kesan saiz dan bentuk partikel serbuk ss316l terhadap parameter
TRANSCRIPT
KESAN SAIZ DAN BENTUK PARTIKEL SERBUK SS316L TERHADAP PARAMETER PENGACUANAN SUNTIKAN LOGAM MENGGUNAKAN
REKABENTUK EKSPERIMEN
KHAIRUR RIJAL BIN JAMALUDIN
TESIS YANG DIKEMUKAKAN UNTUK MEMPEROLEH IJAZAH DOKTOR FALSAFAH
FAKULTI KEJURUTERAAN DAN ALAM BINA UNIVERSITI KEBANGSAAN MALAYSIA
2009
ii
PENGAKUAN
Saya akui karya ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan yang
setiap satunya telah saya jelaskan sumbernya.
1 Okt. 2009 KHAIRUR RIJAL BIN JAMALUDIN P37854
iii
PENGHARGAAN
Syukur Alhamdulillah kepada Allah S.W.T kerana memberikan saya kesihatan yang baik, kecukupan masa, dan kematangan fikiran untuk menyiapkan kajian ini. Jutaan terima kasih yang tidak terhingga dan jasa budi yang dikenang ke akhir hayat yang mungkin tidak terbalas oleh saya kepada penyelia utama Prof. Madya Dr. Norhamidi Muhamad atas bantuan yang begitu besar, bimbingan, teguran dan nasihat yang begitu berguna sepanjang kajian ini. Tidak lupa juga kepada penyelia bersama saya iaitu Dr Mohd Nizam Ab. Rahman menerusi kepakaran yang beliau ada telah banyak membantu dan menguatkan lagi semangat saya untuk menyiapkan kajian ini. Terima kasih juga saya ucapkan kepada rakan-rakan seperjuangan dalam Kumpulan Penyelidikan Pembuatan Termaju di Fakulti Kejuruteraan & Alam Bina, UKM, terutamanya Murtadahadi, Mohd Halim Irwan Ibrahim, Nor Hafiez Mohamad Nor, Sufizar Ahmad dan Sri Yulis M. Amin yang sentiasa berkongsi pendapat.
Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada En Muhammad Hussain Ismail dari Fakulti Kejuruteraan Mekanikal, UiTM atas kerjasama yang telah diberikan dalam menjayakan eksperimen awalan kajian ini. Tidak dilupakan ucapan terima kasih juga dihulurkan kepada semua kakitangan makmal Jabatan Kejuruteraan Mekanik & Bahan, Fakulti Kejuruteraan & Alam Bina, UKM terutamanya En Mohd Rohaizat Mat Tahir, En Rosli Ahmad, En Rosli Yusof, En Mohd Yusof Jamaluddin, En Abdullah Sharif, En Yusri Marzuki dan ramai lagi yang memberikan bantuan bagi menjayakan kajian ini.
Peruntukan penyelidikan yang diperolehi dari Kementerian Sains, Teknologi dan Alam Sekitar, melalui vot projek: UKM-KK-02-FRGS0013-2006 amatlah dihargai. Begitu juga dengan pihak Universiti Teknologi Malaysia selaku majikan dan Kementerian Pengajian Tinggi di atas pemberian biasiswa SLAB di sepanjang tempoh pengajian ini.
Akhir kata, terima kasih kepada isteri tersayang Hayati@Habibah Abdul Talib, kedua ibu saya yang dikasihi Che Khatipah Che Muda dan ibu mentua Halijah Suliman yang sentiasa memberi dorongan dan semangat sepanjang pengajian saya.
iv
ABSTRAK
Proses Pengacuanan Suntikan Logam sesuai untuk menghasilkan komponen yang kecil dan komplek yang memerlukan kekuatan tinggi pada kos berpatutan dalam kuantiti yang besar. Proses ini menghasilkan komponen yang berketumpatan tinggi, komplek dan berbentuk jitu. Kajian ini bertujuan untuk mengoptimumkan parameter pemprosesan bagi setiap peringkat proses dengan pengoptimuman proses berdasarkan kepada teknik Rekabentuk Eksperimen, kaedah Taguchi. Analisis varian (ANOVA) dilakukan untuk menilai tahap signifikan setiap pembolehubah dan sumbangannya terhadap ciri kualiti yang dikaji. Ciri kualiti jasad anum seperti bebas dari kecacatan, mempunyai kekuatan dan ketumpatan yang tinggi, dan ketumpatan akhir selepas pensinteran adalah hasil yang diperolehi daripada proses pengoptimuman. Serbuk keluli tahan karat (SS316L) dalam taburan saiz partikel secara monomodal dan bimodal digunakan dalam kajian ini. Bahan pengikat yang digunakan ialah bahan pengikat rencam iaitu polietilena glikol (PEG) dan polimetilmetakrilate (PMMA). Sebelum jasad anum dihasilkan, penelitian sifat reologi bahan suapan dilakukan bertujuan untuk mendapatkan sifat reologi bahan suapan yang sesuai sebelum pengoptimuman parameter proses yang selanjutnya dilakukan. Dari kajian ini, kaedah penghasilan dan taburan saiz partikel didapati mempengaruhi parameter pemprosesan. Bagi taburan saiz partikel secara bimodal yang menggunakan serbuk yang dihasilkan secara kaedah pengatoman air, beban serbuk, suhu acuan, tekanan pegangan, interaksi di antara tekanan dengan suhu penyuntikan serta interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan beban serbuk adalah signifikan pada aras seerti yang sangat tinggi iaitu α = 0.01 terhadap kesemua ciri-ciri kualiti jasad anum yang dikaji. Namun, bagi serbuk yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman gas, suhu acuan, kadar penyuntikan serta interaksi di antara tekanan dengan suhu penyuntikan adalah parameter yang signifikan. Bagi taburan saiz partikel secara monomodal yang menggunakan serbuk yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman air pula, suhu acuan dan tempoh pegangan didapati signifikan bagi serbuk halus. Bagaimanapun, tahap signifikan yang lebih rendah didapati pada serbuk kasar iaitu α = 0.025 dengan parameter yang signifikan adalah tempoh pegangan dan, interaksi di antara suhu penyuntikan dengan suhu acuan. Pengoptimuman parameter penyuntikan dan pensinteran yang dilakukan dalam kajian ini telah berjaya meningkatkan ketumpatan sinter padatan serbuk halus yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman gas dalam taburan saiz partikel secara monomodal sehingga ke 99.88 % ketumpatan teori, manakala bagi padatan serbuk halus yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman air dalam taburan saiz partikel yang sama sehingga ke 98.75 % ketumpatan teori. Begitu juga dengan padatan serbuk yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman gas dalam taburan saiz partikel secara bimodal telah berjaya ditingkatkan sehingga ke 99.94 % ketumpatan teori dan padatan serbuk yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman air dalam taburan saiz partikel yang sama sehingga ke 98.66 % ketumpatan teori. Keputusan yang dihasilkan oleh kajian ini telah menghasilkan ketumpatan yang lebih tinggi dari kajian sebelumnya dan ini jelas menunjukkan bahawa pengoptimuman parameter pengacuanan dan pensinteran yang dilakukan dengan kaedah Taguchi telah meningkatkan sifat mekanikal jasad anum serta ketumpatan jasad sinter sehingga menghampiri nilai ketumpatan teori bahan SS316L.
v
INFLUENCE OF SS316L POWDER PARTICLE SIZE AND SHAPE ON METAL INJECTION MOLDING PARAMETERS USING DESIGN OF
EXPERIMENT
ABSTRACT
The Metal Injection Moulding (MIM) process is suitable for producing relatively small and complex components that require high strength and cost viability. This process, carried out in large batches, produces high density, complex and accurate shaped parts. This study attempts to optimise the processing parameters for each stage of the process using the optimisation process based on a Design of Experiment (DOE) technique, the Taguchi Method. The analysis of variance (ANOVA) is performed in order to evaluate the significance of each variable and its contribution to the quality characteristic. The green part quality characteristics such as defect free, higher green strength, green density and the final density after sintering are results obtained from the optimisation process. Water and gas atomised stainless steel powder (SS316L) in mono-modal and bimodal particle size distributions were used in this study. The binder system used is the composite binder consisting of polyethylene (PEG) and polymethyl methacrylate (PMMA). Prior to the injection moulding of the green parts, rheological investigation of the feedstocks was performed in order to obtain the suitable rheological properties before optimising the remaining processing parameter. This study exhibits that the method of metal powder production as well as the particle size distribution influences the processing parameter. The high level of significance of powder loading, mould temperature, holding pressure, interaction between injection pressure and temperature, as well as the interaction between injection pressure and powder loading to the green part quality characteristics at α = 0.01 was demonstrated by the water atomised powder in bimodal particle size distributions. However, for the gas atomised powder, the mould temperature, injection rate as well as the interaction between injection pressure and temperature is significant. In addition, for the water atomised powder with mono-modal particle size distribution, the mould temperature and holding pressure are significant for the fine powder. However, lower significant level, α = 0.025 was obtained for coarse powder where the holding time and the interaction of the injection and mould temperature are the significant parameters. The optimisation of the injection and sintering parameters made in this study has enabled to improve the sintered density of the fine mono-modal gas atomised powder compact to 99.88 % of the theoretical density, while the sintered density of the fine mono-modal water atomised powder compact improved to 98.75 % of the theoretical density. In addition, the sintered density of the gas atomised powder compact in bimodal particle size distribution also improved to 99.94 % of the theoretical density while the water atomised powder compact under the same particle size distribution improved to 98.66 % of the theoretical density. The study results showed a better sintered density as compared to the previous studies and it is demonstrated that the optimisation of the moulding and sintering parameter with the Taguchi Method has enabled to improve the green part’s mechanical properties as well as the sintered density that was close to SS316L theoretical density.
vi
KANDUNGAN
Halaman
PENGAKUAN ii PENGHARGAAN iii ABSTRAK iv ABSTRACT v KANDUNGAN vi SENARAI JADUAL xiv SENARAI ILUSTRASI xxiii SENARAI SIMBOL xxxii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Pengenalan 1 1.2 Permasalahan Kajian 3 1.3 Tujuan Kajian 4 1.4 Skop Kajian 5 1.5 Kepentingan Kajian 6 1.6 Susun atur tesis 7 BAB II KAJIAN KEPUSTAKAAN 2.1 Pengenalan 9 2.2 Bahan Suapan 10
2.2.1 Saiz dan bentuk partikel 11 2.2.2 Bahan pengikat MIM 15
2.2.3 Beban serbuk bagi bahan suapan MIM 21 2.2.4 Penyediaan bahan suapan 25
vii
2.3 Sifat Reologi Bahan Suapan 27 2.3.1 Analisis sifat reologi bahan suapan 29 2.4 Proses dan Parameter Penyuntikan 30 2.5 Proses Penyahikatan 35
2.5.1 Proses penyahikatan terma (pirolisis terma) 35 2.5.2 Proses penyahikatan larutan 39
2.6 Pensinteran 43 2.7 Masalah Proses MIM 51 2.7.1 Kecacatan proses pengacuanan 51
2.7.2 Masalah proses penyahikatan 53 2.7.3 Masalah proses pensinteran 54
2.8 Kesimpulan Bab 55 BAB III METODOLOGI PENYELIDIKAN 3.1 Pengenalan 58 3.2 Bahan Dan Peralatan Eksperimen 58 3.2.1 Bahan 58 3.2.2 Peralatan 65 3.3 Penyediaan Bahan Suapan 69 3.4 Kajian Penggunaan Emulsi PMMA Ke Atas Bahan Suapan 71 3.5 Penilaian Bahan Suapan Berdasarkan Kepada Sifat Reologinya 72 3.6 Kajian Kesan Suhu Penyuntikan Serta Tekanan Penyuntikan 74
Terhadap Kekuatan Dan Ketumpatan Jasad Anum
3.6.1 Penentuan kekuatan bagi jasad anum dan 74 jasad perang MPIF 15
3.6.2 Penentuan ketumpatan jasad anum, jasad perang 75 dan jasad sinter produk metalurgi serbuk MPIF 42
3.7 Pengoptimuman Proses Penyuntikan Dengan Kaedah 76 Rekabentuk Eksperimen Taguchi
viii
3.8 Pengaruh Saiz Serbuk dan Jenis Serbuk Terhadap 85 Proses Penyahikatan Larutan, Proses Pirolisis Terma dan Ketumpatan Jasad Sinter
3.9 Kesimpulan 86 BAB IV KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN:
PENYEDIAAN BAHAN SUAPAN
4.1 Pengenalan 87 4.2 Taburan Saiz Serbuk Logam 87 4.2.1 Bentuk partikel serbuk logam 87 4.2.2 Taburan saiz partikel 88 4.3 Pengaruh Emulsi PMMA Terhadap Bahan Suapan 94
4.3.1 Penyediaan bahan suapan 94 4.3.2 Analisis sifat reologi 96
4.4 Analisis Permeteran Graviti Haba (TGA) Bahan Suapan 99 4.5 Kesimpulan 101 BAB V KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN:
PENILAIAN BAHAN SUAPAN BERDASARKAN KEPADA SIFAT REOLOGI
5.1 Pengenalan 103 5.2 Aspek Kebolehacuan Bahan Suapan Serbuk Pengatoman Gas 104
5.2.1 Pengaruh suhu terhadap bahan suapan 105 5.2.2 Sifat pseudo plastik bahan suapan 107 5.2.3 Kepekaan bahan suapan terhadap perubahan suhu 111 5.2.4 Kebolehacuan 114
5.3 Beban Serbuk, Saiz Dan Bentuk Partikel 116 Terhadap Sifat Reologi Bahan Suapan Monomodal 5.3.1 Kesan beban serbuk, saiz dan bentuk partikel 116
terhadap kelikatan dan kadar ricih bahan suapan 5.3.2 Kesan beban serbuk, saiz dan bentuk partikel 124
terhadap indek tingkahlaku aliran 5.3.3 Kesan beban serbuk, saiz dan bentuk partikel 127
terhadap tenaga pengaktifan
5.4 Taburan Saiz Partikel Bimodal Terhadap Sifat Reologi 130
ix
5.4.1 Kesan taburan saiz partikel bimodal terhadap 131
kelikatan dan kadar ricih bahan suapan 5.4.2 Kesan taburan saiz partikel bimodal terhadap 133
indek tingkahlaku aliran dan tenaga pengaktifan bahan suapan
5.5 Beban Serbuk Terhadap Sifat Reologi Bahan Suapan Bimodal 135
5.5.1 Kesan beban serbuk bahan suapan bimodal terhadap 136 kelikatan dan kadar ricih
5.5.2 Kesan terhadap indek tingkahlaku aliran, 140 tenaga pengaktifan dan indek kebolehacuan
5.6 Kesimpulan 144 BAB VI KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN:
KESAN SUHU PENYUNTIKAN SERTA TEKANAN PENYUNTIKAN TERHADAP KEKUATAN DAN KETUMPATAN JASAD ANUM
6.1 Pengenalan 147 6.2 Kesan Suhu Penyuntikan, Tekanan Penyuntikan Serta 149
Beban Serbuk Terhadap Ciri Kualiti Jasad Anum Serbuk SS316L Pengatoman Gas Bersaiz Kasar dan Halus 6.2.1 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan 149
beban serbuk terhadap kekuatan lentur jasad anum 6.2.2 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan 158
dan beban serbuk terhadap ketumpatan jasad anum
6.3 Kesan Suhu Penyuntikan Terhadap Kualiti Jasad Anum Yang 165 Menggunakan Bahan Suapan Serbuk SS316L Pengatoman Gas Dalam Taburan Bimodal 6.3.1 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan 165
beban serbuk terhadap kekuatan lentur jasad anum 6.3.2 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan 170
beban serbuk terhadap ketumpatan jasad anum
6.4 Kesan Suhu dan Tekanan Terhadap Kualiti Jasad Anum 174 Yang Menggunakan Bahan Suapan Serbuk SS3166L Pengatoman Air Bersaiz Kasar dan Halus 6.4.1 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan 174
dan beban serbuk terhadap ketumpatan jasad anum 6.4.2 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan 181
dan beban serbuk terhadap kekuatan lentur jasad anum
x
6.5 Kesan Suhu Penyuntikan Terhadap Kualiti Jasad Anum Yang 189 Menggunakan Bahan Suapan Serbuk SS316L Pengatoman Air Dalam Taburan Bimodal 6.5.1 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan 189
beban serbuk terhadap ketumpatan jasad anum 6.5.2 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan 193
beban serbuk terhadap kekuatan lentur jasad anum
6.6 Kesan Suhu Penyuntikan Terhadap Taburan Ketumpatan 197 Pada Jasad Anum 6.6.1 Taburan ketumpatan bagi jasad anum serbuk 198
SS316L pengatoman gas 6.6.2 Taburan ketumpatan bagi jasad anum serbuk SS316L 202
pengatoman air
6.7 Kesimpulan 205 BAB VII KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN: PENGOPTIMUMAN PARAMETER PROSES PENYUNTIKAN 7.1 Pengenalan 208 7.2 Pengoptimuman Parameter Proses Penyuntikan Bahan Suapan 208
SS316L, Pengatoman Gas Dalam Taburan Bimodal 7.2.1 Kecacatan jasad anum 208 7.2.2 Kekuatan jasad anum 219 7.2.3 Ketumpatan jasad anum 226 7.2.4 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk 236
pengatoman gas dalam taburan bimodal
7.3 Kesan Saiz Partikel dan Taburan Partikel Terhadap 242 Pengoptimuman Parameter Proses Penyuntikan Bahan Suapan SS316L Pengatoman Air 7.3.1 Kecacatan jasad anum 242 7.3.2 Ketumpatan jasad anum 250 7.3.3 Kekuatan jasad anum 257
7.4 Pengoptimuman Parameter Penyuntikan Menyeluruh 264 Jasad Anum Serbuk Pengatoman Air
7.4.1 Tahap signifikan bagi faktor-faktor yang signifikan 265 7.4.2 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum 266
serbuk halus 7.4.3 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum 268
serbuk kasar
xi
7.4.4 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum 271 dalam taburan serbuk secara bimodal
7.5 Kesimpulan 274 BAB VIII KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN:
PENGARUH SAIZ SERBUK DAN JENIS SERBUK TERHADAP PROSES PENYAHIKATAN LARUTAN DAN PROSES PIROLISIS TERMA
8.1 Pengenalan 275 8.2 Pengaruh Suhu Larutan Ke Atas Tempoh Penyahikatan 275
Larutan
8.3 Pengaruh Taburan Partikel Serbuk dan Jenis Serbuk Terhadap 278 Kadar Penyahikatan Larutan
8.4 Pengaruh Beban Serbuk Ke Atas Tempoh Penyahikatan 283 Larutan
8.5 Analisis Varian Kesan Saiz Partikel dan Jenis Serbuk 286 SS316 L Terhadap Proses Penyahikatan Larutan
8.5.1 Analisis varian (ANOVA) bagi kesan saiz partikel 286
serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air terhadap kadar penyahikatan larutan
8.5.2 Analisis varian (ANOVA) bagi kesan jenis serbuk 287 bagi serbuk SS316L terhadap kadar penyahikatan larutan
8.6 Prestasi Penyahikatan Larutan Menggunakan Kaedah Taguchi 289
8.7 Pembukaan Liang Pada Padatan Untuk Mengeluarkan PEG 296
Semasa Proses Penyahikatan Larutan
8.8 Kekuatan dan Ketumpatan Jasad Perang Selepas Proses 298 Penyahikatan Larutan
8.9 Kajian Prestasi Pirolisis Terma (Penyahikatan Terma) Dengan 304 Kaedah Taguchi
8.10 Kesimpulan 316
xii
BAB IX KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN: KESAN SAIZ SERBUK, JENIS SERBUK DAN PARAMETER PENSINTERAN TERHADAP KETUMPATAN JASAD AKHIR MIM
9.1 Pengenalan 317 9.2 Kesan suhu pensinteran terhadap ketumpatan dan 318
pengecutan jasad akhir 9.3 Analisis varian bagi pengaruh suhu pensinteran terhadap 328
ketumpatan jasad sinter 9.3.1 Pengaruh saiz partikel dan suhu pensinteran 328
terhadap ketumpatan jasad sinter 9.3.2 Pengaruh jenis serbuk dan suhu pensinteran 332
terhadap ketumpatan jasad sinter 9.3.3 Pengaruh taburan partikel secara bimodal dan suhu 334
pensinteran ketumpatan jasad sinter 9.4 Pengoptimuman parameter pensinteran dengan menggunakan 336
kaedah Taguchi 9.4.1 Pengoptimuman parameter pensinteran padatan 338
serbuk pengatoman gas bersaiz halus 9.4.2 Pengoptimuman parameter pensinteran padatan 341
serbuk pengatoman air bersaiz halus 9.4.3 Pengoptimuman parameter pensinteran padatan 345
serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal 9.4.4 Pengoptimuman parameter pensinteran padatan 348
serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
9.5 Kesimpulan 352 BAB X RUMUSAN DAN PENUTUP 10.1 Pengenalan 354 10.2 Rumusan Penemuan 355 10.2.1 Ringkasan penemuan 360 10.3 Cadangan Kajian Lanjutan 361 RUJUKAN 363
xiii
LAMPIRAN A Senarai Penerbitan 376 B Data bagi Analisis Serbuk SS316L 381 C Data Ujian Reologi 391 D Data Eksperimen Saringan 412 E Data Rekabentuk Eksperimen Bagi Proses Penyuntikan 435 F Data Rekabentuk Eksperimen Bagi Proses Penyahikatan 487 G Data Rekabentuk Eksperimen Bagi Proses Pensinteran 503 H Rumusan Parameter Penyuntikan dan Pensinteran Optimum 523
xiv
SENARAI JADUAL
No. Jadual Halaman 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7
3.8 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
Ciri serbuk logam pengatoman gas Ciri serbuk logam pengatoman air Ciri bagi bahan pengikat yang digunakan Kod bahan suapan yang digunakan Faktor yang dikaji serta aras bagi parameternya Kadaran bagi kecacatan jasad anum Darjah kebebasan bagi parameter yang dikaji serta hubungan di antara parameter Tatacara ortogonal L27(3
13) bagi kajian pengoptimuman parameter penyuntikan bahan suapan dalam taburan bimodal Saiz serbuk logam pengatoman gas dalam taburan monomodal Saiz serbuk logam pengatoman air dalam taburan monomodal Saiz serbuk logam pengatoman gas dalam taburan bimodal Saiz serbuk logam pengatoman air dalam taburan bimodal Singkatan bagi nama bahan suapan yang digunakan Sifat reologi bahan suapan yang disediakan dengan emulsi dan serbuk PMMA Singkatan nama-nama bahan suapan Indek tingkahlaku aliran bahan suapan monomodal pada suhu-suhu tertentu
Tenaga pengaktifan bagi bahan suapan, pengatoman gas dalam taburan partikel secara monomodal
Purata indek kebolehacuan bahan suapan monomodal Indek tingkahlaku aliran bahan suapan SS316L pengatoman gas Indek tingkahlaku aliran bahan suapan SS316L pengatoman air
59 59 63 72 79 81 82 83 88 91 92 93 95 98 104 111 114 115 125 126
xv
5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11
Tenaga Pengaktifan bahan suapan SS316L pengatoman gas pada kadar ricih 1000 s-1
Tenaga Pengaktifan bahan suapan SS316L pengatoman air pada kadar ricih 1000 s-1
Kesan taburan partikel serbuk keluli tahan karat terhadap indek tingkahlaku aliran dan tenaga pengaktifan
Kesan beban serbuk bahan suapan bimodal, pengatoman gas terhadap indek tingkahlaku aliran, indek kebolehacuan dan tenaga pengaktifan
Kesan beban serbuk bahan suapan bimodal, pengatoman air terhadap indek tingkahlaku aliran, indek kebolehacuan dan tenaga pengaktifan Parameter penyuntikan yang digunakan dalam kajian ini ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan 16_64
ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan 16_64 dan 16_65
Nisbah isyarat hingar (S/N) kekuatan jasad anum ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan 31_64
ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan 31_64 dan 31_65
ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan 16_64 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan 16_64 dan 16_65
Nisbah isyarat hingar (S/N) ketumpatan jasad anum bagi tekanan penyuntikan dan beban serbuk ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan serbuk bimodal B1_64 dan B1_65
Nisbah isyarat hingar (S/N) kekuatan dan ketumpatan jasad anum bagi beban serbuk bahan suapan bimodal
128 128 135 143 143 148 151 151 155 155 157 161 161 163 169 169
xvi
6.12 6.13 6.14 6.15 6.16 6.17 6.18 6.19 6.20 6.21 6.22 6.23 6.24
ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk bimodal B1_64 dan B1_65 ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62% isipadu
ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62.5% isipadu ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 63.5% isipadu
ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu
ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air yang kasar ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air yang halus
ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62% isipadu ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 63% isipadu ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air yang kasar ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air yang halus ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) pada beban serbuk 63% isipadu
173 175 176 177 179 180 181 183 184 186 188 188 190
xvii
6.25 6.26 6.27 6.28 6.29 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9
ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) pada beban serbuk 63.5% isipadu ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) pada beban serbuk 63% isipadu ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) pada beban serbuk 64% isipadu ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus)
Tatacara ortogonal L27(3)13 yang menunjukkan skor bagi kecacatan jasad anum dan nisbah S/N dikira berdasarkan kepada yang terkecil terbaik Jadual ANOVA yang menunjukkan jumlah kuasa dua, varian, nisbah varian dan peratusan sumbangan parameter yang dikaji terhadap kecacatan jasad anum Perbandingan nisbah varian bagi faktor yang dikaji terhadap nilai F pada aras keyakinan 90% Jadual ANOVA setelah faktor yang tidak signifikan dikumpulkan bagi meminimumkan kecacatan jasad anum serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal Faktor optimum tanpa mengambil kira interaksi Nisbah S/N optimum bagi faktor yang berinteraksi Parameter yang optimum Nisbah S/N optimum, selang keyakinan dan julat prestasi optimum Keputusan eksperimen pengesahan yang menggunakan parameter optimum
191 193 194 195 197 209 210 210 211 214 217 218 218 219
xviii
7.10 7.11 7.12 7.13 7.14 7.15 7.16 7.17 7.18 7.19 7.20 7.21 7.22 7.23 7.24 7.25 7.26 7.27
