Jl. Kelapa Gading No. 2

Perum Klodran, Klodran, Colomadu, Karanganyar 57172

Hotline Call

(031) 8678911
(0271) 7467842

Send E-Mail

client@mitrabajasafetindo.com admin@mitrabajasafetindo.com

HEAT TREATMENT FLUIDIZED BED

heat treatment

Table of Contents

HEAT TREATMENT FLUIDIZED BED adalah proses perlakuan panas pada logam untuk memperbaiki sifat logam dengan menggunakan partikel terfluidasi gas sebagi media penghantar panas.

Preview Heat Treatment Fluidized bed

Proses heat treatment  logam dapat memakai berbagai macam jenis tungku/furnace antara lain: Tungku jenis protective atmosfer seperti sealed quench furnace, vacuum furnaces, pit type retort, rotary retort furnaces and salt bath furnaces.

Dalam beberapa tahun terakhir fluidized bed furnace menjadi lebih populer karena keuntungan yang didapatkan dari tungku ini lebih banyak dibanding jenis lainnya. Hampir semua proses perlakuan logam seperti neutral hardening, carburising, carbonitriding, annealing, nitriding nitrocarburising dll. dapat dilakukan hanya dengan satu unit instalasi fluidized bed furnace.

Ditambahkan lagi dari segi fleksibilitas keseragaman suhu bed, perubahan atmosfer yang cepat, laju perpindahan panas yang cepat dan daya apung bed menghasilkan output yang dapat diprediksi dan selalu konsisten dalam sifat dan dimensi setelah material melalui proses heat treatment.

PRINSIP KERJA

Fluidisasi adalah metode membuat  partikel kecil di dalam bed tungku pemanas bisa berperilaku seperti cairan. Hal dicapai dengan cara melewatkan aliran udara atau gas ke atas melalui bed yang penuh dengan partikel.

Ketika kecepatan aliran udara/gas dinaikkan, maka gas tersebut akan bertemu dengan resistensi  massa partikel yang dilaluinya.

Namun, pada titik kritis (di mana hambatan gesekan sama dengan massa partikel) bed pada tungku akan tiba-tiba mengembang. Partikel yang menyentuh satu sama lain bergerak terpisah dan mengapung di dalam bed. Pada saat itu , maka partikel dikatakan “fluidized”.

Kecepatan ketika fluidasi terjadi disebut dengan fluidisasi minimum, dan formula kecepatan itu diambil dari parameteri diameter partikel dan massanya seperti berikut:

Umf d2p

Peningkatan kecepatan menyebabkan gelembung gas yang menggantikan partikel saat mereka naik ke permukaan dan hal ini menyebabkan partikel mengalami pergerakan turbulen. Pada saat ini erjadi, maka Bed fluidized  terlihat dan berperilaku seperti cairan. Benda ringan seperti kayu mengapung dan benda padat seperti baja tenggelam di dalam bed tersebut. Maka pada saat ini, material sudah siap dimasukkan ke dalam bed untuk proses heat treatment.

KONSTRUKSI

Konstruksi fluidized bed furnace terdiri dari baja paduan retort dengan diffuser yang dirancang khusus untuk konstruksi bagian bawahnya.

Retort ini dipanaskan oleh elemen pemanas dan diisolasi oleh serat fiber teknis. Ada beberapa jenis fasilitas penghantar gas yang masuk ke dalam retort. Retort mengandung partikel alumina halus. Tungku memiliki tutup dan kemampuan khusus agar gas terkondisikan dengan baik di dalamnya.

PERPINDAHAN PANAS

Saat dipanaskan, fluidized bed  menjadi media yang sangat baik untuk perpindahan panas, maka akibatnya kinerja tungku heat treatment sangat baik.

Laju perpindahan panasnya sebanding dengan rendaman timbal dan garam dari segi kecepatan hantar, dan bisa dikatakan bahwa fluidized bed jauh lebih cepat menghantarakan panas daripada tungku radiasi konvensi.

