagian ditekan dan disinterkan secara serentak dengan mengenakan haba antara 900°F (480°C) hingga 2250°F (1230°C). Gas Argon merupakan gas yang biasa digunakan dalam HIP kerana ia gas kaku, dengan itu menghalang tindak balas kimia semasa operasi.

Tekanan Isostatik sejuk (atau suhu bilik) (“Cold Isostatic Pressing – CIP”)

Ini biasanya menggunakan cecair sebagai kaedah mengenakan tekanan pada acuan. Selepas dikeluarkan, ia masih perlu disinterkan.

Perkiraan Reka bentuk

Pemampatan serbuk isostatik mampu menghasilkan dinding lebih nipis dan keluaran lebih besar. Pelincir tidak diperlukan bagi pemampatan serbuk Isostatik. Sebagai contoh: ketebalan minima dinding adalah 0.05 inci dan keluaran boleh memiliki berat antara 40 hingga 300 paun. Terdapat pengecutan antara 25 hingga 45% serbuk selepas pemampatan.

Bahan Kerja Biasa

Sebahagian logam yang sering digunakan dalam bentuk serbuk adalah besi, keluli aloi, tembaga, keluli, dan gangsa. Gabungan logam boleh dipilih bergantung kepada apa yang dikehendaki bergantung kepada kekuatan dan kegunaan yang diingini.

Keperluan Kuasa dan Pengiraan Masa

Keperluan kuasa bagi pemampatan serbuk Isostatik adalah jauh kurang berbanding pemampatan biasa. Dengan itu ia adalah dua atau tiga kali lebih bekesan. Bagi mengira jumlah keseluruhan masa yang diperlukan bagi proses ini anda campurkan: Masa pengisian (F), Masa pemampatan (C), Masa perlepasan (D), Masa buka (O), Masa penyingkiran (E), masa pensinteran (S).

Jumlah masa = F + C + D + O + E + S

Keselamatan

Bahaya yang datang dengan kaedah penghasilan ini termasuk, kebakaran, letupan, dan kegagalan mekanikal bagi mesin. Bahaya pernafasan dari serbuk juga perlu dipertimbangkan.

Teknik penghasilan serbuk

Sebarang bahan yang boleh bercantum boleh diserbukkan. Beberapa teknik telah dikembangkan bagi membolehkan penghasilan sejumlah besar zarah serbuk, sering kali dengan kawalan besar mengenai julat saiz setiap bijirin akhir. Serbuk boleh disediakan melalui penyerbukan, kisar, tindak balas kimia, atau mendapan elektrolik. Seberapa langkah mekanikal dan pencairan jelas boleh diubah suai bagi operasi di angkasa atau di bulan.

Serbuk unsur Ti, V, Th, Nb, Ta, Ca, dan U telah dihasilkan melalui pengurangan suhu tinggi nitrida dan karbida setara. Serbuk submikrometer Fe, Ni, U, dan Be juga didapati dengan menguraikan oksalat dan format logam. Zarah amat halus juga boleh dihasilkan dengan mengarah aliran logam cair melalui jet plasma bersuhu tinggi atau api, dengan serentak menjadikan bahan menjadi bersaiz atom dan berserbukan. Di Bumi pelbagai proses kimia-dan-api berkait dengan serbuk diubah suai sebahagiannya bagi mengelak kerosakan permukaan zarah oleh oksigen dalam atmosfera.

Pengatoman

Pengatoman dicapai dengan memaksa aliran cecair logam melalui bukaan dengan tekanan serdahana. Gas dimasukkan dalam aliran logam sejurus sebelum ia meninggalkan muncung, yang bertindak untuk menghasilkan golakan apabila gas yang disuntik mengembang (akibat pemanasan) dan keluar ke dalam pengumpul isipadu besar diluar bukaan. Isipadu pengumpul diisi dengan gas bagi menggalakkan pergolakan lanjut jet logam cair. Di Bumi, aliran udara dan serbuk dipisahkan menggunakan graviti atau pemisah siklon (“cyclonic separation”). Kebanyakan serbuk diatomkan merupakan sepuh lindap (“annealed”), yang membantu mengurangkan pengoksidaan dan kandungan karbon. Partikel air diatomkan adalah lebih kecil, bersih, dan tidak telap dan mempunyai saiz jarak lebih besar, yang membenarkan pemampatan lebih baik.

Teknik pengatoman mudah tersedia di mana cecair logam dipaksa melalui bukaan pada kepantasan tinggi mencukupi untuk memastikan pergolakan aliran. Index prestasi biasa yang digunakan adalah nombor Reynold R = fvd/n, di mana f = isipadu cecair (“fluid density”), v = halaju (“velocity”) aliran keluar, d = garis pusat d(“iameter”) bukaan, dan n = kelikatan mutlak. Pada R rendah aliran jet cecair berayun, tetapi pada had laju lebih tinggi aliran mula bergolak dan berpecah kepada titisan. Tenaga pengepam diberikan kepada pembentukan titisan dengan keberkesanan amat rendah (pada kadar 1%) dan kawalan pada pengagihan saiz partikal logam agak lemah. Teknik lain seperti getaran muncung, muncung tak sekata, aliran multiple impinging streams, atau suntikan logam cair kedalam gas ambient semua boleh digunakan bagi meningkatkan keberkesanan pengatoman, menghasilkan serbuk lebih halus, dan mengurangkan pengagihan saiz partikel. Malangnya, ia sukar bagi menyuntik logam melalui bukaan lebih kecil daripada keratan rentas beberapa milimeter, yang menghadkan saiz serbuk minima sekitar 10 μm. Pengatoman turut menghasilkan saiz partikel dengan perbezaan saiz butiran yang luas, memerlukan pengelasan selepasnya dengan penyaringan dan mencairkan sebahagian besar sempadan butiran.

Peleraian emparan

Peleraian emparan partikel cair menawarkan satu cara menyelesaikan masalah ini. Pengalaman meluas ada dengan besi, keluli, dan aluminium. Logam yang akan diserbukkan dibentuk sebagai batang yang dimasukkan kedalam kebuk melalui spindle berputar ligat. Bersebelahan dengan hujung spindle adalah eletrod yang memancarkan gerbang eletrik yang memanaskan batang logam. Ketika hujung bahan mencair, putaran rod ligat melontar titisan cair halus yang mengeras sebelum mengenai dinding kebuk. Gas berpusar menyapu partikel dari kebuk. Teknik yang sama boleh digunakan di angkasa atau bulan. Dinding kebuk boleh diputar bagi memaksa serbuk baru ke dalam bekas pengumpul jauh (DeCarmo, 1979), dan elektrod boleh diganti dengan cermin suria yang ditumpu pada hujung batang.

Pendekatan lain yang mampu menghasilkan pengagihan amat sempit saiz bijiran tetapi dengan daya pemprosesan rendah terdiri daripada mangkuk berputar dipanaskan pada suhu melebihi titik cair bahan yang hendak diserbukkan. Logam cair jatuh pada permukaan tengah mangkuk ketika kadar aliran disesuai bagi membolehkan lapisan nipis filem untuk menyapu sekata pada dinding dan melampaui, berpecah kepada bijirin, setiap satu menyamai ketebalan filem.

Teknik lain

Satu lagi teknik penghasilan serbuk membabitkan jet logam cair dipintas oleh aliran pantas air diatomkan yang memecahkan jet logam cair kepada titisan dan menyejukkan serbuk sebelum ia sampai ke dasar takungan. Dalam operasi berikutnya, serbuk itu dikeringkan. Ini dikenali sebagai pengatoman air. Kelebihannya adalah logam membeku lebih pantas berbanding penggunaan pengatoman udara disebabkan air mengalirkan haba bebrapa kali ganda lebih baik.Kadar pembekuan adalah adaka berkadar songsang kepada saiz partikel. Oleh itu, partikel lebih kecil boleh didapati melalui proses pengatoman air. Lebih kecil saiz partikel lebih sekata struktur miknonya. Perhatikan bahawa partikel terhasil memiliki bentuk lebih tak sekata dan saiz pengagihan partikel lebih meluas. Selain itu pencemaran permukaan mungkin berlaku melalui pengoksidaan. Pengoksidaan serbuk boleh dikurangkan melalui rawatan sebelum penyatuan sebagai penyalut.

Akhir sekali, sekarang terdapat mesin yang mampu memberikan tork putaran yang besar ke atas serbuk, pada kadar 2.0×10⁷ rpm. Kuasa sebesar itu menyebabkan butiran berkecai kepada partikel lebih halus.

Pemampatan serbuk paksi

"Penekanan serbuk" atau "pemampatan serbuk" adalah proses pengilangan di mana serbuk logam, terdiri daripada partikel logam halus, diletakkan dalam acuan dan dikenakan tekanan tinggi sehingga ia menurut bentuk yang dikehendaki. Hasil kerja itu kemudiannya dialih dan disinterkan dalam supaya partikel serbuk logam boleh melekat sesama sendiri, meningkatkan kekuatan bahagian tersebut.

 

 

Ciri-ciri

Serbuk logam dimampatkan dalam die. Selepas dimampatkan barangan di sintered dalam ketuhar. Barangan boleh dihasilkan dengan ketahanan tinggi. Keluaran akhir memiliki permukaan akhir yang licin. Hanya sedikit sisa dihasilkan. Teknik ini boleh menggunakan pengisi. Potongan bawah (“Undercuts”), meletak benang, lubang bersilang dll. perlu dihasilkan melalui proses lain.

Jenis perkakasan

Terdapat empat kelas Jenis Perkakasan utama: pemampatan satu tindakan, digunakan bagi komponen nipis, rata; dwi-aksi bersetentangan dengan dua pergerak menekan, yang mengendali komponen lebih tebal; dwi-aksi dengan die terapong; dan dwi-aksi die dikeluarkan. Kelas Dwi-Aksi memberikan agihan isipadu lebih baik berbanding Aksi Tunggal. Perkakasan perlu direka agar ia mampu menahan tekanan melampau tanpa bertukar bentuk atau bengkok. Perkakasan perlu dihasilkan daripada bahan yang licin dan tahan haus.

Pertimbangan Reka bentuk

• Bahagian perlu boleh dialih daripada die.
• Luas permukaan maksima kurang daripada 20 inci persegi.
• Ketebalan dinding minima 0.08 inci.
• Sisi tajam perlu dielakkan.
• Perlu mengelak nisbah keratan rentas dengan tinggi melebihi 7:1.

Keperluan Kuasa

Ketumpatan serbuk dimampatkan adalah selari dengan jumlah tekanan yang dikenakan. Tekanan biasa antara 80 psi hingga 1000 psi, tekanan dari 1000 psi hingga 1,000,000 psi pernah dihasilkan.

 

Kos berkait

Setup time. Load/unload time. Idle time. Compaction time. Tool change time. Tool costs. Direct labor rate. Overhead rate. Amortization of equipment and tooling.

Kebaikan

Salah satu kebaikan pemampatan serbuk adalah ia menghasilkan sedikit buangan. Tambahan lagi gabungan aloi atai pengisi boleh diletakkan dalam campuran serbuk bagi mengubah ciri-ciri keluaran akhir. Kedua-dua bentuk mudah dan geometrik boleh dihasilkan dan pada kadar pengeluaran yang tinggi. Proses ini tidak dapat menghasilkan potongan bahagian bawah ("undercuts"), memasang benang, atau lubang silang secara langsung.

Tekanan serbuk

Sungguhpun banyak keluaran seperti pil dan tablet bagi kegunaan perubatan dihasilkan menggunakan tekanan sejuk dari bahan serbuk, biasanya hasil mampatan hanya cukup kukuh bagi bagi pemanasan dan pensinteran. Pembebasan hasil mampatan daripada acuan biasanya diikuti sedikit pengembangan isipadu yang dikenali sebagai “lantunan balik”.

Dalam proses pemampat serbuk biasa, penekan pemampat serbuk digunakan bersama perkakasan dan die. Biasanya ruang die yang tertutup di sebelah (die menegak, bahagian dasar ditutup dengan perkakasan penekan) diisi dengan serbuk. Serbuk itu kemudiannya dimampatkan menjadi bentuk dan dikeluarkan dari ruang die. Pelbagai komponen boleh dibentuk menggunakan proses pemampata serbuk. Setengah contoh bahagian ini adalah bearings, bushings, gear, piston, tuil, dan pengikat bingkai (“brackets”). Apabila memampatkan bentuk ini, saiz dimensi dan kawalan berat dikekalkan dengan baik. Dalam kebanyakan penggunaan bagi bahagian ini hanya sedikit perubahan perlu dilakukan bagi sebelum digunakan; menjadikannya sangat menjimatkan untuk dihasilkan.

Dalam sesetengah operasi penekanan (seperti pemampatan Tekanan Isostatik panas) pembentukan dan pensinteran berlaku serantak. Prosedure ini, bersama teknik pemampatan dipancu letupan, digunakan secara meluas dalam penghasilan bahagian bersuhu tinggi dan kekuatan tinggi seperti bilah turbin bagi enjin jet. Dalam kebanyakan kegunaan metalurgi serbuk pemampat menekan panas, dipanaskan pada suhu melebihi tahap beku bahan. Penekan panas merendahkan tekanan yang diperlukan bagi mengurangkan keporosan dan kepantasan pengimpalan panas dan proses herotan urat (“grain deformation”). Juga ia membenarkan kawalan dimensi atas barangan yang lebih baik, mengurangkan kesensitifan pada ciri-ciri fizikal bahan pemula, dan membenarkan serbuk dipancu kepada ketumpatan lebih tinggi berbanding penekanan sejuk, menghasilkan kekuatan lebih tinggi. Aspek keburukan penekanan panas termasuk jangka hayat die lebih pendek, penghasilan lebih perlahan kerana pemanasan serbuk, dan keperluan kerap bagi melindungi atmosfera semasa fasa pembentukan dan penyejukan.

Pensinteran

Pensinteran Keadaan Pepejal merupakan proses mengambil logam dalam bentuk serbuk dan meletakkannya dalam acuan Selepas dimampatkan, bahan tersebut diletakkan dalam haba tinggi untuk tempoh yang panjang. Pengikatan berlaku dengan kepanasan antara partikel baur telus dan apabila sejuk, serbuk telahpun terikat untuk membentuk kepingan padu.

Pensiteran boleh dianggap berlaku dalam tiga tahap. Dalam tahap pertama, pertumbuhan leher berlaku dengan pantas tetapi partikel serbuk kekal bersendirian. Pada tahap ke dua, ia menjadi semakin padu, struktur kristal dan partikel bersepadu sesama sendiri. Dalam tahap ke tiga, liang terasing cenderung membentuk sfera dan pepaduan berterusan pada kadar lebih rendah.

Satu teknik pensinteran pantas yang baru dibangunkan membabitkan mengalirkan arus elektrik tinggi melalui serbuk bagi memanaskan yang gerutu terpilih. Kebanyakan tenaga digunakan bagi mencairkan bahagian dimampatkan di mana pemindahan diinginkan bagi penyepaduan; secara perbandingan hanya sedikit tenaga diserap oleh bahan pukal dan perkakasan pembentukan. Sudah pastilah, teknik ini tidak diguna pakai bagi serbuk penebat elektrik.

Untuk membenarkan penyusunan barangan secara berkesan dalam ketuhar semasa pensinteran dan menghalang barangan daripada melekat sesama sendiri, kebanyakan pengilang memisahkannya dengan menggunakan Helaian Pemisah Serbuk Seramik. Helaian ini terdapat dalam pelbagai bahan seperti alumina, zirconia dan magnesia. Ia juga terdapat dalam medium halus dan butiran bersaiz kasar. Dengan memadan bahan dan saiz butiran dengan barangan yang disinterkan, kerosakan permukaan dan pencemaran boleh dikurangkan sementara memaksima pengisian ketuhar.

Pemprosesan serbuk berterusan

Fasa "proses berterusan hanya patut digunakan bagi menggambarkan mod pengilangan yang boleh digunakan bagi tempoh masa tak terhad. Bagaimanapun, biasanya, istilah ini merujuk kepada proses yang barangannya lebih panjang dalam satu dimensi berbanding dua yang lain. Pemampatan, pengulungan, dan penyuntikan adalah contoh biasa.

Dalam proses pemampatan biasa, serbuk mengalir dari tong kedalam saluran dwi-dinding dan dimampatkan secara berterusan oleh penekan menegak dan melintang. Selepas menyingkir pemampat dari tali sawat penghantar bahan yang dimampatkan dimasukkan ke dalam ketuhar pensinteran. Pendekatan yang lebih mudah adalah menyembur serbuk pada tali pesawat dan sinter tanpa pemampatan. Kaedah baik bagi menyingkir bahan penekanan sejuk dari tali pesawat sukar dilakukan. Satu pilihan lain adalah mengelakkan kesukaran tali pesawat sama sekali adalah menghasilkan kepingan logam menggunakan penekan hidrolik bertentangan, sungguhpun kelemahan melintang kepingan mungkin timbul semasa operasi penekan berterusan.

Serbuk juga boleh digelek menjadi kepingan. Logam serbuk dimasukkan ke dalam dua penggolek tinggi dan dipadatkan menjadi kepingan sehingga 100 kaki setiap minit. Kepingan itu kemudiannya di sintered dan digolek sekali lagi sebelum disinter serentak lagi. Penggolekkan biasanya digunakan bagi menghasilkan kepingan logam bagi komponen eletrik dan eletronik dan juga syiling. Banyak usaha juga dilakukan bagi menggolek beberapa kepingan bahan berlainan serentak menjadi kepingan.

Proses penyemperitan biasanya terbahagi kepada dua jenis. Jenis pertama, serbuk dicampurkan dengan pengikat atau pemplastik pada suhu bilik; dalam cara kedua, serbuk disemperitkan pada suhu tinggi tanpa pengukuhan. Penyemperitan dengan pengikat digunakan secara meluas ldalam operasi penyediaan sebatian tungsten-carbide. Tiub, bahagian rumit, dan pengerudi berpilin dikilangkan pada kepanjangan lampau dan ukur lilit antara 0.5-300 mm. Wayar logam keras 0.1 mm diameter telah ditarik dari simpanan serbuk. Pada sudut sebaliknya, penyemperitan besar berasaskan tan juga mungkin.

Kelihatannya tidak terdapat had kepada kepelbagaian logam dan aloi yang boleh disemperitkan, asalkan suhu dan tekanan terbabit adalah dalam keupayaan bahan die. Panjang penyemperitan mungkin antara 3-30 m dan diameter dari 0.2–1 m. Pemampat moden kebanyakannya beroperasi secara automatik dan pada kelajuan tinggi (pada ukuran m/s).

Extrusion Temperatures Of Common Metals And Alloys
Metals and alloys	Temperature of extrusion, K	°C
Aluminium and alloys	673-773	400-500
Magnesium and alloys	573-673	300-400
Tembaga	1073-1153	800-880
Loyang	923-1123	650-850
Loyang nikel	1023-1173	750-900
kupronikel ("Cupro-nickel")	1173-1273	900-1000
Nikel	1383-1433	1110-1160
Aloi Monel	1373-1403	1100-1130
Aloi Inconel	1443-1473	1170-1200
Keluli	1323-1523	1050-1250

Barangan khusus

Banyak keluaran khusus boleh dihasilkan menggunakan teknologi metalurgi serbuk. Daftar tidak lengkap diberikan termasuk Al₂O₃ misai yang diselitupi dengan lapisan oksida nipis bagi meningkatkan kilauan; besi dimampatkan dengan lapisan Al₂O₃ bagi meningkatkan kekuatan suhu tinggi merayap; filamen mentol lampu dihasilkan menggunakan teknologi serbuk; lapik bagi brek geseran; logam kaca bagi filem kekuatan tinggi dan ribon; perisai haba bagi kemasukan pesawat angkasa ke atmosfera Bumi; penyambung pengalir eletrik bagi mengendali aliran arus tinggi; magnet; ferites gelombang mikro; penapis bagi gas; dan bering yang telap pelincir.

Helaian amat nipis dan sfera halus memberikan kekuatan yang tinggi. Satu kegunaan pemerhatian ini adalah untuk menyalut bahan rapuh dalam bentuk misai dengan lapisan submikrometer logam lebih lembut (contoh., sepuhan-kobalt tungsten). Ketegangan lapisan nipis meletakkan logam lebih keras pada tekanan, dengan itu apabila keseluruhan komposit disinterkan kekuatan tembusan (“rupture strength”) meningkat dengan banyaknya. Dengan kaedah ini, kekuatan pada gandaan 2.8 GPa berbanding 550 MPa telah dilihat, samajuga bagi, lapisan (25% Co) dan tungsten karbide tidak bersalut. Amat menarik bagi menilai samaada bahan yang sama kukuh boleh dihasilkan menggunakan kepingan aluminium dihampar pada gentian kaca (bahan yang agak banyak di angkasa).

 

 

 

 

 

 

Desain Alat Pembuat Serbuk Logam dengan Metode Elektroda Berputar

Metalurgi serbuk (powder metallurgy) mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan dengan pengecoran, penempaan dan proses khusus lainnya untuk menghasilkan produk logam. Keunggulan tersebut antara lain adalah lebih homogen dalam pemanduan beberapa material yang tidak sama dan lebih mampu untuk mengendalikan porositas. Keunggulan tersebut juga diperlukan dalam teknologi produksi elemen bakar nuklir termasuk untuk reaktor riset, sehingga paduan logam dengan uranium lebih homogen dan dapat terdistribusi merata dalam matriks cladding. Agar lebih homogen dan terdistribusi dengan baik, maka diperlukan serbuk logam dengan ukuran dan bentuk tertentu. Disamping itu metalurgi serbuk juga dapat dimanfaatkan untuk kepentingan lainnya.

Dengan mengacu dari makalah hasil rancangan alat pembuat serbuk logam yang sudah dibuat, penulis mencoba untuk merancang alat pembuat serbuk dengan teknik elektroda putar yang mempunyai keunggulan, serbuk logam yang dihasil-kan berbentuk bulat sehingga lebih menguntungkan dalam pembuatan paduan logam. Keuntungan lainnya yaitu, tidak menggunakan crucible, sehingga pengaruh crucible terhadap produk dapat dihindari. Benda kerja berupa batangan, diputar dan didekatkan ke tungsten dari welding torch, sedikit demi sedikit akan meleleh dan terlempar ke dinding tabung membentuk butiran (powder). Kekurangan teknik ini adalah pada sisi persiapan benda kerja, dimana masih diperlukan proses pre-cast untuk elektrodanya (benda kerja) sesuai dengan komposisi paduan serbuk yang diinginkan, sehingg~ butuh waktu dan biaya yang lebih banyak.