Tatacara ortogonal L27(3)13 yang menunjukkan kekuatan jasad anum dan nisbah S/N dtentukan berdasarkan kepada yang terbesar terbaik Jadual ANOVA yang menunjukkan jumlah kuasa dua, varian, nisbah varian dan peratusan sumbangan parameter yang dikaji terhadap kekuatan jasad anum Perbandingan nisbah varian bagi faktor yang dikaji terhadap nilai F pada aras keyakinan 90% (aras signifikan =0.1) Jadual ANOVA setelah faktor yang tidak signifikan dikumpulkan Faktor optimum tanpa mengambil kira interaksi Nisbah S/N optimum bagi faktor yang berinteraksi Nisbah S/N optimum, selang keyakinan dan julat prestasi optimum Keputusan eksperimen pengesahan yang menggunakan parameter optimum Tatacara ortogonal L27(3)13 yang menunjukkan ketumpatan jasad anum dan nisbah S/N dikira berdasarkan kepada yang terbesar terbaik Jadual ANOVA yang menunjukkan jumlah kuasa dua, varian, nisbah varian dan peratusan sumbangan parameter yang dikaji terhadap ketumpatan jasad anum Jadual ANOVA setelah dikumpulkan faktor yang mempunyai peratusan sumbangan yang rendah (faktor B) Perbandingan nisbah varian, Fn bagi faktor yang dikaji terhadap nilai F pada aras keyakinan 90% (aras signifikan =0.1) Jadual ANOVA setelah dikumpulkan faktor-faktor yang tidak signifikan dikumpulkan Faktor optimum tanpa mengambil kira interaksi Nisbah S/N optimum bagi faktor yang berinteraksi Parameter optimum setelah mengambilkira interaksi Nisbah S/N optimum, selang keyakinan dan julat prestasi optimum Keputusan eksperimen pengesahan yang menggunakan parameter optimum
220 221 222 223 224 225 226 226 228 229 230 230 232 233 234 235 236 236
xix
7.28 7.29 7.30 7.31 7.32 7.33 7.34 7.35 7.36 7.37 7.38 7.39 7.40 7.41 7.42 7.43 7.44 7.45 7.46
Pengoptimuman parameter penyuntikan menyeluruh Parameter optimum yang memenuhi keperluan ketiga-tiga ciri kualiti yang dikaji Eksperimen pengesahan bagi parameter optimum menyeluruh Nilai tekanan pegangan yang dikenakan bagi setiap ulangan Nisbah S/N bagi kecacatan jasad anum yang dihasilkan serbuk SS316L pengatoman air bersaiz halus, kasar dan bimodal
Jadual ANOVA bagi kecacatan jasad anum serbuk halus Jadual ANOVA bagi kecacatan jasad anum serbuk kasar Jadual ANOVA bagi kecacatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal Julat nisbah S/N bagi prestasi penyuntikan optimum yang meminimumkan kecacatan jasad anum Nisbah S/N bagi ketumpatan jasad anum yang dihasilkan serbuk SS316L pengatoman air bersaiz halus, kasar dan bimodal
Jadual ANOVA bagi ketumpatan jasad anum serbuk halus Jadual ANOVA bagi ketumpatan jasad anum serbuk kasar Jadual ANOVA bagi ketumpatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal
Julat nisbah S/N bagi prestasi penyuntikan optimum yang memaksimumkan kekuatan jasad anum Nisbah S/N bagi kekuatan jasad anum yang dihasilkan serbuk SS316L pengatoman air bersaiz halus, kasar dan bimodal
Jadual ANOVA bagi kekuatan jasad anum serbuk halus
Jadual ANOVA bagi kekuatan jasad anum serbuk kasar Jadual ANOVA bagi kekuatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal
Julat nisbah S/N bagi prestasi penyuntikan optimum yang memaksimumkan kekuatan jasad anum
239 240 241 241 243 244 246 247 250 251 252 253 254 257 258 259 260 261 263
xx
7.47 7.48 7.49 7.50 7.51 7.52 7.53 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7
Tahap signifikan faktor-faktor yang signifikan terhadap keseluruhan ciri kualiti yang dioptimumkan bagi jasad anum pengatoman air Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz halus Prestasi optimum menyeluruh yang memenuhi keperluan ciri kualiti jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz halus beserta keputusan eksperimen pengesahan
Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz kasar
Prestasi optimum menyeluruh yang memenuhi keperluan ciri kualiti jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz kasar beserta keputusan eksperimen pengesahan Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal Prestasi optimum menyeluruh yang memenuhi keperluan ciri kualiti jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal beserta keputusan eksperimen pengesahan
Regrasi bagi pengaruh suhu rendaman terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L halus Regrasi bagi pengaruh taburan serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L Regrasi bagi pengaruh jenis serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bersaiz halus pada suhu rendaman 60oC Regrasi bagi pengaruh jenis serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bersaiz kasar pada suhu rendaman 60oC Regrasi bagi pengaruh jenis serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L dalam taburan bimodal pada suhu rendaman 60oC Regrasi bagi pengaruh beban serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas Analisis varian (ANOVA) bagi kesan saiz partikel serbuk SS316L pengatoman gas terhadap kadar penyahikatan larutan
265 266 267 269 270 272 273 277 280 280 281 282 285 287
xxi
8.8 8.9 8.10 8.11 8.12 8.13 8.14 8.15 8.16 8.17 8.18 8.19 8.20 8.21 8.22 9.1 9.2 9.3
Analisis varian (ANOVA) bagi kesan saiz partikel serbuk SS316L pengatoman air terhadap kadar penyahikatan larutan Analisis varian (ANOVA) bagi kesan jenis serbuk bagi serbuk SS316L bersaiz halus terhadap kadar penyahikatan larutan Analisis varian (ANOVA) bagi kesan jenis serbuk bagi serbuk SS316L bersaiz kasar terhadap kadar penyahikatan larutan Faktor dan aras bagi rekabentuk eksperimen bagi kajian penyahikatan larutan Nisbah isyarat hingar (S/N) Analisis varian (ANOVA) bagi prestasi penyahikatan larutan Keputusan pengoptimuman parameter penyahikatan larutan Rekabentuk eksperimen bagi kajian pirolisis terma Ketumpatan padatan menjalani proses pirolisis terma dan nisbah S/Nnya Parameter optimum bagi proses pirolisis terma padatan serbuk halus pengatoman gas Parameter optimum bagi proses pirolisis terma padatan serbuk halus pengatoman air ANOVA bagi proses pirolisis terma padatan serbuk halus pengatoman gas ANOVA bagi proses pirolisis terma padatan serbuk halus pengatoman air Keputusan akhir pengoptimuman proses pirolisis terma Eksperimen pengesahan bagi menilai prestasi optimum Jadual ANOVA bagi pengaruh saiz partikel serbuk pengatoman gas dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter Jadual ANOVA bagi pengaruh saiz partikel serbuk pengatoman air dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter Jadual ANOVA bagi pengaruh jenis serbuk dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter
287 288 288 290 291 293 295 307 308 310 311 312 313 315 315 329 332 333
xxii
9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11 9.12 9.13 9.14 9.15 9.16 9.17
Jadual ANOVA bagi pengaruh jenis serbuk dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter Faktor dan aras parameter yang digunakan dalam kajian pengoptimuman parameter pensinteran Tatacara ortogonal L9(3)4 dan ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas bersaiz halus bagi setiap eksperimen yang dilakukan ANOVA bagi ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas bersaiz halus Keputusan akhir bagi pengoptimuman proses pensinteran padatan serbuk pengatoman gas halus Tatacara ortogonal L9(3)4 dan ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman air bersaiz halus bagi setiap eksperimen yang dilakukan ANOVA bagi ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman air bersaiz halus Keputusan akhir bagi pengoptimuman proses pensinteran padatan serbuk pengatoman air halus Tatacara ortogonal L9(3)4 dan ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal bagi setiap eksperimen yang dilakukan ANOVA bagi ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal Keputusan akhir bagi pengoptimuman proses pensinteran padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal Tatacara ortogonal L9(3)4 dan ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal bagi setiap eksperimen yang dilakukan ANOVA bagi ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal Keputusan akhir bagi pengoptimuman proses pensinteran padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
335 337 339 340 341 342 344 345 346 347 348 349 351 352
xxiii
SENARAI ILUSTRASI No. Rajah Halaman 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12
Lengkuk pembebanan serbuk yang biasa digunakan bagi adunan serbuk logam dan bahan pengikat Mesin penyuntikan jenis skru salingan Mesin penyuntikan jenis pelocok Model pensinteran dua sfera dengan pencantuman dua partikel semasa pensinteran Proses pensinteran bermula dari padatan berserbuk longgar, seterusnya disinter dalam tiga peringkat. Pada peringkat awal, leher akan mula terbentuk dan porositi masih lagi tinggi, semasa peringkat pertengahan, bijian semakin bercambah dan pengecutan liang berlaku, sebelum ianya tertutup di peringkat akhir pensinteran Mikrograf imbasan elektron serbuk keluli tahan karat pengatoman gas Mikrograf imbasan elektron (SEM) serbuk keluli tahan karat 316L pengatoman air Bahan pengikat yang digunakan dalam kajian ini Mesin pengadun Sigma bilah Z Reometer rerambut Shimadzu CFT-500D Mesin Penyuntikan Acuan Battenfeld BA 250/50 CDC Sampel bar tegangan MPIF 50 Water/oil Bath bagi proses penyahikatan larutan Proses pengadunan bahan suapan serbuk pengatoman gas Bahan suapan MIM yang sedia digunakan bagi proses pengacuan logam Mesin INSTRON 5567 yang menunjukkan ujian lenturan tiga titik dilakukan berpandukan kepada piawaian MPIF 15 Kaedah keapungan Archemedis bagi mengukur ketumpatan padatan berdasarkan kepada piawaian MPIF 42
25 31 32 47 48 61 62 64 65 66 67 67 68 70 71 75 76
xxiv
3.13 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9
Graf linear bagi L27 yang menunjukkan kedudukan parameter-parameter yang dikaji pada lajur masing-masing. Graf ini juga menunjukkan hubungan di antara A, B dan C
Taburan saiz partikel (µm) serbuk logam SS316L pengatoman gas
Taburan saiz partikel (µm) serbuk logam SS316L pengatoman air
Bahan suapan yang telah dihancurkan Kelikatan dan kadar ricih bahan suapan yang dikaji pada suhu 130°C Korelasi kelikatan bahan suapan pada kadar ricih 1000 s-1 dengan suhu
Analisis pemeteran graviti haba (TGA) bagi bahan suapan pow 61 dan emul 61
Kesan suhu terhadap kelikatan dan kadar ricih bagi bahan suapan serbuk SS316, pengatoman gas kasar Kesan suhu terhadap kelikatan dan kadar ricih bagi bahan suapan serbuk SS316L, pengatoman gas halus Kelikatan dan kadar ricih bahan suapan, pengatoman gas pada beban serbuk 64% isipadu Kelikatan dan kadar ricih bahan suapan, pengatoman gas pada beban serbuk 65% isipadu Pergantungan sifat reologi terhadap suhu pada kadar ricih 100 dan 10,000 s-1 Kelikatan bahan suapan pengatoman gas terhadap kadar ricih pada suhu 120°C, 130°C dan 140°C (a) bahan suapan 16_62, dan (b) bahan suapan 31_62 Kelikatan bahan suapan pengatoman gas terhadap kadar ricih pada suhu 120°C, 130°C dan 140°C (a) bahan suapan 16_63, dan (b) bahan suapan 31_63 Kelikatan bahan suapan pengatoman air terhadap kadar ricih pada suhu 130°C, 140°C dan 150°C (a) bahan suapan wf_62, dan (b) bahan suapan wf_62.5 Kelikatan bahan suapan pengatoman air terhadap kadar ricih pada suhu 130°C, 140°C dan 150°C (a) bahan suapan wc_63, dan (b) bahan suapan wc_63.5
84 89 90 96 96 98 100 105 106 108 109 113 118 119 121 122
xxv
5.10 5.11 5.12 5.13 5.14 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10
Kelikatan bahan suapan monomodal (31_64 dan 16_64) dan bimodal dengan taburan serbuk halus sebanyak 70% (A1_64) dan 30% (B1_64) jisim pada beban serbuk 64% isipadu pada suhu 120°C Kelikatan bahan suapan monomodal (31_64 dan 16_64) dan bimodal dengan taburan serbuk halus sebanyak 70% (A1_64) dan 30% (B1_64) jisim pada beban serbuk 64% isipadu pada suhu 130°C Kelikatan bahan suapan monomodal (31_64 dan 16_64) dan bimodal dengan taburan serbuk halus sebanyak 70% (A1_64) dan 30% (B1_64) jisim pada beban serbuk 64% isipadu pada suhu 140°C Kelikatan bahan suapan bimodal, pengatoman gas pada taburan serbuk halus sebanyak 30% jisim pada suhu 120°C, 130°C dan 140°C dengan beban serbuk 64% isipadu dan 65% isipadu Kelikatan bahan suapan bimodal, pengatoman air pada taburan serbuk halus sebanyak 30% jisim pada suhu 130°C, 140°C dan 150°C dengan beban serbuk 63% isipadu, 63.5% isipadu dan 64% isipadu Kekuatan lentur jasad anum yang menggunakan serbuk halus pada tekanan 350 bar Kekuatan lentur jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pada tekanan 350 bar Pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk halus Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk halus Pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk kasar Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk kasar Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pada tekanan 350 bar Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pada tekanan 350 bar Pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk halus Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk halus
132 132 133 138 140 150 152 153 154 157 158 159 159 162 163
xxvi
6.11 6.12 6.13 6.14 6.15 6.16 6.17 6.18 6.19 6.20 6.21 6.22 6.23 6.24 6.25 6.26
Pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk kasar Kekuatan jasad anum dalam taburan serbuk bimodal dengan beban serbuk 64% isipadu dengan tekanan penyuntikan 350 bar Kekuatan jasad anum dalam taburan serbuk bimodal dengan beban serbuk 65% isipadu pada tekanan 350 bar Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) Ketumpatan jasad anum dalam taburan serbuk bimodal dengan beban serbuk 64% isipadu pada tekanan 350 bar Ketumpatan jasad anum dalam taburan serbuk bimodal dengan beban serbuk 65% isipadu pada tekanan 350 bar Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap jasad ketumpatan anum bahan suapan dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62% isipadu Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62.5% isipadu Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 63.5% isipadu Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air yang kasar Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk halus pengatoman air Kekuatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62% isipadu Kekuatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 63% isipadu Kekuatan jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu
164 166 168 169 171 172 173 174 175 177 178 179 180 182 184 185
xxvii
6.27 6.28 6.29 6.30 6.31 6.32 6.33 6.34 6.35 6.36 6.37 6.38 6.39 7.1
Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air yang kasar Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air yang halus Ketumpatan jasad anum dalam taburan partikel secara bimodal (30% jisim serbuk halus) bagi SS316L pengatoman air pada beban serbuk 63% isipadu Ketumpatan jasad anum dalam taburan partikel secara bimodal (30% jisim serbuk halus) bagi SS316L pengatoman air pada beban serbuk 63.5% isipadu Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) Kekuatan jasad anum dalam taburan partikel secara bimodal (30% jisim serbuk halus) bagi SS316L pengatoman air pada beban serbuk 63% isipadu Kekuatan jasad anum dalam taburan partikel secara bimodal (30% jisim serbuk halus) bagi SS316L pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) Sampel bar tegangan yang dihasilkan menunjukkan bahagian 1, 2 dan 3 Taburan ketumpatan pada sampel di bahagian get (1), tengah (2) dan hujung (3) pada jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas Taburan ketumpatan pada sampel serbuk SS316L pengatoman gas yang disuntik pada suhu 140°C Taburan ketumpatan pada sampel di bahagian get (1), tengah (2) dan hujung (3) pada jasad anum SS316L pengatoman air Taburan ketumpatan pada sampel serbuk SS316L pengatoman air yang disuntik pada suhu 160°C Plot kesan utama bagi nisbah isyarat hingar
187 187 189 191 192 193 195 196 198 200 201 204 205 213
xxviii
7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12 7.13 7.14 8.1 8.2 8.3 8.4
(a) Kecacatan garis kimpal kelihatan pada jasad anum yang dihasilkan pada suhu acuan kurang dari 51°C dan (b) garis kimpal tidak kelihatan apabila hasilkan pada suhu acuan 51°C
Keputusan pengoptimuman parameter penyuntikan oleh Murtadhahadi (2006)
Plot interaksi bagi nisbah isyarat hingar (S/N) Plot kesan utama bagi nisbah isyarat hingar Plot interaksi bagi nisbah isyarat hingar (S/N) Plot kesan utama bagi nisbah isyarat hingar (S/N) Plot interaksi bagi nisbah isyarat hingar (S/N) Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi meminimumkan kecacatan jasad anum serbuk halus dan serbuk kasar
Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi meminimumkan kecacatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal bagi serbuk pengatoman air dan pengatoman gas
Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi memaksimumkan ketumpatan jasad anum serbuk halus dan serbuk kasar Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi memaksimumkan ketumpatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal bagi serbuk pengatoman air dan pengatoman gas
Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi memaksimumkan kekuatan jasad anum serbuk halus dan serbuk kasar
Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi memaksimumkan kekuatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal bagi serbuk pengatoman air dan pengatoman gas
Kesan suhu larutan terhadap kadar penyahikatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas halus Kesan suhu larutan terhadap kadar penyahikatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air halus Pengaruh taburan serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas pada suhu larutan 60°C Pengaruh taburan serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air pada suhu larutan 60°C
215 216 217 224 225 233 234 248 249 255 256 262 262 276 277 278 279
xxix
8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 8.11 8.12 8.13 8.14 8.15 8.16 8.17 8.18 8.19 8.20 8.21
Pengaruh jenis serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bersaiz halus pada suhu larutan 60°C Pengaruh jenis serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bersaiz kasar pada suhu larutan 60°C Pengaruh jenis serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bimodal pada suhu larutan 60°C Pengaruh beban serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L halus pengatoman gas pada suhu larutan 60°C Pengaruh beban serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L kasar pengatoman gas pada suhu larutan 60°C Respon bagi nisbah median isyarat hingar (S/N) eksperimen penyahikatan larutan Mikrograf SEM bahagian patah jasad anum Pengurangan bahan pengikat setelah dilakukan proses penyahikatan larutan Kesan suhu larutan terhadap kekuatan jasad perang serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air Pengaruh masa rendaman terhadap kekuatan jasad perang serbuk pengatoman gas Kesan beban serbuk terhadap kekuatan jasad perang serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air Kesan suhu larutan terhadap ketumpatan jasad perang serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air Kesan beban serbuk terhadap ketumpatan jasad perang serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air Pengaruh tempoh rendaman terhadap terhadap ketumpatan jasad perang pengatoman gas Jasad anum dan jasad perang Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) bagi padatan yang telah menjalani proses pirolisis terma. Bahan pengikat tidak lagi kelihatan dalam matrik padatan ini Plot bagi nisbah S/N proses pirolisis terma bagi padatan serbuk halus pengatoman gas
281 282 283 284 285 294 296 298 299 300 301 302 303 303 305 306 309
xxx
8.22 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11
Plot bagi nisbah S/N proses pirolisis terma bagi padatan serbuk halus pengatoman air Ketumpatan jasad sinter bagi padatan serbuk pengatoman gas. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam Ketumpatan jasad sinter bagi padatan serbuk pengatoman air. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) dan struktur mikro padatan serbuk halus yang telah disinter pada suhu 1400°C Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang diambil pada permukaan padatan serbuk halus pengatoman air yang menunjukkan sebahagian serbuk telah melebur apabila disinter pada suhu 1360°C. Ketumpatan sinter: 96.34% ketumpatan teori Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang diambil pada permukaan padatan serbuk halus pengatoman gas yang menunjukkan sebahagian serbuk telah melebur apabila disinter pada suhu 1360°C. Ketumpatan sinter: 99.86% ketumpatan teori Jasad anum, jasad perang dan jasad sinter yang menunjukkan pengecutan padatan Pengecutan jasad sinter bagi padatan serbuk pengatoman gas. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam Pengecutan jasad sinter bagi padatan serbuk pengatoman air. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam Proses penumpatan padatan serbuk pengatoman gas Kesan jenis serbuk ke atas ketumpatan jasad sinter. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam Kesan taburan serbuk bimodal dan jenis serbuk ke atas ketumpatan jasad sinter. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam
310 319 320 323 324 325 326 327 328 331 334 336
xxxi
9.12 9.13
Porositi bagi jasad sinter serbuk halus pengatoman air dan pengatoman gas yang disinter pada suhu 1360°C Porositi bagi jasad sinter serbuk pengatoman air dan pengatoman gas dalam taburan bimodal yang disinter pada suhu 1360°C
343 350
xxxii
SENARAI SIMBOL
Wp pecahan berat serbuk logam Wb pecahan berat bahan pengikat p ketumpatan sebenar serbuk logam b ketumpatan bahan pengikat M ketumpatan adunan bahan suapan Ф beban sebuk Фk beban serbuk kritikal konduktiviti haba (W/m oC) a kemeresapan haba (m2/s) CP kapasiti haba tentu (J/g oC) ketumpatan jasad anum (kg/m3) F pecahan lebihan bahan pengikat boleh larut dalam jasad anum (2.3) Dp pekali resapan bahan pengikat boleh larut L ketebalan spesimen t masa penyahikatan (2.3) W1 jisim kering sampel W2 jisim basah sampel W3 jisim semasa sampel direndam dalam cecair Ww jisim penyangkuk sampel semasa ianya terendam dalam cecair
ketumpatan sampel
ketumpatan air suling T suhu air suling (2.5) Vs peratusan ketumpatan jasad sinter
xxxiii
H kehomogenan adunan t masa pengadunan (3.1) α pemalar dalam persamaan (3.1) C pemalar dalam persamaan (3.1) k pemalar dalam persamaan (3.1) n indeks tingkahlaku aliran E tenaga pengaktifan indek kebolehacuan Q kadar alir bahan suapan t masa pergerakan omboh (3.2)
. kadar ricih D diameter lubang rerambut (3.3) A kelikatan bahan suapan p kelikatan bahan pengikat tegasan ricih n indek dalam persamaan 3.4 A pekali dalam persamaan 3.4 S/N nisbah isyarat hingar y ciri kualiti yang dikaji n bilangan ulangan 3.6 & 3.7 SW taburan lengkuk saiz partikel serbuk S luas permukaan partikel serbuk D diameter partikel serbuk 4.2 K pemalar persamaan (5.2)
xxxiv
R pemalar gas universal Sn Jumlah Kuasa Dua bagi faktor n Se Jumlah Kuasa Dua bagi ralat ST Jumlah Kuasa Dua keseluruhan fn darjah kebebasan vn varian ve ralat bagi varian Fn nisbah varian Pn peratusan sumbangan
'nS jumlah kuasa dua tulen bagi faktor berkenaan
β kebolehlarutan bahan pengikat dalam larutan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 PENGENALAN
Proses Pengacuanan Suntikan Logam (Metal Injection Molding, MIM) adalah proses
pembuatan yang dibangunkan berasaskan kepada teknologi proses metalurgi serbuk
(Powder Metallurgy, PM). Proses sebegini sering digunakan untuk menghasilkan
produk berbentuk kompleks dalam kuantiti yang banyak. Walau bagaimanapun,
terdapat kelemahan dalam proses metalurgi serbuk, di mana selepas ianya dimampat,
produk tersebut akan dikeluarkan dengan cara menolaknya keluar daripada kaviti
acuan. Oleh itu, produk yang mempunyai potongan bawah (undercuts) atau unjuran
pada sudut yang setentang dengan arah tekanan sukar dihasilkan menggunakan kaedah
ini. Kelemahan seperti ini dapat diatasi dengan menggunakan proses MIM.
