Shot Peening Meningkatkan Ketahanan Logam dalam Perawatan Permukaan Terobosan

Dalam aplikasi industri modern, pentingnya teknologi rekayasa permukaan semakin menonjol. Kinerja, umur pakai, dan penampilan produk sangat bergantung pada karakteristik permukaannya. Berbagai metode perlakuan permukaan telah muncul untuk meningkatkan sifat material seperti ketahanan aus, ketahanan korosi, kekuatan fatik, dan daya rekat. Shot peening, sebagai teknologi rekayasa permukaan yang matang dan efisien, telah menemukan aplikasi luas di berbagai industri.

Shot peening, juga dikenal sebagai peledakan tembakan, adalah proses pengerjaan dingin yang membombardir permukaan benda kerja dengan partikel abrasif berkecepatan tinggi (media) untuk menginduksi deformasi plastik, sehingga mengubah sifat fisik dan mekanik permukaan. Tidak seperti sandblasting, yang terutama berfokus pada pembersihan dan penghilangan kontaminan permukaan, shot peening bertujuan untuk memperkuat permukaan, meningkatkan kekuatan fatik dan ketahanan terhadap korosi tegangan.

Prinsip utamanya melibatkan partikel media berkecepatan tinggi yang mengenai permukaan untuk menciptakan deformasi plastik. Setiap benturan membentuk lekukan mikroskopis, menghasilkan tegangan tekan di sekitar lekukan dan tegangan tarik di dasarnya. Ketika gaya benturan cukup besar, material permukaan mengalami deformasi plastik, membentuk lapisan tegangan tekan sisa.

Lapisan tegangan tekan sisa ini sangat penting untuk meningkatkan kinerja komponen. Ini menangkal tegangan tarik selama penggunaan, menunda inisiasi dan perambatan retak, sehingga meningkatkan kekuatan fatik dan ketahanan terhadap korosi tegangan. Selain itu, shot peening meningkatkan kekerasan permukaan, ketahanan aus, dan ketahanan korosi.

Efektivitas shot peening bergantung pada beberapa parameter:

• Jenis dan ukuran media: Material, kekerasan, bentuk, dan ukuran memengaruhi energi benturan dan deformasi. Media umum meliputi tembakan baja, manik-manik keramik, manik-manik kaca, dan tembakan besi cor.
• Kecepatan: Menentukan energi kinetik, memengaruhi gaya benturan dan deformasi plastik.
• Sudut benturan: Memengaruhi arah dan distribusi gaya, biasanya mendekati tegak lurus.
• Durasi/cakupan: Menentukan frekuensi benturan dan persentase cakupan area.
• Intensitas: Diukur menggunakan strip Almen untuk mengukur deformasi plastik.

Teknik rekayasa permukaan canggih ini menawarkan manfaat signifikan:

• Meningkatkan kekuatan fatik dengan menghambat inisiasi/perambatan retak
• Meningkatkan ketahanan terhadap korosi tegangan
• Meningkatkan kekerasan permukaan dan ketahanan aus
• Memodifikasi kekasaran permukaan untuk daya rekat lapisan yang lebih baik
• Mengurangi tegangan tarik sisa dari pengelasan/perlakuan panas
• Berlaku untuk logam dan non-logam (baja, aluminium, titanium, keramik, plastik)
• Parameter yang dapat disesuaikan untuk persyaratan khusus material
• Kompatibel dengan otomatisasi untuk hasil yang konsisten
• Proses kering yang ramah lingkungan

Shot peening melayani berbagai industri yang membutuhkan peningkatan sifat permukaan:

• Dirgantara: Komponen kritis seperti bilah turbin, roda pendaratan, dan struktur rangka pesawat
• Otomotif: Komponen mesin (batang penghubung, poros engkol), pegas suspensi
• Manufaktur: Gigi roda, poros, pegas, cetakan
• Kelautan: Struktur lambung kapal, baling-baling, sistem poros
• Medis: Implan (penggantian sendi, perlengkapan gigi)

Shot peening standar melibatkan:

1. Persiapan permukaan (pembersihan)
2. Pemilihan peralatan/media
3. Optimasi parameter
4. Pelaksanaan perlakuan
5. Inspeksi kualitas (kekasaran, kekerasan, tegangan sisa)
6. Pasca-pemrosesan (pembersihan, pelapisan)

Jenis peralatan meliputi:

• Mesin peledakan roda (produksi volume tinggi)
• Sistem peledakan udara (fleksibel untuk batch kecil)
• Unit peledakan basah (mengurangi debu, meningkatkan hasil akhir)
• Mesin yang dikendalikan CNC (otomatisasi presisi)

Pilihan media berkisar dari tembakan baja (penggunaan umum) hingga manik-manik keramik (aplikasi khusus) dan media organik (aplikasi yang sensitif terhadap lingkungan).

Kontrol kualitas yang efektif memantau kondisi media, parameter peralatan, dan hasil permukaan. Perkembangan yang muncul meliputi:

• Otomatisasi cerdas dengan kontrol terkomputerisasi
• Pemodelan proses digital
• Media/peralatan ramah lingkungan
• Proses hibrida yang menggabungkan beberapa teknik
• Aplikasi skala mikro untuk komponen presisi

Memilih solusi shot peening yang tepat memerlukan evaluasi:

• Kompatibilitas material
• Persyaratan kinerja
• Volume produksi
• Efektivitas biaya
• Kepatuhan lingkungan