Laju perpindahan panas yang tinggi ini tergantung pada empat faktor utama:

  • ukuran partikel
  • Bahan fluidized bed
  • Kecepatan fluidisasi, dan
  • desain fluidized bed

Semakin kecil ukuran partikel, semakin tinggi perpindahan panas. Namun ukuran partikel terlalu kecil dapat menghasilkan efek elektrostatik yang tidak diinginkan, karena hal ini bisa menyebabkan ledakan dalam tungku.

Kepadatan bahan fluidized bed sangat mempengaruhi kapasitas perpindahan panas. Semakin ringan partikel, semakin rendah daya dan aliran gas yang dibutuhkan untuk fluidisasi. Perpindahan panasnya juga lebih tinggi.

Namun, di luar titik tertentu, masalah operasional terjadi. Konduktivitas termal dan kalor jenis partikel tidak berpengaruh signifikan terhadap kalor transfer.

KESERAGAMAN SUHU

Gerak turbulen partikel di semua bagian bed dan area antarmuka gas-padat yang tinggi menyebabkan kondisi suhu sangat seragam di semua bagian fluidized bed. Sebagai perbandingan aplikasi, Fluidized bed juga digunakan untuk mengkalibrasi termokopel. Unit-unit tersebut menunjukkan keseragaman suhu dengan selisih rata rata +/- 0,14 derajat C.

PROSES HEAT TREATMENT DI FLUIDIZED BED FURNACE

PENGERASAN NETRAL (Neutral Hardening)

Hardening, proses perlakuan panas yang paling umum dengan cara memanaskan logam/baja sampai keadaan austenitiknya dan mendingin dengan cepat, sehingga dapat mencapai struktur yang diinginkan.

Tingkat pemanasan untuk suhu austenitising tidak penting untuk sebagian besar logam. Yang penting adalah bahwa suhu dicapai di seluruh bagian logam/baja, settingan waktu proses disesuaikan untuk mencapai hal ini dan keseragaman suhu.

Fluidized bed furnace menyajikan metode yang sangat baik serta biaya rendah untuk austenisasi. Laju perpindahan panas sangat tinggi dan keseragaman suhu pada +1- 3 derajat. C. Faktor-faktor ini yang meyebabkan throughput yang tinggi, dan komponen bebas distorsi.

Penggunakan fluidized bed untuk pengerasan sangat mirip dengan salt bath furnace yang tanpa bahaya polusi dan minim resiko. Perbedaannya terletak pada Prapembersihan untuk menghilangkan minyak atau kelembapan tidak diperlukan dalam fluidized bed. Tidak seperti salt bath, fluidized bed furnace dapat dimatikan saat tidak digunakan tanpa terjadi pemadatan.

Fluidized bed furnace dapat dioperasikan pada suhu berapa pun hingga 1200 derajat C dan karenanya tungku yang sama dapat digunakan untuk mengaustenisasi berbagai baja termasuk baja perkakas.

Pengerasan netral adalah istilah yang digunakan ketika tidak ada lapisan reaksi di permukaan material seperti oksidasi, dekarburisasi dll saat dipanaskan. Hal ini dapat dicapai dengan fluidisasi dengan pure nitrogen atau nitrogen komersial dibubuhi dengan persentase kecil dari LPG. Dalam kasus khusus di mana nitrogen tidak dapat digunakan, argon bisa digunakan.

Saat tidak benar-benar memproses material, fluidized bed furnace dapat difluidisasi dengan udara, nitrogen hanya digunakan selama pemrosesan heat treatment dilakukan. Hal ini menunjukkan bahwa tungku tidak perlu “dikondisikan”.

TEMPERING

Tempering melibatkan pemanasan ulang komponen baja yang sebelumnya dikeraskan untuk mendapatkan sifat mekanik yang ditentukan. Proses tempering dilakukan untuk melepaskan tekanan yang disebabkan oleh kejutan termal pendinginan dan untuk memastikan stabilitas dimensi.

Kualitas komponen temper sangat dipengaruhi oleh keseragaman suhu dan pada gilirannya, kemampuan kontrol yang tepat dari tungku terhadap waktu temper. Fluidized bed memastikan keseragaman suhu yang diperlukan dan dengan demikian membuat kontrol proses yang tepat menjadi masalah yang sederhana.