Teknologi proses MIM ini adalah mirip kepada proses Pengacuanan Suntikan
Plastik di mana, serbuk logam akan diadunkan dengan bahan pengikat yang terdiri
daripada lilin dan/atau bahan termoplastik bagi menghasilkan bahan suapan yang
boleh disuntik dengan menggunakan mesin penyuntikan yang sama dengan proses
pengacuanan suntikan plastik. Bahan suapan yang berbentuk granul ini akan
dimasukkan ke dalam mesin penyuntikan acuan dan kemudiannya ianya akan disuntik
bagi menghasilkan padatan yang dikenali sebagai jasad anum. Bagi menghasilkan
produk, jasad anum tersebut akan melalui proses seterusnya iaitu proses penyahikatan
dan proses pensinteran.
Proses penyahikatan adalah proses yang penting di mana bahan pengikat akan
dikeluarkan daripada padatan tersebut sebelum ianya disinter bagi mencantum
2
partikel-partikel serbuk agar padatan tersebut mempunyai ketumpatan akhir
(ketumpatan sinter) yang hampir dengan ketumpatan teori bahan tersebut (ketumpatan
bahan padu) dan, setanding dengan komponen yang dihasilkan dengan proses-proses
pembentukan lain seperti pengacuan logam dan tuangan leburan; pemesinan; padatan
isostatik sejuk; dan tuangan gelinciran (German & Bose 1997; Turker & Karatas
2004).
Kebiasaannya, proses MIM ini menggunakan serbuk halus pengatoman gas
yang bersaiz purata, D50 di sekitar 12 m dalam taburan partikel secara monomodal
(German & Bose 1997). Bentuk partikel serbuk ini yang berbentuk sfera dan sekata
akan membolehkan beban serbuk yang lebih tinggi digunakan pada bahan suapan
(Muhamad Hussain Ismail et al. 2005; Yimin et al. 2007) dan akan menjamin
penghasilan jasad sinter yang mempunyai ketumpatan yang terbaik dengan jumlah
pengecutan yang sedikit. Selain dari itu, tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan
yang diperlukan untuk menghasilkan jasad anum adalah lebih rendah disebabkan oleh
kelikatan bahan suapan serbuk ini yang rendah (German & Bose 1997; Murtadhahadi
2006).
Bagaimanapun, penggunaan serbuk halus pengatoman gas sepenuhnya untuk
menghasilkan produk dengan proses ini adalah kurang ekonomik. Ini disebabkan oleh
kos bagi serbuk halus yang lebih mahal berbanding serbuk kasar. Oleh itu penggunaan
serbuk dalam taburan partikel secara bimodal diharapkan dapat mengurangkan kos
bagi bahan suapan ini. Selain dari itu juga kehadiran serbuk halus dalam matrik serbuk
kasar akan dapat mengurangkan kelikatan bahan suapan dan seterusnya akan
memudahkan proses pengacuanan dijalankan, di samping dapat meningkatkan
ketumpatan dan mengurangkan jumlah pengecutan jasad sinter.
Selain dari serbuk pengatoman gas, kajian ini akan turut menggunakan serbuk
pengatoman air sebagai bahan suapan disebabkan oleh kos bagi serbuk pengatoman
air yang lebih murah berbanding serbuk pengatoman gas. Bagaimanapun, penggunaan
serbuk pengatoman air ini masih lagi baru dalam industri MIM disebabkan oleh
kelemahan serbuk ini seperti dijelaskan dalam bahagian selanjutnya.
3
1.2 PERMASALAHAN KAJIAN
Walaupun serbuk logam halus yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman gas adalah
mahal, ianya telah menjadi pilihan industri MIM sejak sekian lama (Dihoru et al.
2000; Arnhold et al. 2001; Chitwood 2001). Ini disebabkan oleh ketumpatan jasad
akhirnya yang tinggi dengan pengecutannya yang sedikit berbanding padatan serbuk
pengatoman air. Selain itu, proses pengacuanan bagi bahan suapan serbuk pengatoman
gas adalah lebih mudah disebabkan oleh kelikatan bahan suapannya yang rendah.
Kelikatan bahan suapan adalah merujuk kepada kelikatan adunan bahan pengikat
dengan serbuk logam.
Masalah seperti pengumpalan, kelikatan bahan suapan yang tinggi, tempoh
penyahikatan yang panjang, pengecutan jasad sinter yang besar menyebabkan serbuk
pengatoman air kurang mendapat sambutan industri sebagai bahan suapan MIM
(German & Bose 1997). Selain itu juga, kandungan oksigen pada partikel serbuk
pengatoman air adalah lebih tinggi berbanding serbuk pengatoman gas (Suri et al.
2005). Kandungan oksigen yang tinggi ini akan menyebabkan partikel serbuk
pengatoman air lebih cepat teroksida berbanding serbuk pengatoman gas.
Kandungan bahan pengikat yang lebih banyak pada bahan suapan serbuk kasar
akan memudahkan proses pengacuanan terutamanya bagi serbuk pengatoman air.
Bagaimanapun, masalah seperti pemisahan bahan pengikat daripada matrik bahan
suapan akan berlaku dan ini akan menjejaskan prestasi jasad anum tersebut dalam
proses-proses selanjutnya seperti proses penyahikatan ataupun proses pensinteran
(Shu & Hwang 2004). Ini akan mengakibatkan padatan tersebut sukar untuk
mengekalkan bentuknya selepas proses penyahikatan dan pensinteran (Zauner et al.
2002, 2004). Taburan partikel serbuk secara bimodal akan dapat mengurangkan
masalah pemisahan bahan pengikat daripada matrik bahan suapan ini dan seterusnya
membantu mengurangkan jumlah pengecutan padatan dalam proses penyahikatan dan
pensinteran (German 1992; German & Bulger 1992a, 1992b). Kehadiran serbuk halus
dalam matrik serbuk kasar secara teorinya akan mengurangkan pengecutan jasad
sinter (Dihoru et al. 2000). Bagaimanapun penggunaan serbuk halus dalam taburan
partikel secara bimodal masih kurang berjaya disebabkan oleh peningkatan tegasan di
4
antara partikel serbuk semasa proses pensinteran (German & Bulger 1992a, 1992b;
Ravi et al. 1999).
Sehubungan dengan itu, satu kajian yang terperinci perlu dilakukan terhadap
serbuk pengatoman air agar ianya dapat digunakan sepertimana serbuk pengatoman
gas dalam industri MIM. Prestasi pengacuanan bagi serbuk pengatoman air ini akan
dapat ditingkatkan sekiranya sifat reologinya dikaji dengan lebih terperinci di samping
dilakukan pengoptimuman terhadap parameter penyuntikannya. Bagi mengurangkan
kandungan oksigen pada padatan serbuk pengatoman air, suhu pensinteran perlu
ditingkatkan (Suri et al. 2005). Namun, dengan wujudnya serbuk pengatoman air yang
mengandungi kandungan oksigen yang rendah serta berbentuk hampir menyamai
serbuk pengatoman gas (Tanaka & Nakabayashi 1998; Johan & Alf 1999; Orban
2004) telah menjadi motivasi kepada penyelidikan ini untuk menggunakan serbuk
logam yang berharga murah ini. Bagaimanapun, bagi maksimumkan ketumpatan jasad
sinter yang dihasilkan, pengoptimuman terhadap parameter proses yang menyeluruh
perlu dilakukan, bermula dari proses penyuntikan, hinggalah ke proses pensinteran.
Taburan saiz partikel serbuk secara bimodal dipercayai akan dapat meningkatkan
prestasi pengacuanan serbuk pengatoman air. Ini kerana partikel serbuk halus yang
berada di celah-celah serbuk kasar akan mengurangkan liang-liang yang wujud di
antara partikel serbuk tersebut selain bertindak sebagai alas bagi memudahkan proses
penyuntikan bahan suapan tersebut ke dalam acuan. Selain dari itu, ianya akan
mengurangkan pengecutan jasad sinter padatan tersebut. Kajian ini memberikan
penekanan kepada kesan saiz partikel serbuk SS316L pengatoman air terhadap
parameter pemprosesan MIM. Bagaimanapun, serbuk SS316L pengatoman gas juga
digunakan sebagai perbandingan dengan parameter pemprosesan serbuk pengatoman
air.
1.3 TUJUAN KAJIAN
Berdasarkan kepada permasalahan yang dibincangkan dalam bahagian sebelum ini,
tujuan kajian ini adalah seperti berikut:
1. Mengoptimumkan parameter penyuntikan berdasarkan kepada ciri kualiti
berikut iaitu: bebas kecacatan; memaksimumkan kekuatan dan ketumpatan
5
jasad anum. Seterusnya, parameter penyuntikan optimum menyeluruh yang
memenuhi ketiga-tiga ciri kualiti tadi akan digunakan bagi tujuan kajian yang
ke (2) dan ke (3).
2. Mendapatkan ketumpatan jasad sinter yang terbaik dengan menggunakan
padatan yang dihasilkan dengan menggunakan parameter yang telah
dioptimumkan oleh (1).
3. Mengoptimumkan parameter pensinteran dengan menggunakan kaedah DOE
berdasarkan kepada ketumpatan jasad sinter sebagai ciri kualiti. Selain dari itu,
pengaruh serta aras signifikan,α parameter pensinteran terhadap ketumpatan
jasad sinter akan dikaji dengan analisis varian (ANOVA).
4. Mengkaji kesan saiz serta bentuk partikel serbuk SS316L terhadap proses
penyahikatan larutan serta proses pirolisis terma.
5. Mengkaji kesan saiz serta bentuk partikel serbuk SS316L terhadap sifat reologi
bahan suapan yang digunakan. Sifat reologi ini penting kerana sifat ini akan
mempengaruhi prestasi jasad anum serta jasad sinter yang dihasilkan.
1.4 SKOP KAJIAN
Kajian ini akan menggunakan serbuk SS316L bersaiz halus dan kasar yang dihasilkan
secara kaedah pengatoman gas dan pengatoman air. Bahan suapan yang digunakan
dalam kajian ini adalah adunan serbuk SS316L dalam taburan partikel secara
monomodal dan bimodal yang terdiri daripada 30% jisim serbuk halus akan
diadunkan dengan bahan pengikat yang terdiri daripada 73% jisim polietilena glikol
(PEG) dan 25% jisim polimetilmetakrilate (PMMA) serta 2% asid sterik (agen
pembasah). Padatan yang dihasilkan akan disinter dalam persekitaran vakum tinggi.
Kajian ini menumpukan kepada pengoptimuman parameter penyuntikan bagi
menghasilkan jasad sinter yang berketumpatan tinggi. Peringkat awal kajian adalah
meliputi penyediaan bahan suapan serta kajian ke atas sifat reologi bahan suapan.
Penelitian sifat reologi ini akan dilakukan terhadap kedua-dua jenis serbuk logam
(pengatoman gas dan pengatoman air) dalam taburan partikel monomodal dan
bimodal pada beban serbuk yang berbeza. Indek tingkahlaku aliran, n; tenaga
pengaktifan, E; dan indek kebolehacuan, akan diperolehi daripada penelitian reologi
6
ini dan ianya bertujuan untuk menilai kesesuaian bahan suapan yang disediakan
kerana ini merupakan aspek terpenting dan akan mempengaruhi kualiti produk yang
dihasilkan melalui proses MIM (German & Bose 1997).
Seterusnya, kesan parameter penyuntikan seperti suhu dan tekanan
penyuntikan akan dikaji. Prestasi bagi faktor-faktor tersebut terhadap ciri kualiti jasad
anum seperti ketumpatan dan kekuatan jasad anum akan dibincangkan. Kajian ini
merupakan eksperimen awalan bagi menilai pengaruh faktor tersebut terhadap ciri
kualiti jasad anum dalam kajian ini. Ini penting bagi melihat aras signifikan (α) faktor-
faktor tersebut sebelum parameternya dioptimumkan dengan menggunakan kaedah
DOE.
Prestasi penyahikatan bagi jasad-jasad anum yang dihasilkan dengan
menggunakan parameter penyuntikan optimum akan dikaji. Kadar penguraian PEG,
kekuatan dan ketumpatan jasad perang yang telah dinyahikatan larutan akan dikaji
bagi kesemua padatan tersebut. Seterusnya, parameter penyahikatan tersebut akan
dioptimumkan dengan menggunakan kaedah DOE.
Parameter-parameter yang telah dioptimumkan sebelum ini akan digunakan
bagi menyediakan padatan bagi tujuan kajian parameter pensinteran. Parameter proses
bagi menghasilkan jasad sinter yang mempunyai kepadatan terbaik (melebihi 95%
ketumpatan teori bahan) akan dikaji dan faktor-faktornya adalah:- kesan suhu
pensinteran, tempoh pensinteran, kadar pemanasan dan kadar penyejukan. Pengaruh
faktor-faktor tersebut terhadap ketumpatan jasad akhir akan diperolehi dan akhirnya
parameter pensinteran yang optimum akan dihasilkan daripada kajian ini.
1.5 KEPENTINGAN KAJIAN
Kajian ini adalah sangat penting kepada industri yang menggunakan proses MIM
kerana dalam era persaingan global sekarang, kos pembuatan menjadi kekangan
utama kepada industri pembuatan. Penggunaan serbuk pengatoman air yang murah
akan dapat menjimatkan kos bagi menghasilkan produk dengan proses MIM.
Seterusnya pengunaan serbuk dalam taburan partikel secara bimodal akan
7
mengurangkan pengecutan serta meningkatkan ketumpatan jasad sinter berbanding
sekiranya serbuk kasar dalam taburan monomodal digunakan (German & Bose 1997).
Ini kerana beban serbuk yang lebih tinggi dapat dicapai oleh bahan suapan yang
menggunakan serbuk dalam taburan partikel secara bimodal. Selain dari itu, taburan
partikel secara bimodal akan lebih memudahkan proses penyuntikan terutama bagi
bahan suapan serbuk pengatoman air bersaiz halus.
Parameter proses MIM yang telah dioptimumkan secara kaedah rekabentuk
eksperimen yang memenuhi keperluan ciri kualiti padatan MIM telah dihasilkan oleh
kajian ini. Parameter proses yang dihasilkan berdasarkan kepada aras keyakinan
melebihi 90% serta telah disahkan oleh eksperimen pengesahan diharapkan dapat
membantu industri MIM untuk menghasilkan padatan dengan parameter proses yang
lebih dipercayai. Selain itu juga, ANOVA yang dihasilkan oleh kajian ini telah dapat
membezakan di antara pembolehubah (faktor) yang penting dan kurang penting
berdasarkan kepada aras signifikannya (α) masing-masing terhadap ciri kualiti padatan
MIM yang dikaji.
1.6 SUSUN ATUR TESIS
Kandingan tesis ini secara keseluruhannya berjumlah 10 Bab. Pengenalan ringkas
kepada kajian yang dijalankan diterangkan dalam Bab I. Bab II membentangkan
kajian kepustakaan yang berkaitan dengan tajuk penyelidikan di mana, ianya lebih
tertumpu kepada penyediaan bahan suapan, sifat reologi bahan suapan, parameter
penyuntikan, penyahikatan, pensinteran dan kecacatan padatan yang terhasil pada
setiap peringkat proses dalam MIM. Bab III pula memperincikan kaedah penyelidikan
yang dijalankan, manakala keputusan dan perbincangan bagi kajian ini dibahaskan
dalam Bab IV hingga Bab IX.
Bab IV membincangkan keputusan penyediaan bahan suapan yang digunakan
dalam kajian ini. Selain dari itu, kajian awal terhadap sifat serbuk logam yang
digunakan juga dibincangkan dalam bab ini. Kajian sifat reologi bagi bahan suapan ini
diperincikan dengan jelas dalam Bab V. Bab ini akan menjelaskan sifat-sifat reologi
yang ada pada bahan-bahan suapan tersebut dan seterusnya membuat penilaian
8
prestasinya dalam aspek kesesuaian sebagai bahan suapan MIM di samping membuat
jangkaan mengenai kecacatan yang mungkin berlaku ke atas padatan dihasilkan
berdasarkan kepada sifat reologinya.
Bab VI pula membincangkan mengenai eksperimen saringan yang dilakukan
bagi proses pengacuan bahan-bahan suapan tersebut. Eksperimen saringan ini penting
sebagai penilaian awal prestasi pengacuan bahan-bahan suapan tersebut serta menilai
signikasi faktor-faktor seperti tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap
penghasilan jasad anum.
Bab VII adalah kemuncak kajian ini, di mana parameter pengacuan bagi
bahan-bahan suapan tersebut akan dioptimumkan dalam bab ini. Signikasi faktor-
faktor yang mempengaruhi parameter pengacuan bahan-bahan suapan tersebut akan
dibahaskan dengan ANOVA.
Bab VIII akan menilai prestasi penyahikatan bagi padatan bahan-bahan suapan
tersebut. Pada peringkat awal bab ini, kesan perbezaan saiz serta bentuk serbuk
SS316L yang digunakan bagi bahan-bahan suapan tersebut terhadap penguraian PEG
semasa penyahikatan larutan serta prestasi jasad perang akan dibincangkan.
Seterusnya, parameter penyahikatan tersebut akan dioptimumkan dengan
menggunakan kaedah seperti Bab VII.
Bab IX akan membincangkan mengenai kesan parameter pensinteran terhadap
ketumpatan dan pengecutan padatan tersebut. Kesan saiz partikel dan bentuk partikel
serbuk SS316L yang digunakan terhadap ketumpatan jasad sinter yang disinter pada
suhu yang berbeza-beza akan dibahaskan bagi melihat kesesuaian bahan suapan dan
parameter yang telah dioptimumkan sebelum ini bagi menghasilkan jasad sinter yang
berketumpatan tinggi. Akhir sekali, bagi mendapatkan parameter proses pensinteran
yang tepat untuk menghasilkan jasad sinter yang berketumpatan tinggi,
pengoptimuman parameter pensinteran akan dibahaskan dalam tesis ini. Kesimpulan
serta cadangan bagi kajian ini dipersembahkan dalam Bab X.
BAB II
KAJIAN KEPUSTAKAAN
2.1 PENGENALAN
Proses Pengacuanan Suntikan Logam (Metal Injection Molding, MIM) adalah proses
yang masih baru sebagai proses pembuatan komersial. Proses yang telah dipatenkan
oleh River (1976) ini merupakan proses yang ekonomikal bagi menghasilkan produk
berbentuk kompleks dengan ketepatan tinggi pada kadar pengeluaran yang tinggi
tanpa memerlukan sebarang proses pemesinan (River 1976; Anwar et al. 1995a;
Westcot et al. 2003; Eroglu et al. 2005; Krauss et al. 2007).
Proses MIM bermula dengan pemilihan serbuk logam dan bahan pengikat.
Lazimnya serbuk logam yang digunakan adalah serbuk halus berbentuk sfera dengan
saiz partikel di antara 0.1 – 20 µm, bertujuan untuk memudahkan proses penumpatan
jasad sinter (German & Bose 1997; Yoshikawa & Ohmori 2001; Orban 2004).
Prosedur asas bagi penyediaan bahan suapan MIM ini bermula dengan mengadun
serbuk logam tersebut dengan bahan pengikat. Bahan pengikat dan serbuk logam
dalam nisbah adunan yang tertentu akan diadun dalam mesin pencampur sebelum
ianya dibentuk menjadi granul yang dikenali sebagai bahan suapan. Seterusnya, bahan
suapan ini akan disuntik ke dalam acuan dengan menggunakan mesin penyuntikan
yang mirip seperti digunakan dalam industri pembuatan barangan plastik. Hasil yang
dikeluarkan daripada acuan ini dikenali sebagai jasad anum (green body). Seterusnya
jasad anum tersebut akan melalui proses penyahikatan (debinding) untuk menguraikan
bahan pengikat daripada jasad anum sebelum ianya disinter bagi memperolehi sifat
kebolehgunaannya. Proses ini boleh dilakukan dengan dua kaedah iaitu dengan
menggunakan larutan ataupun haba.
10
Bab ini akan menerangkan mengenai hasil kajian pustaka dalam bidang
Pengacuanan Suntikan Logam. Ianya akan bermula daripada kajian-kajian mengenai
bahan suapan, bahan pengikat dan sifat reologinya, parameter proses penyuntikan,
proses penyahikatan, pensinteran, dan kecacatan jasad anum serta jasad akhir yang
dihasilkan proses ini.
2.2 BAHAN SUAPAN
Adunan serbuk logam dengan bahan pengikat yang digunakan proses ini dikenali
sebagai bahan suapan (feedstock). Terdapat lima faktor yang mempengaruhi sifat-sifat
bahan suapan disenaraikan oleh German dan Bose (1997) iaitu:
i. ciri-ciri serbuk logam
ii. komposisi bahan pengikat
iii. nisbah serbuk dan bahan pengikat
iv. kaedah pengadunan
v. teknik pengranulan
Selain daripada faktor-faktor di atas, aspek kehomogenan bahan suapan adalah
penting bagi memudahkan proses pengacuan dan kawalan dimensi akhir produk
(German 2004). Bahan suapan yang homogen bermaksud serbuk logam yang
digunakan disaluti sepenuhnya oleh bahan pengikat. Sekiranya bahan suapan yang
tidak homogen digunakan, masalah seperti lompang dan gumpalan akan berlaku
dalam adunan bahan suapan dan ini akan menghasilkan kecacatan pada jasad anum
yang dihasilkan, malah taburan bahan pengikat yang tidak sekata dalam matrik serbuk
logam ini akan mengakibatkan berlakunya masalah pengecutan yang tidak seragam
serta keretakan semasa proses penyahikatan dan pensinteran. Gumpalan didefinisikan
sebagai kegagalan partikel serbuk untuk bercampur dengan bahan pengikat
disebabkan oleh perbezaan sifat fizikal atau mekanikal. Faktor-faktor seperti saiz
partikel, jisim, ketumpatan, tekstur permukaan, daya tarikan antara partikel dan
sebagainya boleh menjadi punca kepada masalah gumpalan partikel serbuk. Masalah
gumpalan serbuk logam ini dijelaskan dengan lebih terperinci oleh Kulkarni et al.
(2006). Selain dari itu, Suri et al. (2003) dalam kajiannya terhadap kesan teknik
pengadunan dan ciri partikel serbuk ke atas sifat reologi serta penyerakan gumpalan
11
bahan suapan MIM berasaskan serbuk tungsten mendapati serbuk logam yang
bergumpalan akan menghasilkan padatan yang berketumpatan rendah dan mempunyai
kelikatan yang tinggi. Masalah gumpalan ini dapat dikurangkan sekiranya mesin
pengadun ricihan tinggi digunakan. Selain dari itu juga, suhu pengadunan boleh
mengurangkan masalah gumpalan bahan suapan. Bagaimanapun, suhu pengadunan
yang tinggi akan menyebabkan masalah pemisahan serbuk/ bahan pengikat dan
adunan yang tidak homogen. Ini kerana adunan yang tidak homogen mengandungi
rejim gumpalan, yang akan bertindak untuk melebarkan taburan saiz partikel dan
kesannya merendahkan kelikatan bahan suapan (Supati et al. 2000).
2.2.1 Saiz dan bentuk partikel
Proses MIM bermula dengan menggunakan serbuk halus yang bersaiz, D50 yang
kurang dari 20 µm (German & Bose 1997). Serbuk halus mempunyai sifat
kebolehsinteran yang lebih baik serta mudah untuk disuntik tetapi lebih mahal. Serbuk
halus yang mempunyai luas permukaan bersentuhan di antara partikel yang lebih luas
juga menghasilkan geseran antara partikel yang lebih tinggi akan menghasilkan jasad
perang (padatan setelah dinyahikatan) yang lebih kuat dan akan mengurangkan
kemungkinan jasad anum tersebut membengkok atau berubah bentuk semasa proses
penyahikatan dan pensinteran. Bagaimanapun, sekiranya serbuk logam yang terlalu
halus digunakan, masalah pengumpalan serbuk logam yang berlaku semasa proses
pengadunan akan menyukarkan proses pengadunan dan menyukarkan untuk
mendapatkan ketumpatan jasad sinter yang tinggi, serta taburan ketumpatan pada
padatan yang tidak sekata. Masalah pengumpalan serbuk logam dalam bahan suapan
ini menyebabkan serbuk logam hanya tertumpu kepada bahagian tertentu dalam
adunan sahaja, manakala bahagian lain dalam adunan tersebut adalah bahan pengikat.
Ini dikaitkan dengan masalah ketidakhomogenan bahan suapan. Kajian oleh
Muhammad Hussain Ismail (2002) yang mengadunkan serbuk besi karbonil CIP-S-
1641 bersaiz 4 µm dengan bahan pengikat Hastamont EK 583, mendapati bahawa
pengadunan bahan suapannya pada beban serbuk 60% isipadu tidak dapat dilakukan
walaupun ianya berada di bawah tahap beban serbuk kritikal (69.62% isipadu). Ini
disebabkan oleh masalah penggumpalan serbuk logam berlaku kerana serbuk logam
yang digunakan terlalu halus. Proses pengadunan berjaya dilakukan apabila beban
12
serbuknya diturunkan ke 58% isipadu. Pengadunan bahan suapan pada beban serbuk
60% isipadu tidak dapat dilakukan sehingga tempoh pengadunan ditingkatkan ke tiga
jam. Penggumpalan serbuk logam ini boleh dileraikan dengan menggunakan
pengadun ricihan tinggi tetapi mungkin akan menyebabkan serbuk logam tersebut
teroksida (Hartwig et al. 1998).
Pembangunan bahan suapan dari jenis serbuk logam bersaiz halus (100-500
nm) serta bahan pengikatnya yang sesuai telah dikaji oleh Merz et al. (2002). Hasil
kajiannya menunjukkan bahawa bahan suapan ini mempunyai kelikatan yang lebih
rendah dengan gred isian yang tinggi. Ini akan mengurangkan kadar pengecutan
semasa proses pensinteran. Penggunaan serbuk kasar akan menyukarkan penghasilan
jasad sinter berketumpatan tinggi disebabkan oleh liang-liang yang terhasil adalah
besar tetapi, harga serbuk kasar ini adalah lebih murah berbanding serbuk halus.
Masalah sukar untuk mendapatkan ketumpatan sinter yang tinggi menjadi penghalang
bagi industri yang menggunakan serbuk bersaiz kasar (Newkirk et al. 2004). Masalah
ini telah menjadi penghalang penggunaan serbuk kasar dalam proses ini.
Walau bagaimanapun, sejak akhir-akhir ini telah ada kajian yang mengkaji
mengenai proses MIM yang menggunakan serbuk kasar. Penyediaan bahan suapan
aloi telah dilaporkan oleh Chitwood (2001) yang menggunakan serbuk logam pra aloi
T316L yang bersaiz 16, 22, 31 m dan 17-4 PH bersaiz 22 dan 31 m. Proses
penyahikatan dan pensinteran bagi jasad anum ini dilakukan dalam atmosfera gas
hidrogen. Partikel serbuk logam berbentuk sfera yang selalunya dihasilkan melalui
kaedah pengatoman gas (Karatas & Saritas 2001) dapat menghasilkan ketumpatan
padatan yang maksimum, menunjukkan sifat kebolehacuan yang baik dan kelikatan
bahan suapan yang rendah. Ini adalah sifat bahan suapan MIM yang dikehendaki,
tetapi jasad anum yang menggunakan partikel serbuk berbentuk sfera ini akan sukar
mengekalkan bentuknya semasa proses penyahikatan.
Serbuk logam pengatoman air yang berbentuk tidak sekata akan
mengurangkan ketumpatan padatan yang dihasilkan. Walaupun serbuk ini akan dapat
mengekalkan bentuk padatannya semasa proses penyahikatan disebabkan oleh ikatan
mekanikal sesama partikel serbuk tersebut, bentuk partikel yang tidak sekata ini akan
13
menghasilkan rintangan yang tinggi terhadap aliran bahan suapan semasa proses
pengacuan (German & Hens 1992). Bagaimanapun, penggunaan serbuk logam
pengatoman air ini adalah ekonomikal dengan pengekalan bentuknya yang lebih baik
setelah melalui proses penyahikatan dan pensinteran. Bagaimanapun, kelemahan
penggunaan serbuk yang berbentuk tidak sekata ini adalah nilai beban serbuknya yang
rendah dan ketumpatan jasad sinter, serta sifat mekanikal yang lemah (Gülsoy et al.
2007). Penumpatan yang tinggi dialami oleh serbuk pengatoman gas berbanding
serbuk pengatoman air adalah disebabkan oleh luas permukaan partikel serbuk yang
bersentuhan adalah lebih tinggi (Suri et al. 2005). Bagaimanapun dalam aspek sifat
reologi, Karatas dan Saritas (2001) mendapati sekiranya kedua-dua jenis serbuk keluli
tahan karat 316L pengatoman air dan pengatoman gas ini dicampurkan, sifat
reologinya dapat ditingkatkan dan akan memudahkan proses pengacuan. Ini
disebabkan oleh bentuk partikel serbuk pengatoman gas telah bertindak sebagai alas
untuk memudahkan pengaliran bahan suapan secara keseluruhannya semasa proses
penyuntikan.
Pada masa yang sama, kajian oleh Suri et al. (2005) dan Ryan et al. (2005)
mendapati serbuk SS316L pengatoman air yang berbentuk tidak sekata ini boleh
disinter sehingga 97% ketumpatan teori manakala serbuk SS316L pengatoman gas
yang berbentuk sekata pula boleh disinter sehingga 99% ketumpatan teori. Beban
serbuk yang digunakan bagi kajian tersebut adalah 53% isipadu dan 65% isipadu
masing-masing bagi serbuk pengatoman air dan pengatoman gas. Kajian mereka juga
mendapati bahawa spesimen serbuk pengatoman air akan lebih mengecut berbanding
spesimen serbuk pengatoman gas. Keadaan ini boleh dijangkakan lebih awal
berdasarkan kepada ketumpatan jasad anum yang rendah, berpunca daripada
pemadatan serbuk tersebut yang lemah yang disebabkan oleh bentuk partikelnya yang
tidak sekata. Analisis mikrostruktur bagi sampel yang telah dilindap kejut selepas
dipra-sinter serta spesimen yang telah disinter, menunjukkan keliangan dan saiz liang
pada sempadan bijian padatan pengatoman gas semakin berkurangan dengan masa
pada suhu pensinteran 1350°C, manakala keliangan dan saiz liang pada sempadan
bijian padatan pengatoman air pula didapati semakin meningkat, dan keadaan ini telah
mengehadkan kemampuan padatan serbuk pengatoman air untuk mencapai
ketumpatan jasad sinter sepenuhnya. Bagaimanapun, kajian ini akan membuat kajian
14
yang lebih lanjut bagi meningkatkan nilai ketumpatan sinter padatan yang
menggunakan serbuk seperti di atas dengan mengoptimumkan parameter proses
penyuntikan serta parameter proses pensinteran.
Heaney et al. (2004a) telah mengkaji mengenai kesan serbuk keluli tahan karat
SS316L pengatoman gas (berbentuk sfera) dan pengatoman air (berbentuk tidak
sekata) terhadap perubahan dimensi jasad anum setelah ianya disinter. Secara
umumnya, kajian beliau mendapati bahawa padatan yang dihasilkan dengan serbuk
pengatoman air kurang mengalami perubahan dimensi berbanding padatan serbuk
pengatoman gas. Selanjutnya, kajian beliau mendapati bahawa dimensi padatan
serbuk pengatoman air ini lebih stabil disebabkan oleh bentuk partikel serbuk tersebut
yang tidak seragam telah memegang partikel serbuk pengatoman air.
Selanjutnya kajian oleh Gülsoy et al. (2007) ke atas struktur mikro dan sifat
mekanikal padatan serbuk keluli tahan karat 17-4 PH pengatoman gas dan
pengatoman air yang dihasilkan dengan kaedah MIM, mendapati padatan serbuk
pengatoman gas pada beban serbuk 62.5% isipadu boleh disinter sehingga mencapai
98.7% ketumpatan teori, manakala padatan serbuk pengatoman air yang berbeban
serbuk 55% isipadu dapat mencapai sehingga 97.08% ketumpatan teori apabila
disinter pada suhu 1350°C selama sejam dalam atmosfera H2. Kajian mereka juga
mendapati bahawa jumlah liang dalam padatan yang dihasilkan oleh kedua-dua jenis
serbuk tersebut semakin berkurangan dan δ-ferit semakin meningkat apabila suhu
pensinteran ditingkatkan. Kajian tersebut juga mendapati sifat mekanikal padatan
serbuk pengatoman gas adalah lebih tinggi berbanding padatan serbuk pengatoman
air.
Penilaian ke atas serbuk keluli tahan karat 17-4PH dan 316L yang dihasilkan
dengan kaedah pengatoman air yang dilakukan oleh Arnhold et al. (2001) mendapati
serbuk pengatoman air yang berbentuk tidak sekata ini dapat menghasilkan produk
tanpa menghasilkan sebarang kecacatan fizikal. Bagaimanapun mereka mencadangkan
agar aspek ekonomikal penggunaan serbuk pengatoman air ini dikaji dengan lebih
terperinci dan dibandingkan dengan produk yang dihasilkan dengan kaedah
pengatoman gas.
15
2.2.2 Bahan pengikat MIM
Bahan pengikat adalah kenderaan sementara untuk membawa serbuk logam ke dalam
kaviti acuan dan seterusnya membentuk jasad anum yang dikehendaki berpandukan
kepada bentuk acuan yang digunakan. Terdapat banyak bahan pengikat komersial
serta bahan pengikat yang dipaten digunakan sebagai bahan pengikat MIM.
Bagaimanapun, maklumat terperinci bahan-bahan pengikat tersebut tidak didedahkan.
Anwar dan Davies (2007) ada membincangkan mengenai prestasi beberapa bahan
pengikat yang popular dalam kertas kerjanya, selain daripada tingkahlaku
pengadunan, pengacuan dan penyahikatan bahan-bahan pengikat berkenaan.
Kebanyakan bahan pengikat yang terdiri daripada berbagai komponen yang
mengandungi komponen utama yang akan menentukan sifat asas bahan pengikat
tersebut, serta beberapa jenis bahan pengubahsuai (modifier) lain yang ditambah ke
dalam bahan pengikat tersebut untuk disesuaikan dengan penggunaannya. Peranan
utama bahan pengikat adalah untuk menghasilkan aliran yang diperlukan bagi
membentuk jasad teracu. Selepas proses pengacuan, bahan pengikat akan memegang
partikel serbuk tersebut pada kedudukannya sehinggalah ianya dikeluarkan semasa
proses penyahikatan dan proses pensinteran.
Atribut bagi bahan pengikat yang ideal terbahagi kepada kategori seperti
berikut (German & Bose 1997):
a. Ciri aliran
i. Kelikatan dibawah 10 Pa.s pada suhu pengacuan
ii. Perubahan kelikatan yang rendah apabila berlaku perubahan suhu
semasa proses pengacuan
iii. Kelikatan yang cepat berubah semasa proses penyejukan
iv. Kuat dan tegar selepas disejukkan
v. Molekul yang kecil untuk membolehkan ianya berada di celah
partikel logam serta lompang semasa mengalir
vi. Orientasi aliran yang minimum
b. Interaksi dengan serbuk logam
i. Sudut sentuhan yang rendah
16
ii. Kerekatan terhadap serbuk logam
iii. Pasif secara kimia, walaupun semasa tegasan dan suhu tinggi
iv. Stabil secara terma semasa proses pengadunan dan pengacuan
c. Ciri penyahikatan
i. Terdiri daripada berbagai komponen dengan ciri-ciri yang berbeza
ii. Tidak menghakis, tidak toksik
iii. Kandungan abu yang rendah dan kandungan metalik rendah
iv. Suhu penguraian lebih tinggi dari suhu penyuntikan dan suhu
pengadunan
v. Boleh terurai di bawah suhu pensinteran
vi. Boleh dikeluarkan sepenuhnya disebabkan serbuk logam telah
memperolehi ketegapan strukturnya
d. Ciri proses pembuatan
i. Murah dan mudah diperolehi
ii. Selamat dan mesra alam
iii. Tahan lama, tidak mudah resap air serta elemen yang boleh
merosakkannya
iv. Boleh dikitar semula
v. Sifat pelinciran yang tinggi
vi. Kuat dan anjal
vii. Konduktiviti terma yang baik
viii. Pekali pengembangan terma yang rendah
ix. Mudah larut
x. Rantaian kimia yang pendek, tanpa orientasi
Terdapat berbagai jenis bahan pengikat yang terdapat dalam industri MIM.
Kesesuaian bahan-bahan pengikat yang terdapat di pasaran adalah bergantung kepada
ciri serbuk logam yang digunakan dan teknik penyahikatan yang bakal digunakan.
Secara umumnya, terdapat lima kategori bahan pengikat yang sering digunakan
seperti berikut:
i. Bahan pengikat jenis termoplastik
ii. Bahan pengikat jenis termoset
iii. Sistem bahan pengikat yang berasaskan air
17
iv. Sistem bahan pengikat yang berasaskan gelatin
v. Bahan pengikat jenis bukan organik
Keperluan utama bahan pengikat adalah untuk membenarkan partikel serbuk
logam mengalir memasuki kaviti acuan. Adalah penting untuk sesuatu bahan pengikat
itu dapat membasahi permukaan partikel serbuk logam untuk memudahkan proses
pencampuran dan pengacuan, maka berbagai jenis bahan kimia mungkin digunakan
untuk mengubah tingkahlaku pembasahan bahan pengikat tersebut. Agen penganding
antara-permukaan (interfacial coupling agent) dapat meningkatkan pembasahan bahan
pengikat kepada partikel serbuk logam. Bahan-bahan ini termasuklah titanates,
silanes, phosphates dan sterates. Kebanyakan agen pengaktif permukaan yang
berkesan akan mengurangkan kelikatan adunan dan akan meningkatkan kandungan
pepejal adunan tersebut dengan menghasilkan tautan di antara permukaan serbuk
logam dengan bahan pengikat. Ini penting agar adunan bahan suapan tersebut
memenuhi kriteria reologi bahan suapan MIM dan dapat menghasil padatan yang
bebas dari sebarang kecacatan. Penggunaan asid sterik yang dapat mengurangkan
kelikatan bahan suapan telah dibukti oleh penyelidik-penyelidik lain seperti Wenjea et
al. (1999) Mohd Afian Omar (1999, 2001) dan Li et al. (2007). Kajian oleh
Chuankrerkkul et al. (2004) telah mencadangkan agar komposisi asid sterik bagi
adunan bahan suapan yang menggunakan serbuk lebih halus ditingkatkan. Ini
disebabkan oleh luas permukaan bersentuhan di antara partikel serbuk yang lebih
halus ini adalah lebih luas dan lebih banyak permukaan partikel serbuk yang perlu
dibasahi dengan bahan pengikat agar geseran di antara partikel dapat dikurangkan
semasa proses penyuntikan.
Mohd Afian Omar (1999, 2001) mendapati bahawa jasad anum yang
kandungan asid steriknya ditingkatkan lebih dari 2% jisim menjadi semakin lembut
dan anjal serta mudah membengkok apabila ianya dikeluarkan dari acuan, kecuali
setelah ianya dibiarkan sejuk lebih lama bagi menguatkan jasad anum tersebut.
Bagaimanapun, keadaan ini dapat diperbaiki sekiranya PEG yang mempunyai berat
molekul yang lebih tinggi digunakan. Selanjutnya, keputusan ujian reologi yang
dilakukan oleh Li et al. (2007) juga bersetuju dengan dapatan Mohd Afian Omar
(1999). Kelikatan bahan suapan Li et al. (2007) semakin berkurangan apabila
18
kandungan asid sterik ditingkatkan. Ujian pembasahan bagi bahan suapan keluli tahan
karat 17-4PH yang dicampur dengan asid sterik juga dilakukan oleh Li et al. (2007)
dan mendapati bahawa penambahan asid sterik dari 2% jisim ke 8% jisim akan
mengurangkan sudut pembasahan bahan suapan tersebut, begitu juga dengan beban
serbuk kritikalnya yang semakin meningkat apabila kandungan asid sterik
ditingkatkan.
Dalam kajian lain, Omar et al. (2001) mendapati bahawa pengurangan PMMA
dalam bahan suapan akan dapat merendahkan suhu penyuntikan bahan suapan serta
mengurangkan tempoh penyahikatan terma tetapi, pengurangan PMMA ini akan dapat
mempercepatkan proses pengeluaran PEG semasa proses penyahikatan larutan.
Bagaimanapun, pengurangan PMMA ini akan mengurangkan kekuatan jasad anum
serta jasad perang disebabkan oleh PMMA yang bertindak sebagai bahan pengikat
tulang belakang telah berkurangan. Selain daripada itu juga, beliau mendapati bahawa
tempoh yang lebih lama diperlukan sebelum jasad anum tersebut dapat dikeluarkan
daripada acuan. Akan tetapi, kajian beliau mendapati sekiranya kandungan PMMA
ditingkatkan, ketumpatan jasad sinter serta kekuatannya akan bertambah.
Spur dan Merz (1995) telah mengkaji bahan pengikat bagi serbuk alumina.
Mereka mengkaji empat belas jenis bahan pengikat bagi proses suntikan serbuk
alumina dengan isipadu serbuk sebanyak 60 peratus daripada keseluruhan isipadu
adunan. Bagi menentukan fungsi bahan pengikat yang dikaji, komponennya yang
berbeza-beza telah diubah secara sistematik. Agen pembasah adalah sangat penting
dalam kes ini. Ianya telah terbukti cenderung mengehadkan komponen polimer
kepada hanya 30 peratus jisim daripada keseluruhan jisim bahan pengikat bagi
menghasilkan kebolehaliran yang mencukupi. Mereka juga mendapati bahawa
mekanisma penurunan komponen polimer memberikan pengaruh utama kepada kualiti
produk.
Li et al. (2003a) telah memperkenalkan bahan pengikat baru bagi proses MIM.
Bahan pengikat yang dibangunkan ini adalah adunan lilin, minyak dan polietilena bagi
mengikat serbuk nikel dan besi karbonil. Minyak dicampurkan ke dalam sebatian lilin
dan polietilena bagi memudahkan proses penyahikatan. Selain daripada
19
membangunkan bahan pengikat baru, mereka juga mengkaji mengenai aspek
pengitaran semula bahan pengikat ini.
Weil et al. (2006) telah mengkaji jenis bahan pengikat terkini yang sesuai
digunakan dengan serbuk logam titanium dan logam-logam reaktif seperti zirkonium,
niobium, tungsten dan molibdenum. Kajiannya telah berjaya membangunkan sistem
bahan pengikat beraroma MIM bagi logam-logam tersebut. Naptalena sebagai bahan
pengikat utama, dan asid sterik sebagai bahan pengikat kedua serta etilena vinil asitat
(EVA) digunakan sebagai bahan penambah didapati sesuai digunakan dengan nisbah
pembebanan serbuk logam titanium yang bersaiz purata 7.7 m ialah 65% isipadu.
Kajian analisis TGA dan kajian pengeringan vakum mendapati bahawa naptalena
boleh dinyahikatan dengan mudah serta meninggalkan sedikit EVA sebagai polimer
tulang belakang.
Setasuwon et al. (2008) telah memformulasikan tiga jenis bahan pengikat
berasaskan minyak/lilin bagi menghasilkan bahan suapan keluli tahan karat bagi
proses MIM ini. Bahan pengikat tersebut disediakan dengan mengadunkan polietelena
berketumpatan rendah dengan lilin parafin, asid sterik dan minyak kelapa sawit gred
makanan. Kesesuaian serbuk logam dan bahan pengikat ini telah diteliti dengan
mengkaji sifat kebolehlembapan komponen bahan pengikat tersebut terhadap plat
keluli tahan karat 316L. Kajian beliau mendapati tempoh penyahikatan selama 19 jam
diperlukan untuk menyahikatan bahan pengikat ini daripada sampel, meskipun kos
bahan pengikat dan prosesnya adalah murah tetapi tempoh penyahikatan yang
diperlukan adalah agak lama.
Bahan pengikat yang digunakan dalam kajian ini adalah bahan pengikat
komposit PEG/PMMA yang telah dibangunkan oleh Cao et al. (1992). Kajian-kajian
selanjutnya telah disambung oleh Mohd Afian Omar (1999) bagi menyelesaikan
masalah pembengkakan dan pemisahan bahan pengikat yang telah dialami oleh Anwar
et al. (1995b, 1995c, 1996). PEG dipilih memandangkan sifatnya yang mudah larut
dalam air di samping ianya stabil dan mempunyai sifat pelinciran yang baik.
Walaupun PEG sukar untuk teroksida dalam udara dan akan terurai pada suhu
melebihi 200°C, bahan ini adalah tidak bertoksid. PMMA adalah bahan armofus dan
20
ianya akan mengurangkan pengecutan jasad anum serta suhu penguraiannya adalah
melebihi 170°C. Bagaimanapun, menurut Anwar et al. (1995a) sekiranya PEG
bermolekul rendah digunakan, aliran bahan suapan semasa proses pengacuan dapat
ditingkatkan. Ini menunjukkan kehadirannya dapat mengurangkan kelikatan bahan
suapan lebur, tetapi jasad anum yang dihasilkan adalah lembut dan mudah bengkok
semasa dikeluarkan daripada acuan, kecuali sekiranya dibiarkan sejuk dalam jangka
masa yang lama dalam acuan sebelum ianya dikeluarkan. Sekiranya PEG bermolekul
tinggi digunakan, jasad anum yang lebih keras dihasilkan dan ianya dapat dikeluarkan
daripada acuan dengan lebih cepat, tanpa menyebabkan jasad anum tersebut bengkok
semasa dikeluarkan dari acuan.
Penggunaan stearin sawit sebagai bahan pengikat MIM telah dipelopori oleh
Alfian Hamsi (1998) dan Iriany (2002). Disebabkan oleh sifat reologinya yang baik
serta kos penghasilannya yang sangat murah, bahan pengikat ini telah menarik minat
pengkaji-pengkaji lain dan kajian ke atas bahan pengikat ini telah dikembangkan lagi
oleh Istikamah Subuki et al. (2005, 2006), Mohd Afian Omar dan Istikamah Subuki
(2007), Ismail et al. (2007). Bahan pengikat yang berasaskan stearin sawit yang
dibangunkan oleh Alfian Hamsi (1998) dan Iriany (2002) terdiri daripada stearin sawit
yang diadunkan dengan polietilena dan polipropilena pada komposisi yang pelbagai.
Bahan polimer polietilena dan polipropilena tersebut bertindak sebagai bahan pengikat
tulang belakang (primer) manakala stearin sawit sebagai bahan pengikat boleh larut
(sekunder) yang akan dinyahikatan sebelum proses pirolisis terma dilakukan. Mereka
mendapati bahawa bahan suapan tersebut menunjukkan sifat reologi bahan suapan
MIM yang baik dengan nilai indek tingkahlaku alirannya di antara 0.3 hingga 0.5,
menunjukkan bahan suapan ini mempunyai sifat pseudoplastik. Selain daripada itu
juga, kelikatan bahan suapan tersebut adalah kurang dari 1000 Pa.s manakala kadar
ricihnya di antara 100 hingga 10,000 s-1. Selain dari itu, nilai tenaga pengaktifan
bahan suapan ini juga adalah rendah, iaitu ianya kurang bergantung kepada perubahan
suhu. Bahan suapan ini menunjukkan sifat aliran yang stabil apabila kandungan
maksimum stearin sawit dalam bahan pengikat tidak melebih 45% jisim. Bahan
suapan MIM yang baik hendaklah mempunyai nilai tenaga pengaktifan yang rendah
(kurang bergantung terhadap perubahan suhu) dan indeks tingkahlaku aliran yang
rendah iaitu pergantungan yang kuat terhadap kadar ricih (Bilovol et al. 2003). Ini
21
penting agar bahan suapan tersebut tidak mengalami perubahan kelikatan yang ketara
apabila berlaku perubahan suhu secara tiba-tiba semasa mengalir dari tong
penyuntikan ke kaviti acuan tetapi kelikatannya menjadi lebih rendah apabila tekanan
penyuntikan ditingkatkan.
2.2.3 Beban serbuk bagi bahan suapan MIM
Nisbah serbuk logam terhadap bahan pengikat amat mempengaruhi kejayaan atau
kegagalan proses-proses selanjutnya dalam proses MIM. Oleh itu, adalah penting
untuk mengoptimumkan komposisi adunan tersebut. Terlalu sedikit bahan pengikat
akan menyebabkan kelikatan bahan suapan yang melampau dan menyukarkan proses
pengacuanan. Pada masa yang sama pula, penggunaan bahan pengikat yang
berlebihan adalah satu pembaziran kerana ianya akan memanjangkan proses
penyahikatan di samping menyebabkan dimensi jasad sinter yang dihasilkan mengecut
semasa proses pensinteran. Selain itu juga, bahan pengikat yang berlebihan akan
terpisah daripada matrik serbuk logam dan ini menjadi punca kepada masalah
ketidakhomogenan dalam padatan semasa proses pengacuan. Ini menyebabkan
padatan yang dihasilkan gagal mengekalkan bentuknya semasa proses penyahikatan,
disebabkan oleh taburan partikel serbuk logam yang tidak sekata dalam padatan.
Bahan suapan MIM yang unggul ialah bahan suapan yang permukaan partikel
serbuknya saling bersentuhan di antara satu sama lain dan tiada ruang-ruang kosong
dalam bahan suapan tersebut (German & Cornwall 1997; German & Bose 1997;
Mohd Afian Omar 1999).
Beban serbuk bahan suapan adalah merujuk kepada nisbah di antara isipadu
serbuk logam dengan bahan pengikat yang digunakan. German dan Bose (1997)
mengesyorkan beban serbuk optimum bagi bahan suapan MIM adalah sebanyak 2 –
5% isipadu lebih rendah dari beban serbuk kritikal serbuk logam tersebut. Beban
serbuk kritikal adalah bergantung kepada bahan serbuk logam serta bahan pengikat,
saiz partikel serbuk serta bentuknya, interaksi di antara serbuk logam dengan bahan
pengikat, dan suhu adunan (Shengjie et al. 2006).
22
Pengukuran beban serbuk kritikal boleh dilakukan dengan menambah asid
oleat ke dalam reometer kilasan yang berisi serbuk logam (Reddy et al. 1996; Li et al.
2003a) dan nilai daya kilas tertinggi dicapai pada satu julat masa tertentu,
menunjukkan beban serbuk kritikal telah dicapai. Semasa pengukuran daya kilas
dilakukan, daya kilas didapati menjadi semakin berkurangan apabila lebih banyak asid
oleat ditambah. Asid oleat akan menyelaputi serbuk logam dan bertindak sebagai
pelincir bagi mengurangkan geseran di antara serbuk logam dan pengacau.
Kaedah seperti ini juga digunakan oleh Hens dan German (1993) bagi
menentukan beban serbuk logam superaloi berasaskan nikel IN718 dengan bahan
pengikat polietilena glikol (PEG). Pada mulanya 60% isipadu serbuk IN718
diadunkan dengan PEG dan dikacau bagi mengukur daya kilasnya. Daya kilas
direkodkan agak tinggi pada mulanya dan seterusnya menurun dan malar. Nilai daya
kilas ini menjadi malar setelah adunan tersebut homogen. Seterusnya isipadu serbuk
logam tersebut ditambah lagi kepada 62%, 64%, 66% dan akhirnya 68% isipadu.
Apabila peratusan serbuk logam telah ditingkatkan kepada 68% isipadu, nilai daya
kilas pada mulanya meningkat tetapi menurun setelah adunan tersebut menjadi
homogen. Ini menunjukkan bahawa tahap beban serbuk kritikal telah dicapai. Hens
dan German (1993) mendapati nilai beban serbuk kritikal bagi keluli tahan karat ialah
67% isipadu. Walau bagaimanapun nilai beban serbuk kritikal ini juga bergantung
kepada jenis bahan pengikat yang digunakan serta kandungan agen pembasah
(surfactant) yang terdapat dalam bahan suapan tersebut. Li et al. (2007) mendapati
beban serbuk yang lebih tinggi boleh diperolehi sekiranya komposisi asid sterik
ditingkatkan dalam bahan suapan tersebut. Hens dan German (1993) mendapati nilai
beban serbuk kritikal bagi serbuk IN718 boleh meningkat kepada 71% isipadu apabila
bahan pengikat campuran polipropilena, lilin parafin dan asid sterik digunakan.
Sebaliknya apabila bahan pengikat campuran minyak sawit, polietelena dan asid sterik
digunakan, nilai beban serbuk kritikalnya ialah 70% isipadu. Jasad anum yang
dihasilkan dengan beban serbuk yang menghampiri beban serbuk kritikal amatlah
diharapkan. Ini kerana padatan yang dihasilkan dengan bahan suapan yang beban
serbuknya hampir dengan beban serbuk kritikal akan lebih tinggi ketumpatannya serta
pengecutan jasad sinter dapat dikurangkan.
23
Reddy et al. (1996) menggunakan reometer kilasan model Brabender PL-2000-
3 yang dipasang bekas pengadun W 50 E dan bilah beroda bagi menentukan beban
serbuk kritikal. Pada mulanya, nilai daya kilas reometer kilasan ditentukurkan bagi
julat halaju putaran (di antara 50 dan 100 p.s.m). Sebanyak 50 ml serbuk logam telah
digunakan. Sebahagian daripada serbuk logam tersebut telah dicampurkan ke dalam
bekas pengadun dan 5 ml minyak linseed telah ditambah. Selepas diadunkan selama
lima minit, serbuk logam yang selebihnya akan dimasukkan dan pengadunan
diteruskan. Semasa ujikaji, minyak ditambahkan ke dalam bekas pencampur sama ada
secara berterusan atau dengan sedikit demi sedikit dengan menggunakan buret. Nilai
daya kilas telah direkodkan dengan berterusan terhadap fungsi masa dengan
menggunakan sistem penyimpan data berkomputer. Ujikajinya telah dihentikan sebaik
saja nilai daya kilas telah mencapai nilai puncak dan seterusnya susut. Nilai puncak
bagi daya kilas yang direkodkan ini adalah nilai beban serbuk kritikal bagi serbuk
logam yang digunakan.
Kaedah penentuan beban serbuk kritikal yang dipelopori oleh Reddy et al.
(1996) ini telah diperbaiki kaedahnya oleh Muhammad Hussain Ismail (2002) dan
Iriany (2002), di mana minyak linseed telah ditukar kepada asid oleat. Muhammad
Hussain Ismail (2002) telah berjaya menentukan beban serbuk kritikal serbuk besi
karbonil CIP-S-1641, manakala Iriany (2002) pula menentukan beban serbuk keluli
tahan karat 316L dengan menggunakan kaedah ini. Bagaimanapun, mereka tidak
melaporkan sebarang kajian yang membandingkan ketepatan kaedah yang telah
diperbaharui ini dengan kaedah asal yang dipelopori oleh Reddy et al. (1996). Dalam
kajian oleh Agote et al. (2001), beliau mendapati terdapat pergantungan yang jelas
nilai beban serbuk kritikal terhadap saiz D50 dan taburan saiz serbuk, SW. Semakin
kasar serbuk logam tersebut, semakin tinggi nilai beban serbuk kritikalnya. Begitu
juga dengan taburan saiz serbuk, bagi serbuk logam yang mempunyai taburan saiz
serbuk yang lebar (SW yang kecil nilainya) maka beban serbuk kritikal serbuk tersebut
juga adalah tinggi.
Nilai pembebanan serbuk, Ф yang sesuai adalah berdasarkan kepada
persamaan berikut (German & Bose 1997):
24
Ф=Wp ρp
Wp ρp+Wb ρb⁄ (2.1)
Nilai pembebanan serbuk boleh juga dikira dengan menggunakan persamaan pecahan
berat seperti berikut:
Wp=ρpФ
ρpФ+ρb 1-Ф (2.2)
Nilai ketumpatan serbuk yang digunakan bagi persamaan di atas adalah
ketumpatan pycnometer yang mengambil kira rongga-rongga yang wujud di antara
partikel serbuk logam semasa ianya dipadatkan (Muhammad Hussain Ismail 2002).
Hubungan di antara ketumpatan adunan bahan suapan terhadap peratusan beban
serbuk secara teori dan eksperimen ditunjukkan di Rajah 2.1. Beban serbuk kritikal
yang ditunjukkan oleh rajah tersebut adalah merujuk kepada keadaan di mana, zarah-
zarah serbuk logam tersusun padat dan semua ruangan di antara serbuk logam
dianggap terisi dengan bahan pengikat (German & Bose 1997; Herranz et al. 2005).
Shengjie et al. (2006) menggunakan kaedah seperti ditunjukkan oleh Rajah 2.1 ini
bagi menentukan beban serbuk kritikal bahan seramik.
Beban serbuk optimum amat diperlukan kerana kelikatannya yang rendah
berbanding beban serbuk kritikal akan memudahkan aliran bahan suapan semasa
proses pengacuan. Ini disebabkan oleh kesemua zarah serbuk logam telah disaluti
dengan bahan pengikat (Muhammad Hussain Ismail 2002). Secara teori, ketumpatan
adunan tersebut, M adalah berkadar terus dengan pecahan isipadu jisim seperti
ditunjukkan oleh persamaan berikut (German & Bose 1997):
Ф 1 Ф (2.3)
25
Rajah 2.1 Lengkuk pembebanan serbuk yang biasa digunakan bagi adunan serbuk logam dan bahan pengikat
Sumber: German & Bose 1997
2.2.4 Penyediaan bahan suapan
Penyediaan bahan suapan adalah proses pengadunan serbuk logam dengan bahan
pengikat dalam mesin pencampur. Setelah diadunkan, adunan ini akan disemperitkan
daripada mesin pengadun dalam bentuk palet yang akan digunakan sebagai bahan
suapan bagi proses MIM (Tsai & Chen 1995; German & Bose 1997). Bagaimanapun,
penyelidik-penyelidik seperti Muhammad Hussain Ismail (2002), Iriany (2002) dan
Murtadhahadi (2006) menggunakan mesin pengadun Sigma bilah Z bagi mengadun
bahan suapan.
Dalam kajian yang dijalankan oleh Mohd Afian Omar (2004), teknik
penyediaan bahan suapan MIM yang dikenali sebagai kaedah pencampuran kering
bagi bahan suapan keluli tahan karat 316L dengan polimetilmetakrilate (PMMA) dan
polietilena glikol (PEG) sebagai bahan pengikat telah diperkenalkan. PMMA jenis
komersial berjenama Elvacite bersaiz 100 µm dan serbuk PMMA yang dihasilkan
daripada proses pengeringan emulsi yang dikisar serta diayak sehingga ke saiz serbuk
53 µm telah digunakan. Bahan-bahan tersebut telah dicampur dalam mesin pengadun
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Pecahan isipadu berat
Ket
um
pat
an
Ad
un
an
Ketumpatan pycnometer serbuk
Ketumpatan ketuk serbuk
Beban serbuk kritikal
Ketumpatan pycnometer bahan pengikat
Teori Kiraan
26
Sigma bilah Z selama 2 jam pada suhu 120°C. Bahan suapan tersebut kemudiannya
dimasukkan ke dalam tong penyuntikan mesin suntikan acuan jenis omboh dan bahan
suapan yang disemperit keluar dipotong-potong sepanjang 5 mm. Ini bertujuan untuk
meningkatkan kehomogenan bahan suapan tersebut. Bahan suapan yang telah
dipotong-potong tadi dimasukkan kembali ke dalam tong penyuntikan bagi proses
pengacuan suntikan logam bagi menghasilkan jasad anum. Ketumpatan jasad sinter
yang diperolehi dari bahan suapan yang dihasilkan secara kaedah pencampuran kering
ini adalah sehingga 97% ketumpatan teori. Ketumpatan sinter yang diperolehi ini
adalah menghampiri nilai ketumpatan sinter padatan yang dihasilkan dengan
menggunakan bahan suapan yang disediakan dengan kaedah pencampuran basah.
Beliau mencadangkan agar tempoh pengadunan ditingkatkan dan partikel serbuk
PMMA yang lebih halus digunakan.
Penghasilan bahan suapan yang homogen dan bebas dari masalah pemisahan
serbuk logam/ bahan pengikat atau pengasingan partikel serbuk adalah penting.
Kualiti bahan suapan semasa ianya diadunkan bergantung kepada banyak faktor
seperti tempoh pengadunan, suhu pengadunan, turutan penambahan bahan-bahan yang
digunakan dalam bahan suapan, saiz serta bentuk partikel, formulasi bahan pengikat,
kadar ricih dan beban serbuk (Supati et al. 2000).
Bagi menentukan suhu pengadunan bahan suapan yang sesuai, suhu
pengadunan bahan suapan yang sesuai hendaklah berada lebih tinggi dari takat lebur
bahan pengikat yang paling rendah suhu leburnya tetapi tidak melebihi dari suhu
penguraian bahan pengikat primer (Liu et al. 2005). Selanjutnya, untuk mengkaji
kehomogenan bahan suapan, analisis permeteran graviti haba (thermogravimetric
analysis, TGA) boleh digunakan (Anwar et al. 1995a; Liu et al. 2005; Fu et al. 2005).
Sekiranya plot TGA yang diperolehi adalah saling menyamai di antara satu dengan
lain, ini menunjukkan bahawa bahan suapan tersebut adalah homogenus iaitu
kandungan serbuk logam serta bahan pengikat pada setiap bahagian dalam bahan
suapan tersebut adalah sekata.
Bagi meningkatkan kehomogenan bahan suapan, mesin pengadun ricihan
tinggi boleh digunakan bagi menggiling sebahagian daripada bahan pengikat kepada
27
bentuk yang lebih halus sebelum mengadunkannya semula dengan menggunakan
pengadun sesondol skru berkembar (Roetenberg et al. 1992; Hens dan German 1993).
Proses pengadunan dengan menggunakan sesondol skru berkembar dapat
memperbaiki kehomogenan bahan suapan, seterusnnya bahan suapan tersebut akan
dibentukkan kepada bentuk palet yang berdiameter 1.5 mm dan 3 mm panjang. Suri et
al. (2004) mendapati bahawa kestabilan aliran bahan suapan dapat ditingkatkan
dengan menggunakan pengadun ricihan tinggi dan ianya akan menghasilkan bahan
suapan yang homogen.
Pembolehubah yang mempengaruhi kehomogenan adunan bahan suapan
terbahagi kepada tiga kategori iaitu: pembolehubah serbuk logam; bahan pengikat dan
perkakasan. Pembolehubah serbuk logam adalah terdiri daripada ketumpatan partikel,
taburan saiz, bentuk dan sifat kimia permukaannya. Peningkatan ketumpatan partikel
dan pengecilan saiz partikel, akan meningkatkan kelikatan adunan bahan suapan. Sifat
kimia permukaan partikel seperti kehadiran lapisan oksida akan menentukan interaksi
elektrostatik seterusnya akan mempengaruhi sifat reologi adunan tersebut. Sifat bahan
pengikat adalah meliputi kelikatan dan sifat kelembapannya. Beberapa komponen
bahan pengikat digunakan bagi memudahkan proses penyahikatan. Bahan-bahan
pengikat terdiri daripada campuran bahan pengikat utama yang mempunyai takat lebur
yang lebih rendah berbanding bahan pengikat kedua yang mempunyai takat lebur
yang lebih tinggi daripada bahan pengikat utama tadi. Seterusnya bahan pelembut dan
bahan penyerak juga diperlukan untuk menambahbaik sifat bahan pengikat tersebut.
Komponen-komponen ini adalah amat penting dalam menentukan kelikatan bahan
pengikat dan tingkahlaku pembasahannya (Raman et al. 1993; German & Bose 1997).
2.3 SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN
Kajian sifat reologi bahan suapan akan mengkaji mengenai keanjalan, sifat plastik
serta aliran likat polimer dalam bahan suapan yang digunakan. Tujuan utama penilaian
sifat reologi bahan suapan ini adalah untuk mengelak dari berlakunya keadaan yang
menyebabkan masalah ketidakstabilan aliran bahan suapan, tidak kira ianya
disebabkan oleh sifat bahan pengikat, suhu pengacuan, beban serbuk, kadar ricih atau
28
rekabentuk perkakasan yang digunakan. Penilaian sifat reologi bahan suapan ini juga
adalah salah satu alat kawalan kualiti bagi proses MIM.
Pengisian bahan suapan lebur di dalam kaviti acuan adalah bergantung kepada
aliran likat bahan suapan tersebut. Sifat terpenting bagi aliran bahan suapan lebur
tersebut adalah kelikatannya yang berkaitan dengan tegasan ricih serta kadar ricih.
Kelikatan bahan suapan yang tinggi akan menyukarkan proses pengacuan (Karatas et
al. 2004; Turker & Karatas 2004) dan kelikatan bahan suapan yang rendah akan
mengakibatkan masalah pemisahan bahan pengikat daripada matrik serbuk logam (Li
et al. 2007). Sifat bahan suapan yang kedua adalah sifat elastik. Bahan elastik adalah
tertakluk kepada tegasan yang dikenakan ke atasnya, sekiranya tegasan yang
dikenakan kurang dari nilai tegasan alah bahan tersebut, bahan tersebut akan
mempunyai memori bentuk di mana ianya akan kembali ke bentuk asalnya setelah
tegasan dilepaskan. Bahan suapan MIM seharusnya mempunyai nilai kelikatan dan
ciri elastik yang sesuai yang dikenali sebagai sifat viskoelastik. Semasa suhu bahan
suapan ditingkatkan, bahan suapan akan menjadi likat dan kelikatannya akan semakin
berkurangan apabila tegasan ricih serta suhu ditingkatkan. Bagaimanapun, pada suhu
bilik, bahan suapan tersebut adalah elastik.
Semasa pengacuan, kadar ricih bahan suapan lazimnya berada dalam julat di
antara 102 hingga 105 s-1 dan kelikatan bahan suapan maksimum ialah 103 Pa.s
(German & Bose 1997; Liu et al. 2003a). Penilaian potensi bahan suapan yang
bersesuaian bagi proses MIM adalah bergantung kepada beberapa faktor. Kelikatan
bahan suapan hendaklah dinilai berdasarkan kepada julat suhu dan kadar ricih yang
akan dikenakan terhadap bahan suapan tersebut semasa proses pengacuan.
Selanjutnya, ujian kepekaan ricih bahan suapan perlu dilakukan sehingga kadar ricih
1000 s-1 (German & Bose 1997). Adalah penting untuk mendapatkan perubahan
kelikatan bahan suapan yang sedikit semasa suhu pengacuan diubah-ubah.
Petzoid et al. (1992) telah mengkaji sifat reologi bagi sistem bahan pengikat
dengan menggunakan reometer rerambut. Sistem bahan pengikat yang berasaskan
polimer berangkap khas (special functional polymer) dan pelincir telah digunakan
dalam proses MIM bagi serbuk keluli 316L. Kemudian ianya dibandingkan dengan
29
serbuk keluli tahan karat pengatoman gas yang dicampur dengan air dan akhirnya
menemui kesan morfologi partikel dan kelainan bagi nisbah serbuk logam dan bahan
pengikat. Analisis haba telah digunakan untuk memeriksa adunan dan tingkahlaku
pengacuan serta ciri-ciri proses penyahikatan. Dalam kajian yang lain pula, Kunze et
al. (1994) telah mengkaji jenis bahan pengikat bagi serbuk titanium sebagai usaha
untuk mengelakkan pengoksidaan atau pengkarbonan logam berlaku yang disebabkan
oleh jenis bahan pengikat dan parameter proses.
2.3.1 Analisis sifat reologi bahan suapan
Sifat reologi adalah amat penting bagi menilai kemampuan adunan bahan suapan yang
disediakan. Bahan suapan lebur yang terlalu likat akan menyukarkan proses
penyuntikan, tetapi sekiranya kelikatan yang terlalu rendah pula, akan menghasilkan
jasad anum yang tidak kuat (Herranz et al. 2005). Analisis reologi ini boleh digunakan
bagi menentukan kestabilan bahan suapan semasa proses penyuntikan dilakukan.
Kelikatan adunan serbuk logam dan bahan pengikat amat sensitif dengan sebarang
perubahan suhu. Pada suhu yang rendah, kelikatan adunan adalah tinggi dan keadaan
yang sebaliknya berlaku semasa suhu adunan tinggi. Malah, bahan pengikat juga akan
mengalami penurunan tegasan haba yang banyak di dalam acuan dan seterusnya
menyebabkan jasad anum dihasilkan retak (Kowalski & Duszczyk 1999).
Raman et al. (1993) telah melakukan perbandingan keberkesanan teknik
menguji kehomogenan bahan suapan serbuk keluli, tungsten dan alumina. Bahan
pengikat yang digunakan ialah bahan pengikat berasaskan lilin yang mengandungi
polipropelena dan asid sterik. Teknik bagi menguji kehomogenan bahan suapan telah
dilakukan dengan menggunakan tiga teknik iaitu pembakaran bahan pengikat,
reometer kilasan dan reometer kapilari. Kaedah pembakaran bahan suapan adalah
kaedah di mana jumlah penurunan bahan suapan di dalam jasad anum diukur setelah
jasad anum tersebut menjalani proses penyahikatan haba dalam suhu 550°C dalam
atmosfera hidrogen. Jasad anum tersebut akan ditimbang bagi mengukur penurunan
bahan pengikatnya. Manakala reometer kilasan pula akan mengukur daya kilas yang
dikenakan terhadap bilah pengadunnya yang dipasangkan sel beban. Raman et al.
(1993) mendapati bahawa penurunan daya kilas berlaku setelah suhu adunan
30
ditingkatkan ke 125 oC ( 2 oC) pada kelajuan 180 pusingan seminit. Ini disebabkan
oleh pengurangan tahap ketidakhomogenan bahan suapan yang disebabkan
pemecahan bahagian adunan yang kaya dengan pepejal. Semakin banyak bahagian
pepejal dalam adunan semakin tinggi daya kilas bilah pengadun. Pada peringkat awal
didapati daya kilas pengadun lebih tinggi disebabkan pemecahan anglomerat adunan,
seterusnya ianya semakin berkurangan apabila adunan tersebut telah mencapai tahap
homogen. Reometer kapilari digunakan bagi mengukur kelikatan bahan suapan.
Kajiannya mendapati bahawa teknik reometer kapilari adalah teknik yang terbaik bagi
mengukur kehomogenan adunan bahan suapan.
Dalam kajian yang sama, Lin dan German (1994) telah menyediakan bahan
suapan dengan menggunakan pembancuh planet berkembar dan beban serbuknya
ialah 0.56. Kelikatan bahan suapan telah diukur dengan menggunakan reometer
rerambut jenis Instron dengan dai 50.9 mm panjang dan 1.27 mm diameter. Kelikatan
bahan pengikat telah diukur dengan menggunakan meterlikat kon berputar Haake.
Jasad anum empat segi berdimensi 63.22 mm 12.6 mm 3.14 mm telah dihasilkan
dengan mesin penyuntikan jenis skru salingan. Kehomogenan jasad anum suntikan
acuan ditentukan berdasarkan kepada bahagian berat serbuk dalam kedudukan yang
berbeza pada jasad anum. Analisis haba-gravimetrik dengan ketepatan ± 0.01 mg telah
digunakan bagi mengukur pirolisis haba komponen bahan pengikat dan mengukur
nisbah berat serbuk dengan bahan pengikat jasad anum. Jasad anum telah
dinyahikatan dengan menggunakan bahan pelarut iaitu heptana ataupun secara
penurunan haba. Sisa-sisa karbon bagi jasad anum yang telah dinyahikatan diukur
dengan menggunakan analisis pembakaran. Interaksi di antara bahan pengikat dengan
serbuk logam diperhatikan dengan menggunakan kespektroskopan infra merah.
Spektrum penyerapan ikatan molekul ikatan telah direkodkan dalam bentuk nombor
gelombang. Nilai nombor gelombang adalah di antara 800 dan 4000 cm-1.
2.4 PROSES DAN PARAMETER PENYUNTIKAN
Mesin pengacuanan suntikan logam secara prinsipnya hampir sama dengan mesin
yang digunakan untuk proses penyuntikan plastik, yang membezakan di antara kedua-
dua mesin penyuntikan tersebut hanyalah dari segi jenis skru yang digunakan.
31
Disebabkan oleh ketumpatan bahan suapan MIM ini yang tinggi berbanding bahan
suapan untuk proses penyuntikan plastik maka skru bagi mesin pengacuanan suntikan
logam adalah lebih kuat berbanding dengan skru bagi mesin penyuntikan plastik.
Mesin penyuntikan yang selalu digunakan adalah jenis skru salingan (Rajah
2.2) dan jenis pelocok hidraulik atau pneumatik (Rajah 2.3). Mekanisma yang
digunakan untuk menolak bahan suapan keluar dari muncung adalah yang
membezakan kedua-dua jenis mesin tersebut. Parameter pengacuanan suntikan logam
yang penting terdiri daripada suhu tong penyuntikan dan suhu muncung, suhu acuan,
laju pusingan skru, tekanan penyuntikan, tekanan padatan, masa penyuntikan, masa
padatan dan, masa penyejukan (German 1990; Liu et al. 2003b).
Rajah 2.2 Mesin penyuntikan jenis skru salingan
Sumber: http://www.fluke.com/library (11 Ogos 2008)
32
Rajah 2.3 Mesin penyuntikan jenis pelocok
Berginc et al. (2006a, 2006b) telah mengkaji mengenai kesan parameter
penyuntikan terhadap ciri kualiti jasad anum dengan menggunakan kaedah rekabentuk
eksperimen (DOE) Taguchi. Ciri kualiti yang dikaji oleh beliau adalah dimensi dan
jisim jasad anum yang dihasilkan, manakala faktor-faktor yang dikaji terdiri dari kadar
penyuntikan, suhu acuan, suhu penyuntikan, tekanan pegangan, masa pegangan dan,
masa penyejukan. Faktor-faktor yang lain seperti tekanan penyuntikan telah diubah-
ubah dalam julat 95 ke 110 MPa. Begitu juga dengan masa pengisian diubah-ubah
dari 1 ke 1.6 saat. Kajian tersebut mendapati suhu acuan menunjukkan pengaruh yang
sangat besar terhadap pengekalan dimensi jasad anum dengan aras keyakinan 99%.
Bagaimanapun, perubahan parameter penyuntikan hanya memberikan kesan yang
sedikit terhadap perbezaan dimensi jasad anum. Tekanan pegangan, suhu penyuntikan
dan kadar penyuntikan didapati memberikan kesan yang besar terhadap jisim jasad
anum. Apabila nilai faktor-faktor tersebut berada pada aras kedua (lebih tinggi), jisim
jasad anum akan bertambah dan ini akan memberikan kelebihan terhadap ketumpatan
jasad akhir selepas proses pensinteran. Namun, kajian yang dilakukan oleh Berginc et
al. (2006a, 2006b) tidak mengkaji mengenai kesan parameter penyuntikan terhadap
kecacatan, kekuatan dan ketumpatan jasad anum sedangkan ketiga-tiga ciri kualiti ini
juga penting bagi menghasilkan jasad anum yang bebas dari sebarang kecacatan, kuat
dan berketumpatan tinggi. Selain itu, interaksi di antara faktor-faktor yang dikaji tidak
penyebar
Muncung penyuntik
Gelang pemanas Corong tuang
pelocok
33
dilakukan dalam kajian beliau, sedangkan interaksi di antara faktor-faktor tersebut
akan mempengaruhi parameter penyuntikan optimum (Roy 1990, 2001).
Satu lagi kaedah rekabentuk eksperimen (DOE) yang digunakan ialah kaedah
DOE faktorial 16 ulangan dengan dua aras telah digunakan oleh Wenjea (1998).
Bagaimanapun, kajian beliau adalah untuk bahan suapan seramik, dan bukannya
bahan suapan MIM. Sembilan faktor telah dikaji oleh beliau iaitu beban serbuk (A),
nisbah polimer dan lilin (B), tekanan pegangan (C), masa pegangan (D), suhu
acuan(F), masa penyejukan (G), suhu muncung (H), daya pelenting (I) dan, halaju
pelenting (J). Selain daripada faktor-faktor tunggal tersebut, interaksi di antara A × H,
B × H, C × D, C × F, F × G, F × I turut dikaji. Ciri kualiti yang dikaji beliau adalah
ketepatan dimensi jasad anum, pengecutan jasad anum dan, pengecutan jasad sinter.
Hasil analisis statistikal tersebut mendapati bahawa nisbah pengecutan jasad anum dan
jasad sinter lebih banyak dipengaruhi oleh beban serbuk bahan suapannya serta
interaksi di antara tekanan pegangan dan suhu acuan.
Parameter penyuntikan bahan suapan ke dalam kaviti acuan bagi menghasilkan
jasad anum adalah penting kerana sebarang kecacatan yang dihasilkan dalam jasad
anum akan dibawa kepada peringkat seterusnya seperti proses penyahikatan dan
pensinteran (Barriere et al. 2002). Suhu penyuntikan yang sering digunakan adalah
disesuaikan dengan suhu lebur bahan suapan iaitu, bahan pengikat yang mempunyai
suhu lebur yang tertinggi. Bergantung kepada saiz dan bentuk acuan, suhu
penyuntikannya ialah di antara 80-350oC, tekanan penyuntikan tidak melebihi 200
MPa dan masa penyuntikan adalah di antara 30 hingga 90 saat (Kryachek 2004).
Bagaimanapun, tekanan dan suhu penyuntikan yang paling baik adalah yang dapat
merendahkan kelikatan bahan suapan tersebut sehingga 100 Pa.s (German & Bose
1997). Tetapi sekiranya kelikatan bahan suapan yang disuntik terlalu rendah, masalah
pemisahan bahan pengikat daripada matrik serbuk logam dan fenomena pemancutan
akan berlaku (Piccirillo & Lee 1992; Dvorak et al. 2005). Selain dari itu, kelikatan
bahan suapan yang terlalu likat akan menyukarkan bahan suapan lebur memasuki
kaviti acuan. Di samping itu juga, sekiranya suhu acuan terlalu rendah, masalah
seperti das pendek, pengisian tidak penuh, garis kimpal akan berlaku (Muhammad
Hussain Ismail 2002; Murtadhahadi 2006). Bagaimanapun, suhu acuan yang terlalu
34
tinggi akan menyebabkan jasad anum melekat pada acuan sehingga ianya sukar
dikeluarkan (Norhamidi Muhamad et al. 2000). Dalam kajian yang dilakukan oleh
Anwar et al. (1995a) yang menggunakan serbuk keluli tahan karat 316L yang
dihasilkan melalui proses pengatoman gas yang diadunkan dengan bahan pengikat
PEG dan PMMA mendapati bahan suapan dengan beban serbuk 60% isipadu dan 65%
isipadu dapat disuntik dengan mudah pada suhu 140°C dan 150°C, dengan
menggunakan acuan sejuk. Bagaimanapun, bahan suapan pada beban serbuk 70%
isipadu gagal disuntik walaupun pada suhu 180°C. Suhu penyuntikan sebegini tinggi
akan meleraikan PMMA dan mengoksidakan PEG.
Dalam kajian yang dilakukan oleh Zauner et al. (2004), bahan suapan serbuk
logam keluli tahan karat 316L bersaiz 16 m dan 22 m, pengatoman gas dan
pengatoman air masing-masing dengan beban serbuk 65% isipadu, bahan pengikat
yang berasaskan lilin dan polimer digunakan bagi menghasilkan jasad anum. Suhu
penyuntikan yang digunakan ialah 150oC, suhu acuan ialah 35oC, kadar penyuntikan
20 cm3/s dan tekanan pegangan kaviti acuan ialah 25 MPa. Manakala bagi eksperimen
yang lain, Dobrzanski et al. (2006) telah menetapkan suhu tong kepada 160oC ke
170oC serta suhu muncung 175oC bagi menyuntik serbuk logam keluli pra aloi HS12-
1-5-5 pengatoman gas pada beban serbuk 68% isipadu dengan menggunakan bahan
pengikat yang terdiri dari 50% polietilena berketumpatan tinggi dan 50% lilin parafin.
Seterusnya, Omar et al. (2003) pula menyuntik serbuk keluli tahan karat 316L yang
diadunkan dengan polietilena, lilin parafin dan asid sterik pada suhu 130oC dengan
tekanan suntikan 1200 bar dan keluli tahan karat yang diadunkan dengan PEG dan
PMMA pada 100oC dan 900 bar, manakala Barriere et al. (2003) pula menyuntik
bahan yang sama dengan suhu bahan suapan 175oC, suhu acuan 48oC dan masa
suntikan 1 saat. Secara umumnya, kajian-kajian di atas tidak menggunakan sebarang
kaedah DOE seperti dilakukan oleh Wenjea (1998) dan Berginc et al. (2006a, 2006b)
yang menumpukan kepada ciri-ciri kualiti tertentu dengan mempelbagaikan kesemua
faktor-faktor yang dikaji secara serentak.
35
2.5 PROSES PENYAHIKATAN
Selepas proses penyuntikan acuan logam bagi menghasilkan jasad anum, bahan
pengikat yang digunakan untuk mengikat partikel serbuk logam tersebut perlu
dikeluarkan. Proses ini dikenali sebagai proses penyahikatan. Menurut Kim et al.
(1996), proses penyahikatan adalah proses di mana isipadu yang dipenuhi dengan
bahan pengikat akan digantikan dengan pembentukan liang-liang kosong. Oleh itu,
menurut beliau lagi, proses penyahikatan boleh dinyatakan sebagai proses yang
melibatkan darjah variasi bagi darjah ketepuan, yang didefinasikan sebagai nisbah
isipadu yang dipenuhi bahan pengikat terhadap isipadu liang-liang yang ada.
Proses penyahikatan bahan pengikat daripada jasad anum adalah proses yang
penting dalam proses MIM dan parameter bagi proses ini tidak boleh diambil mudah
bagi mengelak daripada sebarang kecacatan berlaku ke atas jasad perang yang
dihasilkan. Kegagalan untuk mengeluarkan bahan pengikat sebelum proses
pensinteran, akan menyebabkan padatan menjadi bengkok, retak dan tercemar (Zauner
et al. 2004). Mengeluarkan bahan pengikat tanpa merosakkan sifat partikel serbuk
perlu dilakukan dengan berhati-hati dan sebaik-baiknya dilakukan dengan beberapa
peringkat penyahikatan. Matlamat proses penyahikatan adalah untuk mengeluarkan
bahan pengikat dalam masa paling singkat dengan kesan yang minimum ke atas
padatan. Setelah bahan pengikat dikeluarkan, padatan tersebut akan menjadi lebih
rapuh hingga ianya disinter, tetapi ianya perlulah kuat untuk mengekalkan bentuknya.
Terdapat dua jenis kaedah penyahikatan yang sering digunakan iaitu penyahikatan
terma (pirolisis terma) dan penyahikatan larutan.
2.5.1 Proses penyahikatan terma (pirolisis terma)
Kaedah penyahikatan sebegini amat popular di kalangan industri MIM disebabkan
oleh kaedah dan peralatan yang digunakan murah. Namun, kelemahan proses
penyahikatan terma ini adalah jasad perang yang dihasilkan akan berwarna kelabu dan
kebarangkalian untuk berlakunya kecacatan adalah tinggi seperti rekahan serta
penurunan (Muhammad Hussain Ismail 2002). Proses penyahikatan terma ini
dilakukan dengan memanaskan jasad anum hingga mencapai suhu penguraian bahan
36
pengikat pada tekanan atmosfera dan seterusnya membenarkannya keluar daripada
jasad anum menerusi liang-liangnya (German & Bose 1997).
Kajian mengenai proses penyahikatan terma bagi bahan pengikat yang terdiri
daripada bahan pengikat pelbagai komponen telah dilakukan oleh Glabus et al. (1995).
Jasad anum yang digunakan bagi kajiannya terdiri daripada 63% isipadu serbuk logam
dan 37% isipadu bahan pengikat. Serbuk logam yang digunakan adalah terdiri
daripada 75% ferum; 20% alumunium; 2% nikel; 1% boron dan 2% kromium. Ferum
dan alumunium adalah logam asas manakala nikel boron dan kromium bertindak
sebagai bahan penambah bagi membaiki pengaloiannya dan juga meningkatkan
ketumpatan padatan, sudut sambutan (boron dan kromium) dan untuk mengelakkan
penurunan (slumping) semasa penyahikatan. Ciri serbuk logam yang mempengaruhi
kesan proses penyahikatan ini juga telah diukur. Ini termasuk taburan saiz partikel
(dengan menggunakan pengukur saiz partikel Malvern), luas tentu permukaan (dengan
kaedah BET), dan bentuk serbuk logam (dengan mikrograf imbasan elektron, SEM).
Bahan pengikat yang digunakan terdiri daripada adunan polietilena, lilin parafin dan
lilin karnuba. Polietilena berketumpatan molekul rendah bertindak sebagai polimer
tulang belakang. Sepanjang proses penyahikatan terma, jumlah bahan pengikat yang
dikeluarkan diukur berdasarkan kepada pengurangan berat jasad anum. SEM
digunakan bagi memerhati taburan bahan pengikat dan proses perkembangan struktur
liang.
Kajian tersebut mendapati bahawa penyahikatan terma di dalam udara akan
menyebabkan jasad anum teroksida, manakala kaedah penyahikatan yang sama
dilakukan dalam persekitaran gas nitrogen akan mengeluarkan keseluruhan bahan
pengikat selepas lapan jam ianya dilakukan tetapi jasad anum tersebut didapati sedikit
meleding. Proses penyahikatan dengan pengkambusan dalam serbuk telah berjaya
mengeluarkan lebih daripada 30% bahan pengikat dan boleh digunakan hanya sebagai
langkah permulaan dalam proses penyahikatan terma. Ianya akan membuka liang-
liang kecil bagi daya kapilari seterusnya akan memudahkan proses penyahikatan
terma yang seterusnya. Suhu bagi penyahikatan terma ini adalah di antara 300-570oC
dan kadar pengurangan berat jasad anum yang paling banyak adalah semasa suhu
500oC dan 550oC. Pada suhu 570oC, keseluruhan bahan pengikat telah diturunkan
37
sepenuhnya. Lengkuk analisis permeteran graviti haba pembeza (differential
thermogravimetric analysis, DTGA) telah memberikan nilai suhu kritikal bagi proses
ini di mana, sebanyak 0.5 mg/min bahan pengikat telah diturunkan pada suhu 550oC.
Dalam kajian lain, Liu et al. (1999) dan Yimin et al. (2003a, 2003b) mengkaji
mengenai kelakuan proses penyahikatan terma ini terhadap jasad anum keluli tahan
karat 316L yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman air di dalam vakum dan
persekitaran hidrogen. Kadar penyahikatan vakum telah dikaji di bawah keadaan
komposisi bahan pengikat yang berbeza-beza dan kadar peningkatan suhu
terutamanya pada tahap suhu yang rendah. Kajiannya mendapati bahawa kadar
penyahikatan bahan pengikat di dalam vakum adalah lebih tinggi berbanding dalam
persekitaran hidrogen. Porosimetri raksa telah digunakan bagi mengukur
perkembangan struktur liang. Keputusan porosimetri raksa menunjukkan bahawa
proses perkembangan struktur liang dalam jasad anum semasa penyahikatan terma di
dalam vakum adalah jauh berbeza daripada yang dilakukan dalam persekitaran
hidrogen. Struktur liang halus yang saling berhubungan terbina hasil daripada
pengewapan dan pemindahan komponen bahan pengikat molekul rendah pada awal
tahap penyahikatan. Kadar penyahikatan dan struktur liang yang saling berhubungan
dalam dua persekitaran penyahikatan yang berbeza ini bergantung kepada perbezaan
kesusutan tekanan wap iaitu perbezaan tekanan wap dalam jasad anum dan
persekitarannya. Pada peringkat serta persekitaran penyahikatan terma yang berbeza,
kajian beliau mendapati bahawa proses perkembangan struktur liang dan perubahan
saiz purata liang dalam jasad anum yang dinyahikatan terma juga adalah berbeza.
Pada suhu penyahikatan yang rendah hingga 300oC, kajiannya mendapati bahawa
liang-liang yang lebih halus dihasilkan pada jasad anum yang dinyahikatan di dalam
persekitaran hidrogen, berbanding dengan yang dilakukan dalam vakum. Taburan saiz
liang yang sama dihasilkan pada peringkat akhir proses penyahikatan terma dalam
kedua-dua persekitaran penyahikatan tersebut. Dalam kajian yang lain oleh
Grohowski (2000) mendapati bahawa kewujudan fasa pengoksidaan dalam
persekitaran akan mempercepatkan kadar penguraian bahan pengikat daripada
padatan. Malahan, tekanan persekitaran juga akan mempengaruhi proses pirolisis
terma ini (Grohowski 2001, 2002)
38
Selain daripada kaedah penyahikatan terma yang dilakukan oleh penyelidik-
penyelidik di atas, penyahikatan terma dalam persekitaran gas karbon dioksida
genting lampau bagi menyahikatan jasad anum keluli tahan karat yang menggunakan
bahan pengikat lilin parafin dan EVA (Kopolimer Etilena Vinil-Asetat) telah
dilakukan oleh Shimizu et al. (1998). Kaedah penyahikatan ini dikenali sebagai
penyahikatan lampau genting.
Proses penyahikatan terma tiga peringkat telah dilakukan oleh Dobrzański et
al. (2006) bagi menyahikatkan polietelena berketumpatan tinggi (HDPE) daripada
jasad anum keluli halaju tinggi HS12-1-5-5 dalam persekitaran argon dan persekitaran
N2-H2 bagi mengelak dari bahan keluli tersebut teroksida. Kadar pemanasan pertama
bagi proses penyahikatan terma dilakukan pada 5°C/min sehingga suhu 200°C dan
dikekalkan pada suhu tersebut selama 30 minit, seterusnya dinaikkan lagi dengan
kadar 2°C/min sehingga 350°C dan dikekalkan selama 2 jam sebelum suhu tersebut
ditingkatkan lagi dengan kadar yang sama ke 500°C dan dikekalkan selama 30 minit.
Kandungan karbon dalam jasad perang telah diuji dengan menggunakan kaedah
serapan inframerah dan alat yang digunakan ialah penganalisis karbon LECO CS-200.
Kajian beliau mendapati bahawa kandungan karbon semakin berkurangan apabila
suhu penyahikatan ditingkatkan, ini disebabkan oleh penguraian polimer tersebut.
Sisa-sisa karbon bagi jasad perang yang dinyahikatan dalam atmosfera N2-H2 adalah
sedikit tinggi dari yang dilakukan dalam atmosfera argon. Selain daripada itu, sampel
yang dinyahikatan dalam argon menunjukkan kandungan oksigen yang lebih tinggi.
Analisis TGA ke atas bahan pengikat tulang belakang boleh digunakan untuk
mendapatkan suhu penyahikatan terma jasad. Ini adalah seperti yang dilakukan oleh
Anwar et al. (1995a) yang menggunakan PMMA sebagai bahan pengikat tulang
belakang. Beliau mendapati dari analisis tersebut bahawa suhu 350°C dapat
menguraikan PMMA sehingga tiada sebarang sisa bahan tersebut yang tinggal. Suhu
ini akan digunakan sebagai suhu penyahikatan terma bagi jasad ini. Kajiannya juga
mendapati bahawa kadar pemanasan 6°C /minit tidak menunjukkan sebarang kesan
melepuh, penurunan ataupun retak pada padatan yang telah dinyahikatan, mahupun
disinter. Bahan pengikat PMMA yang telah dileraikan ini akan menghasilkan
monomer metilmetakrilat (MMA) yang bergas pada suhu pembakarannya dan ianya
39
akan keluar menerusi liang-liang yang terbentuk semasa proses penyahikatan larutan.
Kajian oleh Anwar et al. (1995a) ini juga mendapati bahawa penyahikatan terma
selama 60 minit pada suhu 350°C adalah memadai bagi padatan bersaiz 5 mm × 5
mm.
Penguraian bahan pengikat yang telah diturunkan secara penyahikatan terma
tersebut berkemungkinan akan menyebabkan penokokan tekanan di dalam jasad anum
dan menghasilkan lompang di tengah-tengah jasad anum serta bengkakan dan
keretakan pada permukaan jasad anum. Oleh itu penyahikatan larutan adalah sesuai
digunakan. Ini disokong dengan kebolehlarutan bahan pengikat yang tinggi dalam
larutan dan berat molekul larutan organik yang digunakan bagi proses tersebut adalah
rendah. Penjerapan atau pengeluaran salah satu komponen bahan pengikat akan
membuka liang-liang pada jasad anum. Liang-liang yang terbuka dengan banyaknya
selepas proses penyahikatan larutan akan membenarkan bahan pengikat yang telah
diturunkan terserak ke permukaannya (Tsai & Chen 1995). Selain itu juga, kadar
pirolisis terma akan meningkat apabila saiz partikel meningkat (Lee et al. 2004). Ini
disebabkan oleh saiz partikel yang kasar mempunyai ruang-ruang yang lebih besar
bagi memudahkan proses penguraian bahan pengikat.
2.5.2 Proses penyahikatan larutan
Secara umumnya proses ini melibatkan perendaman jasad anum dalam larutan atau air
suling panas. Larutan ini akan mencairkan sekurang-kurangnya satu komponen bahan
pengikat dan seterusnya akan menghasilkan liang-liang terbuka bagi memudahkan
proses penguraian bahan pengikat tulang belakang dalam proses penyahikatan. Bahan
pengikat yang dikenali sebagai polimer tulang belakang ini akan kekal dalam jasad
perang bagi mengekalkan bentuk serta kekuatan jasad perang ini setelah bahan
pengikat bolehlarut (sekunder) dikeluarkan dengan kaedah penyahikatan ini. Sebaik
sahaja jasad anum direndam di dalam larutan, jasad anum didapati mengampul
(swelling) dan melendut (sagging) disebabkan oleh perubahan dimensi semasa ianya
direndam. Tiga faktor yang menjadi penyebab kepada masalah ini ialah: kadar larutan
bahan pengikat boleh larut dalam pelarut, tindak balas di antara bahan pengikat tidak
40
boleh larut dengan pelarut, dan pengembangan terma yang disebabkan peningkatan
suhu (Hu & Hwang 2000).
Kadar penyahikatan larutan dikawal oleh resapan bahan pelarut dengan bahan
pengikat boleh larut. Tingkahlaku penyahikatan ini ditunjukkan oleh persamaan
berikut (German & Bose 1997): -
-ln (F) = Dp t 2/L2 (2.4)
Persamaan ini menunjukkan bahawa masa penyahikatan adalah berkadar songsang
dengan kuasa dua ketebalan jasad anum (Hwang et al. 2005). Ini menunjukkan
bahawa semakin nipis jasad anum tersebut, semakin cepatlah proses penyahikatan
tersebut dapat diselesaikan. Bagaimanapun, proses penyahikatan larutan yang terlalu
cepat akan menyebabkan keretakan pada jasad perang (Setasuwon et al. 2008).
Wescot et al. (2002; 2003) juga mendapati pengurangan kadar penyahikatan adalah
seiring dengan pembesaran saiz padatan. Ini terjadi disebabkan oleh pengampulan
polimer boleh larut pada jasad anum tersebut.
Dalam kajian yang dilaporkan oleh Lee et al. (2004) serta kajian lain oleh
Hwang et al. (2005) mendapati bahawa saiz partikel serbuk SS316L mempunyai
pengaruh yang sedikit terhadap kadar penyahikatan larutan. Mereka mendapati
bahawa padatan yang menggunakan serbuk halus mempunyai kadar penyahikatan
larutan yang lebih cepat berbanding padatan yang mempunyai serbuk kasar. Ini
disebabkan oleh bahan pengikat pada padatan serbuk halus yang mudah terserak ke
dalam larutan. Selain itu juga, faktor utama yang mempengaruhi kadar penyahikatan
ini adalah jumlah bukaan pada bahagian antaramuka di antara partikel serbuk logam
dan bahan pengikat; di mana komponen bahan pengikat akan mula untuk melarut
dalam larutan tersebut.
Terdapat empat tahap bagi proses penyahikatan larutan (Lin & Hwang 1998;
Hu & Hwang 2000; Yang & Hon 2000) iaitu: -
a. Molekul pelarut akan menembusi bahan pengikat bagi menghasilkan
gelembung gel.
41
b. Apabila integrasi di antara bahan pengikat dengan pelarut menjadi
semakin kuat, gel tersebut akan terlarut.
c. Larutan gel tadi kemudiannya akan naik ke permukaan jasad anum.
d. Akhir sekali, ianya akan disingkirkan daripada permukaan jasad anum
tersebut.
Proses pelarutan bahan pengikat ini bermula daripada permukaan sehingga ke
bahagian dalam padatan tersebut. Pelarutan bahan pengikat ini akan meninggalkan
liang-liang yang saling menembusi di antara satu sama lain dan ianya akan digunakan
bagi penguraian bahan pengikat tulang belakang semasa proses penyahikatan terma.
Proses penyahikatan larutan yang dilakukan dengan tidak betul akan menyebabkan
berlakunya kecacatan terhadap jasad perang seperti retak, bengkok dan penurunan
(slumping). Jasad anum yang telah dilakukan penyahikatan larutan ini akan dijemur
atau dikeringkan bagi membuang lembapan yang terdapat padanya (Tsai & Chen
1995).
Dalam kajian lain, Omar et al. (2003) telah menyahikat jasad anum keluli
tahan karat 316L dengan menggunakan larutan heptane dan air suling, diikuti dengan
proses penyahikatan terma bagi menyahikatan bahan polimer tulang belakangnya.
Serbuk logam keluli tahan karat 316L yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman gas
bersaiz purata 12 m berbentuk sfera telah diadunkan dengan bahan pengikat. Dua
jenis adunan bahan pengikat digunakan iaitu yang terdiri daripada 60% berat
polietilena (PE), 35% berat lilin parafin dan 5% berat asid sterik, manakala satu
adunan lagi terdiri daripada 80% berat polietilena glikol (PEG) dengan 20% berat
polimetil methakrilate (PMMA). Nilai pembebanan serbuk bagi kedua-dua adunan
ialah 63% isipadu. Jasad anum yang menggunakan PE, lilin parafin dan asid sterik
direndam di dalam heptana selama empat jam pada suhu 60°C manakala jasad anum
yang menggunakan PEG dan PMMA direndam di dalam air suling pada suhu yang
sama. Seterusnya, jasad anum yang telah direndam tersebut dikeringkan pada suhu
50°C selama sejam bagi menyejat bahan pelarut dan air daripada liang-liangnya.
Kajian mereka mendapati bahawa penyahikatan dengan menggunakan larutan heptana
dapat melarutkan lilin parafin dan dapat membuka liang-liang kecil pada permukaan
jasad perang tersebut. Semakin lama padatan tersebut direndam, semakin banyak lilin
42
parafin dapat dikeluarkan dan semakin besar liang-liang pada permukaan jasad anum
tersebut. Proses ini mengambil masa selama empat jam. Manakala bagi jasad anum
yang menggunakan PEG dan PMMA sebagai bahan pengikat yang telah direndam di
dalam air suling bersuhu 60°C juga memerlukan tempoh masa yang sama seperti
adunan yang tadi. Walau bagaimanapun kadar penyahikatan PEG ini akan menjadi
lebih cepat sekiranya suhu air suling tersebut ditingkatkan (Chuankrerkkul et al.
2008). Larutan heptana bersuhu 55°C boleh digunakan bagi penyahikatan jasad anum
yang menggunakan bahan pengikat yang terdiri dari polipropilena (20% jisim), etilena
vinil asetat (25% jisim), lilin parafin (50% jisim) dan asid sterik (5% jisim) daripada
jasad anum aloi jisim tungsten (Zu & Lin 1997). Selain dari itu juga, larutan hexana
dan heptana yang bersuhu 68°C dan 98°C masing-masing digunakan bagi
menyahikatkan lilin parafin dan asid sterik (Lin & Hwang 1998).
Kajian-kajian lain seperti kajian Park et al. (2001), Song et al. (2005), Omar et
al. (2001 & 2003) telah menggunakan air suling panas bagi menyahikatan bahan
pengikat larut air daripada jasad anum. Omar et al. (2001 & 2003) telah merendam
jasad anum keluli tahan karat 316L yang menggunakan bahan pengikat PMMA dan
PEG di dalam air suling yang bersuhu 60°C selama empat jam. Pada peringkat
permulaan proses penyahikatan larutan ini dilakukan, pengeluaran PEG dari jasad
anum lebih cepat pada peringkat awal rendaman dan semakin lama ianya menjadi
semakin perlahan. Walaupun kajian-kajian di atas mendapati bahawa PEG dapat
dinyahikatan dengan air suling panas, Anwar et al. (1995a, 1995b, 1995 c) berjaya
menyahikatan PEG dengan menggunakan air suling pada suhu bilik tetapi kadarnya
adalah amat perlahan sehingga hanya sebanyak 60% PEG sahaja dapat dikeluarkan
dalam tempoh 24 jam.
Schwartz et al. (2002) telah mengkaji mengenai kesan agen pembasah yang
dicampurkan dengan air suling bagi mempercepatkan proses penyahikatan larutan.
Kajian tersebut mendapati bahawa air suling yang tidak dicampurkan dengan agen
pembasah lebih berupaya menyahikatan bahan pengikat boleh larut dengan lebih
cepat. Kajian mereka juga mendapati sekiranya air suling yang digunakan bagi proses
tersebut sentiasa ditukar semasa proses penyahikatan, ianya juga akan dapat
mempercepatkan proses ini. Air suling yang telah tepu dengan bahan pengikat akan
43
mengurangkan kadar penyahikatan. Kajian terhadap penyahikatan larutan
menggunakan kaedah rekabentuk eksperimen telah dilakukan oleh Loh & German
(1996) dan Sri Yulis M. Amin (2008). Loh & German (1996) menggunakan kaedah
eksperimen faktorial 24 manakala Sri Yulis M. Amin (2008) pula menggunakan
kaedah permukaan sambutan (RSM), rekabentuk gubahan memusat (CCD).
Loh & German (1996) mendapati bahawa suhu maksimum larutan didapati
menunjukkan aras signifikan yang tertinggi ke atas pengecutan lebar padatan tersebut,
diikuti dengan kadar pemanasan larutan, masa pegangan dan kaedah penyahikatan.
Bagi pengecutan ketebalan padatan tersebut, kadar pemanasan larutan adalah yang
paling signifikan diikuti dengan suhu maksimum larutan, masa pegangan dan kaedah
penyahikatan. Manakala Sri Yulis M. Amin (2008) telah berjaya menghasilkan
persamaan matematik yang memberikan gambaran jelas mengenai hubungan
pembolehubah-pemboleh ubah yang terlibat semasa proses penyahikatan larutan.
2.6 PENSINTERAN
Pensinteran adalah proses yang penting bagi mendapatkan sifat kebolehgunaan produk
MIM. Jasad anum yang belum disinter bersifat rapuh dan mempunyai ketumpatan
yang rendah berbanding dengan ketumpatan teori bahan berkenaan. Ketumpatan teori
bahan adalah merujuk kepada ketumpatan bahan padu yang tidak poros. Proses
pensinteran adalah satu proses rawatan haba bagi mengikat partikel-partikel serbuk
untuk menjadi struktur pepejal melalui kaedah pemindahan jisim yang berlaku pada
skala atom. Ikatan berkenaan akan menambahbaikkan kekuatan serta merendahkan
sistem tenaga dalam padatan (German 1996).
Proses pensinteran akan mengekalkan bentuk padatan serta memberikan sifat
kebolehgunaan ke atas padatan tersebut. Keupayaan untuk mengawal bentuk padatan
dan mengawal kecacatan adalah amat penting dalam proses pensinteran. Penumpatan
sinter selalunya berlaku pada suhu yang hampir dengan suhu lebur bahan berkenaan.
Ikatan di antara partikel akan bertambah seiring dengan pergerakan atom-atom
melalui keadaan pepejal atau fasa cecair. Pergerakan atom menjadi lebih cepat apabila
suhu pensinteran ditingkatkan. Bagi kebanyakan bahan, tahap pergerakan atom adalah
44
berpandukan kepada suhu lebur bahan berkenaan, oleh itu untuk mempercepatkan
proses pensinteran, padatan MIM hendaklah disinter pada suhu yang hampir dengan
suhu lebur bahan berkenaan. Ketumpatan bahan yang digunakan dalam kajian ini iaitu
SS316L (ketumpatan teori) ialah 7.9 g/cm3 (Mohd Afian Omar 1999) dan suhu lebur
bahan ini pula ialah 1375°C (German 1996).
Bagi bahan MIM, pensinteran dinilai berdasarkan kepada ketumpatan padatan
yang dihasilkan. Perkembangan mikrostruktur adalah faktor utama bagi menilai sifat
jasad sinter. Sekiranya padatan tersebut masih mempunyai sebahagian daripada bahan
pengikat dalam padatan, komponen tersebut lazimnya akan mempunyai ketumpatan
menghampiri 60% ketumpatan teori, manakala yang selebihnya adalah porositi.
Porositi adalah pecahan isipadu padatan yang tidak dipenuhi dengan pepejal. Dalam
situasi yang berbeza, sekiranya padatan tersebut telah dipra-sinter, ketumpatan
padatan tersebut sebelum disinter, mungkin melebih 70% ketumpatan teori.
Bagaimanapun, selepas ianya disinter, ketumpatan akhir padatan tersebut lazimnya
mencapai 95% hingga 100% daripada ketumpatan teori bahan berkenaan (German
1996; German & Bose 1997).
Disebabkan oleh pengurangan porositi padatan yang disinter adalah diikuti
dengan penumpatan padatan serta percambahan bijian, terdapat berbagai kaedah untuk
mengukur ketumpatan jasad sinter yang boleh digunakan seperti kaedah rendaman air
Archimedes, kaedah serapan sinar-X, pengimejan salunan magnet, penyerakan
neutron bersudut kecil, penyerapan sinar gamma, kaedah mikroskopi kuantitatif,
pyncnometer gas helium dan kaedah pelemahan ultrasonik. Bagaimanapun, kaedah
rendaman air Archimedes adalah kaedah yang sering digunakan disebabkan kosnya
yang murah. Kaedah ini mempertimbangkan jisim padatan di mana, pada mulanya
padatan tersebut akan ditimbang kering (W1) dan seterusnya padatan tersebut
direndam sebentar dalam air suling bagi menyerap air ke dalam liang-liangnya.
Seterusnya ianya diangkat dan lebihan air yang kelihatan dilap dan seterusnya
ditimbang semula untuk mengetahui jisim semasa ianya basah (W2). Seterusnya,
padatan tersebut ditimbang jisimnya semasa ianya terendam dalam air suling tersebut
(W3) dan Ww adalah berat penyangkut padatan semasa ianya juga terendam dalam air
suling. Ketumpatan jasad sinter boleh ditentukan seperti berikut (German 1996):
45
ρ=W1ρw
W2- W3-Ww (2.5)
dan, dipengaruhi oleh suhu,
ρw=1.0017-0.0002315T (2.6)
Ketumpatan jasad sinter ini didefinasikan dalam bentuk peratusan nisbah ketumpatan
jasad sinter dengan ketumpatan bahan padatan yang bebas porositi (padu), seperti
berikut:
⁄ (2.7)
Secara amnya, proses pensinteran terbahagi kepada dua iaitu: pensinteran
keadaan pepejal dan, pensinteran fasa cecair. Pensinteran keadaan pepejal berlaku
apabila ketumpatan padatan tersebut meningkat semasa ianya berada dalam keadaan
pepejal sepenuhnya pada suhu pensinteran, manakala pensinteran fasa cecair pula
berlaku apabila terdapat cecair dalam padatan semasa proses pensinteran. Sebagai
alternatif kepada pensinteran keadaan pepejal dan pensinteran fasa cecair adalah
pensinteran fasa cecair fana dan pensinteran aliran likat. Pensinteran aliran likat
berlaku apabila pecahan isipadu cecair adalah tinggi, oleh itu penumpatan penuh
padatan boleh diperolehi tanpa mengubah bentuk bijian semasa proses penumpatan.
