Penyemprotan Pasir dalam Perawatan Permukaan Baja: Teknik, Manfaat & Aplikasi

Definisi dan Konsep Dasar

Pemblasting adalah proses perlakuan permukaan mekanis yang digunakan secara luas di industri baja untuk membersihkan, mempersiapkan, atau memodifikasi permukaan baja melalui dampak berkecepatan tinggi dari media abrasif. Proses ini melibatkan penggerakan partikel kecil berbentuk bulat—umumnya tembakan baja, grit, atau manik-manik—terhadap permukaan substrat untuk menghilangkan kontaminan, skala, karat, atau pelapis lama, serta untuk menghasilkan kekasaran atau tekstur permukaan.

Tujuan utama dari pemblasting adalah untuk meningkatkan adhesi permukaan untuk pelapisan selanjutnya, meningkatkan ketahanan korosi, atau mencapai profil permukaan tertentu yang diperlukan untuk pemrosesan lebih lanjut. Ini adalah metode yang serbaguna, efisien, dan ramah lingkungan yang memberikan hasil akhir permukaan yang seragam dan modifikasi mikrostruktur.

Dalam spektrum yang lebih luas dari metode penyelesaian permukaan baja, pemblasting diklasifikasikan sebagai teknik persiapan permukaan mekanis. Ini sering digunakan sebelum pengecatan, pelapisan, pengelasan, atau galvanisasi, berfungsi sebagai langkah kritis dalam memastikan daya tahan dan kinerja jangka panjang komponen baja.

Sifat Fisik dan Prinsip Proses

Mekanisme Modifikasi Permukaan

Selama pemblasting, media abrasif dipercepat oleh gaya sentrifugal atau pneumatik dan diarahkan ke permukaan baja. Energi dampak menyebabkan deformasi plastik lokal, pemotongan mikro, dan penghilangan kontaminan permukaan. Proses ini menghasilkan permukaan yang kasar dengan area permukaan yang meningkat dan penguncian mekanis yang lebih baik untuk pelapisan.

Pada skala mikro atau nano, dampak tersebut menyebabkan deformasi plastik pada lapisan permukaan, menciptakan zona stres residu terkompresi yang meningkatkan kekuatan kelelahan. Proses ini juga menghilangkan ketidakrataan permukaan, skala, karat, dan pelapis lama, mengekspos permukaan baja yang bersih dan reaktif. Karakteristik antarmuka antara permukaan yang dirawat dan pelapis selanjutnya ditingkatkan karena meningkatnya kekasaran permukaan dan energi permukaan, yang mendorong adhesi dan ketahanan korosi yang lebih baik.

Reaksi kimia atau elektrokimia minimal selama pemblasting; namun, proses ini dapat mengubah kimia permukaan dengan menghilangkan oksida dan kontaminan, mengekspos logam segar yang dapat membentuk ikatan yang lebih kuat dengan lapisan berikutnya.

Komposisi dan Struktur Pelapisan

Lapisan permukaan yang dihasilkan setelah pemblasting terutama terdiri dari substrat baja dasar dengan topografi yang dimodifikasi. Mikrostruktur permukaan dapat mencakup lapisan tipis baja yang terdeformasi dengan zona yang mengeras akibat kerja, stres residu, dan permukaan yang bersih tanpa oksida.

Karakteristik mikrostruktur tergantung pada media abrasif, kecepatan dampak, dan durasi perlakuan. Biasanya, kekasaran permukaan (Ra) yang dicapai berkisar antara 25 hingga 100 mikrometer, tergantung pada persyaratan aplikasi. Untuk baja struktural, kekasaran sekitar 50-75 mikrometer adalah umum untuk mengoptimalkan adhesi pelapisan.

Ketebalan lapisan permukaan yang terdeformasi secara mekanis biasanya dalam urutan beberapa mikrometer hingga puluhan mikrometer. Lapisan ini bukanlah pelapisan dalam arti tradisional tetapi zona permukaan yang dimodifikasi yang meningkatkan kinerja pelapisan selanjutnya.

Klasifikasi Proses

Pemblasting diklasifikasikan sebagai perlakuan permukaan mekanis dalam kategori teknik pemblasting abrasif. Ini berbeda dari metode lain seperti sandblasting (menggunakan media yang lebih halus atau berbeda), peening (menginduksi stres kompresif), atau etsa kimia.

Varian pemblasting termasuk:

• Pemblasting roda: Menggunakan roda berputar dengan bilah untuk mendorong media abrasif.
• Pemblasting udara: Menggunakan udara terkompresi untuk mempercepat media, cocok untuk bagian kecil atau detail.
• Pemblasting hisap: Menarik media abrasif melalui sistem vakum.
• Pemblasting basah: Menggabungkan air dengan media abrasif untuk mengurangi debu dan meningkatkan hasil akhir permukaan.

Setiap varian menawarkan keuntungan spesifik tergantung pada geometri komponen, persyaratan permukaan, dan pertimbangan lingkungan.

Metode Aplikasi dan Peralatan

Peralatan Proses

Peralatan inti untuk pemblasting mencakup kabinet blasting, mesin blasting roda, unit blasting portabel, dan sistem tumblast.

Mesin blasting roda memiliki roda berputar dengan bilah yang melemparkan media abrasif dengan kecepatan tinggi ke permukaan. Mereka cocok untuk komponen baja besar, datar, atau struktural. Desainnya memastikan cakupan yang seragam dan energi dampak yang terkontrol.

Unit blasting portabel adalah sistem mobile yang digunakan untuk pembersihan atau persiapan di lokasi untuk struktur besar seperti jembatan, kapal, atau peralatan industri. Mereka biasanya menggunakan udara terkompresi untuk mendorong media abrasif.

Sistem tumbling atau barrel blast digunakan untuk bagian kecil, di mana komponen ditempatkan dalam drum berputar dengan media abrasif, memastikan perlakuan yang seragam.

Prinsip dasar di balik desain ini mencakup aliran media yang terkontrol, kecepatan dampak, dan sirkulasi media abrasif. Fitur seperti intensitas blasting yang dapat disesuaikan, sistem pengumpulan debu, dan daur ulang media sangat penting untuk kontrol proses dan kepatuhan lingkungan.

Teknik Aplikasi

Prosedur pemblasting standar melibatkan memuat komponen ke dalam ruang blasting atau memposisikannya dalam aliran blasting. Operator menyesuaikan parameter seperti tekanan blasting, laju aliran media, dan sudut dampak untuk mencapai profil permukaan yang diinginkan.

Parameter proses kritis meliputi:

• Kecepatan dampak: Biasanya antara 20-80 m/s, mempengaruhi kekasaran permukaan dan efisiensi pembersihan.
• Jenis dan ukuran media abrasif: Media yang lebih kasar menghasilkan permukaan yang lebih kasar; media yang lebih halus menghasilkan hasil akhir yang lebih halus.
• Durasi perlakuan: Cukup untuk menghilangkan kontaminan tetapi menghindari deformasi berlebihan atau kerusakan permukaan.

Automasi dan sistem robotik semakin banyak digunakan untuk perlakuan yang konsisten dan berkualitas tinggi, terutama dalam jalur produksi berskala besar.

Persyaratan Pra-perlakuan

Sebelum pemblasting, permukaan harus bebas dari minyak, lemak, kotoran, dan karat atau skala yang longgar. Metode pembersihan seperti penghilangan lemak, sikat kawat, atau pembersihan kimia digunakan untuk memastikan adhesi dan kualitas permukaan yang optimal.

Aktivasi permukaan sangat penting; kontaminan dapat mengurangi efektivitas pemblasting dan pelapisan selanjutnya. Misalnya, minyak atau kelembaban residu dapat menyebabkan delaminasi pelapisan atau inisiasi korosi.

Kondisi permukaan awal secara signifikan mempengaruhi keseragaman dan kualitas perlakuan. Permukaan yang kasar, tidak rata, atau sangat terkorosi mungkin memerlukan langkah pra-perlakuan tambahan atau penyesuaian parameter blasting.

Proses Pasca-perlakuan

Setelah pemblasting, permukaan biasanya diperiksa untuk kebersihan dan kekasaran. Langkah tambahan dapat mencakup:

• Profil permukaan: Mengukur parameter kekasaran untuk memastikan kepatuhan terhadap spesifikasi.
• Pembersihan: Menggunakan udara terkompresi atau sistem vakum untuk menghilangkan media abrasif residu.
• Aplikasi pelapisan: Melanjutkan dengan lapisan primer atau cat segera setelah perlakuan untuk mencegah re-oksidasi.

Dalam beberapa kasus, pemrosesan ringan dengan abrasif yang lebih halus dilakukan untuk memperhalus hasil akhir permukaan. Jaminan kualitas melibatkan inspeksi visual, pengukuran kekasaran permukaan, dan kadang-kadang pengujian adhesi.

Properti Kinerja dan Pengujian

Properti Fungsional Utama