Tungku yang sama dapat digunakan untuk tempering berbagai baja pada suhu temper mulai dari 1500C ke atas hingga 6000C.

CARBURISING

Carburising adalah proses heat treatment yang bertujuan memasukkan unsur karbon ke dalam material agar permukaan material bisa menjadi lebih keras (case hardening). Proses ini dapat dilakukan dalam Fluidized bed furnace dengan menggunakan beberapa gas, dimana semua gas menjadi sepenuhnya reaktif ketika masuk ke dalam bed dan karenanya generator gas terpisah tidak diperlukan.

Proses ini dilakukan dalam campuran LPG/udara, nitrogen/LPG atau nitrogen/metanol (dengan pengayaan LPG) yang dipanaskan dengan suhu tinggi di dalam tungku. Saat menggunakan campuran LPG/udara, karburasi berlangsung cepat dengan menggunakan teknik boost/diffuse di mana dorongan dilakukan agar transfer karbon lebih cepat terjadi. Cara seperti itu umumnya tidak dapat dilakukan dalam tungku atmosfer konvensional karena alasan keberhasilan proses dan faktor keamanan.

Permukaan baja dengan tingkat karbon dan kekerasan yang diinginakan kemudian diperoleh dengan cara menyebarkan nitrogen dalam rasio linier atau dalam suasana nitrogen netral. Teknik ini sangat berguna untuk proses deep case hardening . Ketebalan lapisan  keras juga dipengaruhi oleh waktu proses carburising itu sendiri.

CARBONITRIDING

Proses Carbonitriding dilakukan sama dengan carburising namun memakaisuhu yang sedikit lebih rendah dengan penambahan amonia ke atmosfer karburasi.

NITROCARBURISING

Proses HT ini adalah perkembangan baru dari proses nitriding dan seharusnya jangan bingung dengan proses carbonitriding. Secara tradisional nitridasi dilakukan pada suhu 520 hingga 5600C dengan penggunaan Amoniak dan Nitrogen selama 40 hingga 80 jam.

Proses nitridasi membentuk nitrida kompleks di permukaan dalam bentuk campuran epcilon dan gamma prime nitrida.

Kombinasi ini tahan aus dan keras, namun memiliki efek berbahaya kerapuhan dan karenanya kelemahan ini bisa dihilangkan dengan operasi lapping lanjutan.

Dalam kasus proses nitrocarburising sejumlah kecil unsur karbon ada di permukaan material bersama dengan unsur Nitrogen. Hal ini memastikan pembentukan epsilon nitrida di permukaan yang keras, tahan aus dan sedikit rapuh.  Proses ini memberikan semua keuntungan nitridasi namun tidak dengan waktu proses treatment. Baja karbon biasa yang  murah juga bisa diproses nitrocarburizing.

Nitrocarburising secara tradisional biasanya dilakukan menggunakan salt bed furnace, dan sebelum menggunakan tehnik ini, proses ini menggunakan teknik yang beracun dan menghasilkan polusi berbahaya. Versi selanjutnya, misalnya tufftriding, secara drastis mengurangi faktor resiko tetapi tidak sepenuhnya menghilangkan bahaya ini.

Fluidized bed furnace, dengan fleksibilitas ekstremnya telah berkontribusi signifikan terhadap proses nitrocarburising dan memungkinkan banyak variasi dari proses dasar untuk meningkatkan berbagai properti material untuk aplikasi yang beragam dengan faktor resiko bahaya yang jauh lebih kecil dari metode lainnya.

PT Mitra Baja Safetindo memiliki fasilitas Heat Treatment dengan menggunakan Fluidized Bed Furnace. Sehingga perusahaan ini mampu melayani berbagai macam proses HT dari Full Hardening, Case Hardening dengan Carburizing, Nitriding, Nitocarburizing, dan juga Induksi. Informasi lebih lanjut, silahkan check disini : mitra baja

Sumber :

https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_treating

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *