Proses bahan baku
Bahan baku untuk memproduksi keramik canggih tersedia dalam bentuk bubuk. Serbuk yang digunakan oleh International Syalons memiliki kualitas terbaik, baik dari segi kemurnian maupun ukuran partikelnya, yang biasanya berukuran sub-mikron.
Sebelum dibentuk, campuran bahan baku yang sesuai dicampur bersama untuk membentuk bahan baku yang digunakan dalam proses pembentukan. Di International Syalons, bahan baku ini biasanya terdiri dari 3 jenis: bubuk kering semprot, slip berair, atau bahan baku adonan.
Bubuk kering semprot
Pengeringan semprot adalah metode untuk menghasilkan bubuk butiran yang mengalir bebas, seragam, dan merupakan bahan baku yang ideal untuk berbagai proses pengepresan, seperti pengepresan uniaksial dan pengepresan isostatik kantong basah dan kering. Campuran bahan baku digiling terlebih dahulu dalam ball mill dalam pelarut, seperti air, menggunakan bola keramik. Pada tahap ini, penambahan hingga 5% bahan pengikat organik dapat ditambahkan ke bahan baku bubur sebelum pengeringan semprot. Pengikat, yang dapat berupa pelumas dan alat bantu pengepresan, membantu memberikan kekuatan hijau yang baik pada tahap pengepresan berikutnya. Bubur dan bahan tambahan dikeringkan secara semprot dengan cara dikabutkan dalam aliran udara panas.
Slip berair
Aqueous slip dibuat dengan menggiling campuran bahan baku dalam ball mill dalam air bersama dengan dispersan organik untuk menghasilkan cairan, bubur yang sangat pekat, yang digunakan untuk pengecoran slip dan tekanan untuk menghasilkan bagian dengan kepadatan hijau yang tinggi.
Bahan baku adonan keramik
Bahan baku adonan keramik dibuat dengan mencampurkan campuran bahan baku keramik dengan pelarut (biasanya air) dan campuran pengikat organik dan pemlastis untuk menghasilkan badan plastik seperti tanah liat yang dapat diubah bentuknya di bawah tekanan, misalnya dengan ekstrusi.
Kualitas bahan baku ini menjadi sangat penting dalam tahap pembuatan selanjutnya - proses pembentukan. Semakin baik bahan baku, semakin baik densitas hijau yang dicapai selama konsolidasi dan akibatnya semakin rendah penyusutan sintering pada tahap sintering.
Proses pembentukan
Proses pembentukan melibatkan tahap konsolidasi dan tahap pemesinan opsional, seperti yang ditunjukkan pada diagram alir di bawah ini:
Konsolidasi
⇓
Pemesinan Hijau (opsional)
Konsolidasi bertujuan untuk menghasilkan bagian yang mendekati bentuk bersih dengan kekuatan yang cukup untuk penanganan selanjutnya (dan pemesinan hijau jika diperlukan). Teknik konsolidasi yang digunakan oleh International Syalons meliputi pengepresan uniaksial, pengepresan isostatik, pengecoran selip, dan ekstrusi.
Metode konsolidasi
Pengepresan uniaksial
Pengepresan uniaksial atau die pressing adalah metode konsolidasi volume menengah hingga tinggi untuk komponen mulai dari yang sederhana (misalnya cakram atau pelat) hingga yang relatif rumit (misalnya komponen dengan lubang atau ceruk). Proses ini melibatkan pemadatan uniaksial dari bubuk kering semprot dalam cetakan yang kaku (biasanya baja perkakas).
Komponen yang dibuat dengan pengepresan uniaksial biasanya tidak memerlukan pemesinan hijau berikutnya dan jika memungkinkan dibuat dengan toleransi seperti yang disinter. (Lihat artikel Merancang dengan Keramik untuk informasi lebih lanjut tentang toleransi sinter).
Pengepresan isostatik
Pengepresan isostatik adalah teknik konsolidasi volume kecil hingga menengah yang terdiri dari 2 variasi: pengepresan kantong basah dan pengepresan kantong kering. Dalam kedua kasus tersebut, bubuk kering semprot dimasukkan ke dalam kantong fleksibel (biasanya karet atau poliuretan) yang diberi tekanan isostatik.
Pengepresan kantong basah terutama untuk bentuk stok sederhana seperti batang yang kemudian dikerjakan dengan mesin hijau ke bentuk yang diperlukan, sedangkan pengepresan kantong kering dapat menghasilkan bentuk yang lebih kompleks, seperti nozel, yang umumnya tidak dikerjakan dengan mesin hijau.
Pengecoran selip
Slip casting, juga dikenal sebagai drain casting, adalah metode konsolidasi volume kecil hingga menengah untuk bentuk yang umumnya sederhana seperti tabung dan cawan lebur, tetapi juga untuk bentuk yang lebih kompleks seperti sendok.
