Peran Penting Morfologi Serbuk dalam Kelongsong Laser
Dalam proses pelapisan laser, karakteristik fisik bubuk sama pentingnya dengan komposisi kimianya. Agar ikatan metalurgi berhasil dan lapisan seragam, serbuk harus menunjukkan kemampuan mengalir yang sangat baik dan distribusi ukuran partikel yang konsisten. Bubuk berbentuk bola, biasanya dihasilkan melalui atomisasi gas, lebih disukai karena meminimalkan gesekan internal dalam sistem pengumpan. Hal ini memastikan laju aliran massa yang stabil ke dalam kumpulan lelehan laser, mencegah fluktuasi yang dapat menyebabkan ketebalan yang tidak merata atau "beading" pada jalur pelapis. Jika partikel tidak beraturan atau bergerigi, partikel tersebut cenderung menyumbat nosel penyalur dan menyebabkan turbulensi pada gas pelindung, yang pada akhirnya menimbulkan porositas dan mengurangi kepadatan lapisan pelindung secara keseluruhan.
Distribusi ukuran partikel (PSD) juga memainkan peran penting dalam penyerapan energi. Biasanya, bubuk pelapis laser dikategorikan dalam kisaran 45 hingga 150 mikrometer. Partikel yang lebih halus mungkin meleleh terlalu cepat atau tertiup oleh aliran gas sebelum mencapai substrat, sedangkan partikel yang terlalu kasar mungkin tidak meleleh sepenuhnya, sehingga menyebabkan "inklusi yang tidak meleleh" yang berfungsi sebagai pemusat tegangan. Mencapai keseimbangan sempurna dalam morfologi memastikan bahwa energi laser didistribusikan secara merata, sehingga menghasilkan permukaan akhir yang halus yang memerlukan pemesinan pasca-proses minimal.
Sistem Paduan Umum dan Aplikasi Industrinya
Memilih bahan kimia yang tepat adalah langkah pertama dalam menyesuaikan komponen untuk tantangan lingkungan tertentu seperti panas ekstrem, abrasi, atau serangan bahan kimia. Bubuk pelapis laser umumnya dikelompokkan menjadi empat kelompok utama: komposit berbahan dasar besi, berbahan dasar nikel, berbahan dasar kobalt, dan diperkuat karbida. Setiap sistem menawarkan keunggulan berbeda tergantung pada kompatibilitas media dan metrik kinerja yang diinginkan pada bagian akhir.
| Kategori Bubuk | Karakteristik Utama | Aplikasi Khas |
| Berbasis Besi | Hemat biaya, ketahanan aus yang baik | Silinder hidrolik, poros |
| Berbasis Nikel | Tahan korosi & panas yang sangat baik | Katup, tabung ketel, bagian kelautan |
| Berbasis Kobalt (Stellite) | Kekerasan suhu tinggi, ketahanan terhadap rasa sakit | Bilah turbin, katup mesin |
| Tungsten Karbida (WC) | Kekerasan ekstrim dan perlindungan erosi | Bor pertambangan, peralatan minyak & gas |
Bubuk Berbasis Besi untuk Restorasi Ekonomi
Serbuk berbahan dasar besi adalah tulang punggung industri remanufaktur. Mereka sering digunakan untuk mengembalikan dimensi yang aus pada komponen baja karbon. Karena koefisien ekspansi termalnya mirip dengan banyak baja industri, risiko delaminasi atau retak pada antarmuka jauh lebih rendah dibandingkan dengan paduan eksotik. Serbuk ini sering kali dicampur dengan kromium dan silikon untuk memberikan ketahanan oksidasi dasar dan meningkatkan fluiditas selama fase peleburan.
Paduan Nikel dan Kobalt untuk Lingkungan Keras
Untuk komponen yang beroperasi di lingkungan kimia yang agresif atau pada suhu melebihi 600°C, bubuk berbahan dasar nikel dan kobalt sangat penting. Paduan berbahan dasar nikel seperti Inconel 625 memberikan penghalang yang kuat terhadap korosi lubang dan celah. Paduan berbahan dasar kobalt, sering disebut sebagai material tipe Stellite, mempertahankan kekerasannya bahkan pada suhu panas, menjadikannya standar industri untuk komponen turbin dirgantara dan katup uap bertekanan tinggi.
Strategi Optimasi Pemanfaatan Serbuk
Untuk memaksimalkan efisiensi pelapisan laser dan mengurangi limbah material, operator harus fokus pada "efisiensi tangkapan"—rasio bubuk yang berhasil dimasukkan ke dalam kolam lelehan versus jumlah total yang disemprotkan. Serbuk berkualitas tinggi dikombinasikan dengan penyelarasan nosel yang tepat dapat secara signifikan mengurangi "penyemprotan berlebihan" yang menyebabkan peningkatan biaya. Selain itu, penyimpanan dan penanganan bubuk ini sangat penting untuk mencegah kontaminasi dan penyerapan air, yang dapat menyebabkan penggetasan hidrogen atau porositas gas pada lapisan akhir yang dilapisi.
- Memanaskan terlebih dahulu bubuk atau substrat untuk mengurangi gradien termal dan mencegah retak pada material karbon tinggi.
- Memanfaatkan bubuk "cermet" khusus (keramik-logam) untuk menggabungkan ketangguhan matriks logam dengan kekerasan partikel keramik.
- Kalibrasi rutin pengumpan bubuk untuk memastikan laju pengumpanan konstan (g/mnt) untuk hasil yang berulang dalam batch besar.
- Menerapkan pengeringan vakum untuk serbuk yang terkena kelembapan, memastikan hilangnya cacat akibat uap.
Dengan memahami interaksi antara kimia bubuk, morfologi, dan parameter laser, produsen dapat mencapai sifat permukaan unggul yang memperpanjang masa pakai infrastruktur penting. Baik untuk pembuatan aditif suku cadang baru atau perbaikan mesin mahal, pilihan bubuk pelapis laser tetap menjadi faktor paling berpengaruh dalam ketahanan dan kualitas produk akhir.