Slip casting menggunakan slip yang sangat cair dan pekat yang dituangkan ke dalam cetakan berpori (biasanya terbuat dari plester). Air ditarik dari slip ke dalam plester dengan aksi kapiler yang meninggalkan campuran bubuk yang terkonsolidasi yang disimpan di bagian dalam cetakan. Seiring waktu, ketebalan gips akan bertambah. Ketika ketebalan yang dibutuhkan tercapai, slip yang tersisa dikeringkan dari cetakan.
Variasi dari pengecoran slip adalah pengecoran bertekanan. Dalam hal ini tekanan diterapkan pada slip dalam cetakan yang memungkinkan bagian berdinding lebih tebal atau bagian padat untuk dilemparkan.
Ekstrusi
Ekstrusi adalah teknik konsolidasi volume menengah hingga tinggi untuk menghasilkan bentuk sederhana seperti tabung berdiameter kecil. Bahan baku adonan berubah bentuk di bawah tekanan dan pengikat dalam campuran membantu mempertahankan bentuk yang diekstrusi saat mengering.
Pemesinan hijau
Pemesinan hijau adalah pemesinan benda 'hijau' atau benda mentah yang tidak dibakar. Hal ini perlu dilakukan ketika metode konsolidasi yang digunakan tidak dapat menghasilkan bentuk yang dibutuhkan. Sebagai contoh, cara terbaik untuk membuat bagian seperti pin lokasi pengelasan adalah dengan mesin hijau batang yang ditekan secara isostatik.
Di International Syalons kami menggunakan mesin bubut dan mesin frais standar dan CNC. Tergantung pada bagiannya, sebanyak mungkin pemesinan dilakukan dalam keadaan hijau. Pemesinan hijau tidak hanya cepat, tetapi juga jauh lebih murah daripada penggerindaan berlian dan debu dari proses pemesinan dapat dikumpulkan dan didaur ulang.
Sintering
Sintering adalah proses di mana bagian keramik hijau yang terkonsolidasi dibakar untuk menghasilkan keramik teknis yang padat dan canggih. Tepat sebelum atau selama tahap ini, semua bahan tambahan organik harus dihilangkan. Hal ini paling baik dilakukan di atmosfer udara.
Selama sintering, keramik dipanaskan hingga di bawah titik lelehnya. Pada suhu tinggi, serbuk keramik halus mengalami beberapa perubahan dari penataan ulang partikel hingga pertumbuhan butir dan akhirnya penghapusan pori. Untuk keramik seperti alumina dan zirkonia, proses ini disebut solid-state sintering dan melibatkan pengangkutan material melalui difusi. Keramik seperti silikon nitrida dan silikon karbida lebih sulit untuk dipadatkan dan sering kali menggunakan mekanisme sintering yang disebut sintering fase cair. Dalam hal ini, sejumlah kecil aditif dalam campuran membentuk cairan pada suhu sintering di mana partikel serbuk primer (misalnya silikon nitrida) pertama-tama mengatur ulang karena gaya kapiler, memberikan pengemasan yang lebih baik. Kemudian pada titik-titik kontak antar partikel, beberapa partikel padat mulai larut dalam cairan dan diendapkan kembali di area leher di antara partikel. Akhirnya pori-pori dihilangkan dan keramik mencapai kepadatan penuh. Sintering berlangsung dalam atmosfer yang berbeda tergantung pada bahan yang disinter. Misalnya silikon nitrida disinter dalam atmosfer nitrogen.
Selama sintering, keramik tingkat lanjut biasanya menyusut sekitar 20-25%. Sangatlah penting untuk mendapatkan kerapatan hijau yang baik dan seragam selama tahap pembentukan untuk mendapatkan penyusutan yang terkendali dan seragam.
Penggerindaan berlian
Penggerindaan intan adalah proses pemesinan yang dilakukan pada bagian yang disinter yang perlu ditoleransi secara ketat, membutuhkan permukaan akhir yang lebih baik atau untuk menghilangkan cacat permukaan dan dengan demikian merupakan proses opsional.
Proses pemesinan akhir meliputi penggerindaan, pemotongan, pengasahan, pemolesan, dan pemolesan. Setiap proses ini membutuhkan perkakas berlian karena kekerasan yang tinggi dari keramik canggih yang padat. Selain itu, laju penghilangan material sangat lambat karena harus berhati-hati agar tidak menyebabkan kerusakan permukaan. Oleh karena itu, proses ini relatif mahal sehingga upaya terbaik selalu dilakukan untuk meminimalkan kebutuhan penggerindaan intan, misalnya dengan bekerja pada toleransi 'as-sinter'.
Inspeksi
Inspeksi adalah tahap akhir dari proses pembuatan keramik dan umumnya melibatkan inspeksi visual bagian dan inspeksi dimensi pada gambar. Inspeksi visual melibatkan mencari retakan atau cacat pada bagian tersebut dan untuk memastikan bagian tersebut bersih. Inspeksi dimensi dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai peralatan seperti kaliper Vernier, mikrometer, mesin pengukur koordinat (CMM), grafik bayangan, dll.
Disadur dari: www.syalons.com