Pensinteran fasa cecair fana pula adalah gabungan di antara pensinteran fasa cecair
dan pensinteran keadaan pepejal. Dalam proses pensinteran ini, fasa cecair akan
muncul dalam padatan pada peringkat awal pensinteran dan akan hilang apabila
proses pensinteran diteruskan, proses penumpatan padatan akan selesai dalam keadaan
pepejal. Pensinteran sebegini akan berlaku apabila pensinteran dilakukan pada suhu
yang melebihi suhu eutektik bahan, tetapi di bawah garisan solidus. Disebabkan oleh
pensinteran ini berlaku di atas garis eutektik, fasa cecair akan terbentuk tetapi ianya
akan menghilang dan hanya pepejal sahaja yang akan kekal, ini disebabkan oleh fasa
yang seimbang di bawah keadaan pensinteran ini adalah fasa pepejal (Kang 2005).
46
Pembolehubah penting yang akan menentukan keboleh-sinteran dan
mikrostruktur padatan terbahagi kepada dua kategori iaitu: pembolehubah bahan dan
pembolehubah proses. Pembolehubah yang berkaitan dengan bahan termasuklah
komposisi kimia serbuk, saiz partikel, bentuk partikel, taburan saiz partikel, tahap
gumpalan dan sebagainya. Pembolehubah berikut akan mempengaruhi
kebolehmampatan serta keboleh-sinteran padatan tersebut yang juga melibatkan
penumpatan dan percambahan bijian. Seterusnya, pembolehubah proses pula meliputi
aspek termodinamik proses pensinteran seperti suhu pensinteran, tempoh pensinteran,
atmosfera di mana pensinteran dilakukan (Li et al. 2003b) , tekanan, kadar pemanasan
dan kadar penyejukan (Kang 2005). Koseski et al. (2005) dan Suri et al. (2005) pula
mendapati ketumpatan akhir padatan serbuk SS316L pengatoman air dapat mencapai
sehingga 97% ketumpatan teori apabila disinter pada suhu 1350°C selama 1 jam
dalam persekitaran hidrogen dengan pengecutan sebanyak 21% daripada panjang
asalnya (jasad anum) manakala, ketumpatan akhir padatan serbuk SS316L
pengatoman gas adalah terlalu hampir kepada ketumpatan teori (99%) dengan
pengecutan sebanyak 15%. Pengecutan yang sedikit bagi padatan serbuk pengatoman
gas ini disebabkan oleh ketumpatan jasad anumnya yang lebih tinggi.
Pengurangan jumlah tenaga di antaramuka partikel (total interfacial energy)
akan berlaku semasa proses pensinteran. Ini disebabkan oleh percambahan leher di
antara partikel serbuk telah mengurangkan luas permukaan bebas partikel dan ianya
akan mengurangkan jumlah tenaga di antara muka partikel serbuk (Myers et al. 2001).
Ini adalah aspek penting dalam proses pensinteran. Tenaga permukaan adalah
berdasarkan kepada luas permukaan partikel serbuk. Partikel bersaiz halus mempunyai
luas permukaan yang lebih besar dan lebih banyak tenaga per unit isipadu dapat
dihasilkan. Ini akan mempercepatkan proses pensinteran. Rajah 2.4 menunjukkan
profil leher dua partikel serbuk yang bersentuhan pada awalnya hanya bersentuhan
pada satu titik. Seterusnya, disebabkan oleh pemindahan bahan (materials transport)
di antara partikel, leher tersebut akan membesar dan pengecutan padatan akan berlaku
(Johnson et al. 2003). Keadaan ini akan meningkatkan ketumpatan padatan
sehinggalah leher tersebut semakin membesar dan keabadian isipadu serta
pengurangan tenaga permukaan akan menyebabkan saiz akhir sfera tersebut menjadi
1.26 kali lebih besar daripada diameter asal partikel (German 1996). Geometri dua
47
sfera bagi menerangkan mekanik proses pensinteran ini hanyalah sebagai model asas
sahaja. Disebabkan oleh percambahan leher tersebut, padatan tersebut akan menjadi
semakin kuat disebabkan oleh leher yang bercambah membentuk jaringan di antara
partikel padatan tersebut. Rajah 2.5 menunjukkan struktur liang padatan semakin
membulat dan partikel serbuk tidak lagi berbentuk sfera seperti asalnya pada
peringkat pertengahan pensinteran. Di akhir proses pensinteran, liang-liang di antara
partikel akan berkurangan dan menyebabkan ketumpatan padatan bertambah.
Rajah 2.4 Model pensinteran dua sfera dengan pencantuman dua partikel semasa pensinteran
Sumber: German 1996
48
Serbuk longgar
Peringkat awal
Peringkat pertengahan
Peringkat akhir
Rajah 2.5 Proses pensinteran bermula dari padatan berserbuk longgar, seterusnya disinter dalam tiga peringkat. Pada peringkat awal, leher akan mula terbentuk dan porositi masih lagi tinggi, semasa peringkat pertengahan, bijian semakin bercambah dan pengecutan liang berlaku, sebelum ianya tertutup di peringkat akhir pensinteran.
Sumber: German 1996
Kaedah pensinteran padatan yang dihasilkan dengan menggunakan serbuk
kasar (16 hingga 31 m) telah dilaporkan oleh Chitwood (2001). Proses pensinteran
telah dilakukan di dalam persekitaran gas hidrogen pada suhu 1360°C dan 1375°C
selama 1, 2 dan 2.5 jam. Walau bagaimanapun, semasa proses penyahikatan dilakukan
di dalam relau, didapati jasad anum yang dihasilkan dengan serbuk logam bersaiz 31
49
m retak serta mempunyai kecacatan permukaan. Untuk menyelesaikan masalah ini,
pembebanan serbuk telah ditingkatkan dengan mengurangkan kandungan bahan
pengikat sebanyak lima peratus. Sebelum itu, proses penyahikatan telah dilakukan di
dalam relau dengan peningkatan suhu berlaku sebanyak 30°C /jam sehingga suhu
mencapai ke tahap 300°C dan seterusnya 400°C. Seterusnya jasad anum tersebut
disejukkan ke suhu bilik sebelum dimasukkan semula ke dalam relau bagi proses
pensinteran. Didapati bahawa jasad anum yang disinter pada suhu 1375°C selama 1.5
jam menghasilkan produk yang lebih baik dan bebas daripada sebarang kecacatan.
Dengan meminimumkan masa penyahikatan pada suhu lebih tinggi daripada 400°C
dan seterusnya ditingkatkan dengan cepat ke tahap 1375°C membuktikan bahawa
jasad anum yang dihasilkan dengan serbuk logam bersaiz 31 m mampu disinter
tanpa melakukan sebarang perubahan ke atas masa pensinteran. Kajian tersebut
mendapati tiada sebarang kecacatan berlaku ke atas produk. Maka masa penyahikatan
bolehlah dipercepatkan bagi jasad anum bahan pra-aloi 316L kasar.
Manakala, proses perkembangan struktur mikro jasad anum dan tingkahlaku
pensinteran bagi padatan serbuk zirkonia halus yang dihasilkan dengan proses MIM
telah dikaji oleh Liu dan Tseng (1998). Kajian beliau mendapati bahawa struktur
mikro jasad anum adalah bergantung sepenuhnya kepada pembebanan serbuk dan
formulasi awal bahan pengikat. Jasad anum yang dihasilkan daripada adunan yang
mempunyai pembebanan serbuk yang tinggi akan menghasilkan jasad anum yang
lebih homogen, ianya juga lebih mudah untuk menjadi tumpat pada suhu rendah
berbanding jasad anum yang dihasilkan daripada adunan yang mempunyai
pembebanan serbuk rendah.
Sifat mekanikal bagi keluli tahan karat 316L yang dihasilkan dengan dua
kaedah penyediaan bahan suapan iaitu kaedah pra aloi dan kaedah aloi induk yang
diadunkan dengan serbuk keluli karbonil yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman
gas bersaiz 16 µm dan 22 µm telah dibandingkan oleh Heaney et al. (2004b).
Sebanyak empat jenis adunan telah dihasilkan dan seterusnya disuntik ke dalam acuan
berbentuk bar tegangan. Bar-bar yang dihasilkan telah dibandingkan kekuatan jasad
anum, kecacatan jasad anum, kekuatan sinter dan struktur mikronya. Keputusan ujian
tegangan dan ujian pemanjangan telah dilaporkan oleh Heaney et al. (2004b). Jasad
50
anum yang dihasilkan adalah lebih kuat apabila serbuk keluli karbonil digunakan
dengan aloi induk yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman gas. Bahan-bahan ini
juga didapati tidak menyumbangkan kepada kecacatan penyuntikan. Beliau mendapati
bahawa kekuatan bahan sinter yang dihasilkan dengan kaedah pra aloi adalah lebih
tinggi berbanding dengan yang hasilkan dengan kaedah aloi induk.
Manakala, Eroglu dan Bakan (2005) telah melaporkan mengenai kesan masa
pensinteran terhadap ketumpatan, kekerasan dan sifat tegangan jasad sinter. Kajian
mereka mendapati bahawa sifat mekanikal dapat ditingkatkan sekiranya padatan
tersebut disinter dengan tempoh yang lebih lama dengan suhu pensinteran yang lebih
tinggi. Bagaimanapun, sekiranya tempoh tersebut dilanjutkan terlalu lama, sifat
mekanikal padatan akan berkurangan disebabkan oleh lebih banyak pengasaran bijian
berlaku yang diakibatkan oleh penumpuan sifat mekanikal pada suhu tinggi.
Kajian pengoptimuman parameter pensinteran bagi padatan yang
menggunakan serbuk keluli tahan karat 316L pengatoman air bersaiz D50 6 µm telah
dilakukan oleh Ji et al. (2001). Kesan empat parameter pensinteran iaitu kadar
pemanasan (5°C /minit, 10°C /minit dan 20°C /minit), masa pensinteran (30 minit, 60
minit, 90 minit), suhu pensinteran (1200°C, 1250°C dan 1300°C) dan persekitaran
persinteran (vakum, gas argon dan gas nitrogen) telah dikaji menggunakan kaedah
rekabentuk eksperimen Taguchi dengan tatacara ortogonal L9(3)4. Padatan yang
digunakan dalam kajian tersebut dihasilkan dengan menggunakan mesin penyuntikan
acuan logam Battenfeld CDC 250 dan proses penyahikatan bahan pengikat dilakukan
dalam relau tiub dengan persekitaran campuran gas argon dan 5% gas hidrogen pada
suhu maksimum 550°C selama 27 jam. Sejurus selepas padatan tersebut disinter,
ketumpatan akhir padatan diukur dengan menggunakan kaedah rendaman air
Archimedes dan struktur liang dan struktur mikro dikaji dengan menggunakan
mikroskop Leica DAS. Kajian tersebut mendapati bahawa kesemua faktor-faktor
tersebut mempunyai pengaruh terhadap ketumpatan jasad akhir di mana suhu
pensinteran 1250°C, kadar pemanasan 20°C/minit, masa pensinteran 90 minit dan
persekitaran vakum adalah yang terbaik bagi menghasilkan jasad akhir yang
mempunyai ketumpatan tinggi. Ini dibuktikan oleh eksperimen pengesahan yang
menunjukkan bahawa ketumpatan akhir sebanyak 96.14% ketumpatan teori dapat
51
dihasilkan dengan menggunakan parameter tersebut. Bagaimanapun, kadar
penyejukan telah diabaikan oleh Ji et al. (2001) dalam kajian beliau dan ianya telah
dipertimbangkan dalam kajian ini.
2.7 MASALAH PROSES MIM
Kecacatan akan berlaku dalam setiap proses MIM, bermula dari proses penyuntikan,
penyahikatan dan pensinteran. Faktor seperti ketidakhomogenan bahan suapan adalah
antara punca kecacatan berlaku pada padatan MIM. Pemilihan parameter proses yang
terbaik adalah penting bagi mengelakkan daripada masalah yang diterangkan di bawah
ini berlaku.
2.7.1 Kecacatan proses pengacuanan
a) Das Pendek (short shot)
Kecacatan ini adalah keadaan di mana bahan suapan yang disuntik tidak memenuhi
rongga acuan sepenuhnya. Bahan suapan akan membeku dalam acuan dalam keadaan
yang tidak terisi penuh. Ini berlaku disebabkan oleh suhu penyuntikan dan tekanan
penyuntikan yang rendah (German & Bose 1997). Suhu acuan yang terlalu rendah
akan menyebabkan masalah ini berlaku (Murtadhahadi 2006). Das pendek juga akan
berlaku pada halaju suntikan yang perlahan. Untuk menyelesaikan masalah ini, kadar
penyuntikan perlu ditingkatkan. Tekanan penyuntikan juga perlu ditingkatkan bagi
memperbaiki masalah kecacatan ini.
b) Garisan Kimpal (weldline)
Garisan kimpal akan terbentuk pada hujung bahagian yang bertentangan dengan get.
Kecacatan ini sering berlaku apabila bahan suapan lebur telah kehilangan habanya dan
ianya telah mula membeku sebelum sempat bercantum sepenuhnya dengan bahagian
yang satu lagi. Ini disebabkan oleh suhu penyuntikan yang rendah dan aliran suapan
yang telah terpisah dengan penghadang dalam laluan aliran, sebelum ianya kembali
bercantum di bahagian hujung. Suhu penyuntikan dan suhu acuan yang sesuai
52
diperlukan bagi mengelak dari masalah ini terjadi. Selain dari pengaruh parameter
penyuntikan yang menyebabkan masalah ini berlaku, faktor kepekaan bahan suapan
terhadap suhu juga merupakan punca kepada masalah ini. Ini disebabkan oleh bahan
suapan yang terlalu peka terhadap perubahan suhu akan mudah membeku apabila
berlakunya penurunan suhu yang pantas dalam acuan, oleh itu suhu acuan perlu
ditingkatkan bagi mengelak dari masalah ini berlaku.
c) Percikan (flashing)
Percikan adalah kecacatan yang biasa dijumpai dalam proses MIM. Kecacatan ini
berlaku apabila terdapat pemercikan keluar bahan suapan di celah antara dua plat
acuan dan ianya akan membeku menjadi satu lapisan nipis di sekeliling jasad anum.
Keadaan ini berlaku kerana suhu penyuntikan atau suhu acuan serta tekanan
penyuntikan yang terlalu tinggi (German & Bose 1997; Murtadhahadi et al. 2005).
Selain dari itu juga, pengisian yang pantas juga akan menyebabkan masalah ini
berlaku. Pengawalan suhu acuan, suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan kadar
penyuntikan yang sesuai diperlukan bagi mengelakkan dari masalah seperti ini
berlaku. Pada masa yang sama juga, daya apitan acuan hendaklah juga ditingkatkan.
d) Kekosongan/ lompang dalaman (internal void)
Kecacatan seperti ini lazim didapati pada jasad anum. Kekosongan/lompang dalam
jasad anum berlaku disebabkan oleh gelembung udara yang terperangkap dalam jasad
anum. Ianya mungkin disebabkan oleh pengecutan terma jasad anum tersebut.
Keadaan ini boleh diperbaiki dengan meningkatkan tekanan dan kelajuan
penyuntikan. Suhu penyuntikan juga perlu dikurangkan untuk mendapatkan hasil yang
lebih baik.
e) Lekukan (sink mark)
Lekukan pada jasad anum berlaku akibat tekanan pegangan dan masa pegangan yang
tidak mencukupi. Selain dari itu juga, bahan suapan yang cepat membeku disebabkan
oleh suhu penyuntikan serta suhu acuan yang rendah akan menghalang tekanan
53
pegangan ini untuk dipindahkan ke seluruh bahagian jasad anum bagi memadatkan
jasad anum ini semasa ianya membeku.
f) Pemancutan (jetting)
Pemancutan berlaku apabila bahan suapan lebur tidak melekat pada dinding kaviti
acuan semasa ianya masuk melalui get (Piccirillo & Lee 1992). Keadaan ini tidak
dikehendaki kerana ianya akan menjadi punca kepada kecacatan lain seperti garis
kimpal dan kecacatan lain yang berpunca dari bahan suapan lebur yang telah
kehilangan habanya sebelum ianya sempat memenuhi kaviti acuan. Ini berlaku
disebabkan oleh kadar pengisian yang terlalu pantas dan kelikatan bahan suapan yang
terlalu rendah disebabkan oleh suhu penyuntikan yang terlalu tinggi (Dvorak et al.
2005). Selain dari itu juga, masalah ini berlaku apabila saiz get yang terlalu kecil dan
kadar penyuntikan yang terlalu pantas. Bentuk pemancutan ini adalah berbentuk pilin
(spiralled) dan punding (kinked). Proses penyuntikan acuan logam dapat dilakukan
dengan baik pada suhu penyuntikan dan tekanan penyuntikan yang sederhana
(German & Bose 1997).
2.7.2 Masalah proses penyahikatan
Kecacatan jasad perang yang telah melalui proses penyahikatan adalah meliputi
perubahan bentuk padatan dan juga kecacatan pada permukaan padatan tersebut.
Masalah seperti ini sering terjadi pada jasad perang yang telah dinyahikatan larutan
pada suhu tinggi. Bagaimanapun, retak juga boleh berlaku pada suhu penyahikatan
larutan yang rendah. Ini disebabkan oleh bahan pengikat boleh larut meresap terlalu
perlahan ke dalam larutan, menyebabkan wujudnya pembengkakan dan menghasilkan
tegasan dalaman pada padatan. Tetapi sekiranya suhu larutan terlalu tinggi, padatan
tersebut akan menurun (slumps), disebabkan oleh bahan pengikat melembut. Oleh itu,
kawalan suhu larutan adalah amat penting bagi proses penyahikatan larutan. Selain
dari itu juga, keretakan juga berpunca dari beban serbuk yang rendah. Ini kerana
semasa bahan pengikat dikeluarkan daripada padatan, partikel serbuk akan cuba untuk
menyusun kedudukannya bagi mengantikan kedudukan yang telah dikosongkan oleh
54
bahan pengikat dan retak akan wujud disebabkan oleh terlalu banyak pergerakan
partikel serbuk.
Selain daripada itu juga, padatan yang telah melalui proses pirolisis terma
mungkin akan membengkok disebabkan oleh bahan pengikat yang melembut dan
hilang kekuatannya pada peringkat awal proses tersebut. Masalah ini dapat
dikurangkan dengan menggunakan bahan pengikat yang mempunyai berat molekul
rendah, bahan pengikat berbagai komponen, partikel serbuk yang mempunyai geseran
antara partikel yang tinggi dan meletakkan padatan dalam serbuk penyokong,
contohnya dengan membenamkan padatan dalam serbuk alumina (Muhamad Hussain
Ismail 2002).
Pengeluaran bahan pengikat yang tidak sekata juga boleh mengakibatkan jasad
perang meleding. Permukaan panas akan mengeluarkan bahan pengikat terlebih
dahulu dan menghasilkan pekali terma yang rendah. Sebaliknya, perubahan isipadu
yang tidak sekata disebabkan oleh pengoksidaan setempat semasa proses
penyahikatan akan membengkokkan padatan. Taburan suhu yang tidak seragam akan
menyebabkan jasad perang menjadi retak dan bengkok. Selalunya, bengkokan tersebut
akan menghala ke bahagian yang lebih panas. Pengewapan bahan pengikat dengan
kadar pemanasan yang pantas akan mengakibatkan permukaan padatan tersebut
melepuh (blisters) atau berkawah (craters). Ini berlaku disebabkan oleh tekanan wap
bahan pengikat di dalam padatan yang melebihi kekuatan padatan dan ianya akan
menolak partikel serbuk keluar daripada matriknya (German & Bose 1997).
2.7.3 Masalah proses pensinteran
Masalah yang sering terjadi bagi proses pensinteran ialah kesukaran untuk mengawal
dimensi padatan. Sekiranya dimensi akhir padatan tersebut perlu diubah, nilai beban
serbuk padatan tersebut hendaklah diubahsuai. Pensinteran yang dilakukan pada fasa
cecair adalah lebih peka terhadap perubahan suhu semasa proses tersebut. Suhu
pensinteran yang rendah akan menyebabkan masalah porositi berlaku dan suhu
pensinteran yang terlalu tinggi pula akan mengakibatkan percambahan bijian yang
tidak terkawal dan padatan tersebut mungkin akan kehilangan bentuknya. Tarikan
55
graviti akan menyebabkan padatan ini membengkok semasa disinter. Penyelesaian
yang selalu digunakan ialah dengan merendahkan kadar pemanasan. Kadar pemanasan
yang rendah ini juga akan dapat mengurangkan masalah permukaan padatan yang
melepuh.
2.8 KESIMPULAN BAB
Proses bagi menghasilkan jasad akhir MIM yang bebas dari sebarang kecacatan
memerlukan perhatian sewajarnya diberikan bagi setiap peringkat proses, termasuklah
semasa penyediaan bahan suapan. Ini kerana bahan suapan yang homogen dan berada
pada tahap beban serbuk yang terbaik akan menghasilkan jasad akhir yang bebas dari
sebarang kecacatan, termasuk kawalan dimensi yang baik. Bentuk dan saiz partikel
serbuk yang digunakan juga memberikan pengaruh terhadap jasad akhir yang
dihasilkan. Secara amnya, serbuk kasar akan menghasilkan jasad anum yang
mempunyai ketumpatan lebih rendah berbanding dengan yang dihasilkan serbuk
halus, tetapi perhatian yang lebih perlu diberikan semasa proses pengadunan serbuk
halus bagi mengelakkan berlakunya masalah gumpalan.
Penggunaan serbuk pengatoman air yang berbentuk tidak sekata menghasilkan
pengekalan bentuk yang lebih baik berbanding serbuk pengatoman gas yang
berbentuk sfera. Bagaimanapun, padatan yang lebih tumpat dapat dihasilkan dengan
serbuk pengatoman gas, disebabkan oleh bentuk sferanya itu dapat menghasilkan
padatan yang lebih baik dengan liang-liang di antara partikel yang lebih sedikit
berbanding serbuk pengatoman air. Serbuk pengatoman gas mempunyai tahap beban
serbuk kritikal yang lebih tinggi berbanding serbuk pengatoman air menyebabkan
serbuk pengatoman air ini mempunyai limitasi dari segi beban serbuk yang lebih
rendah berbanding serbuk pengatoman gas, bagi menghasilkan padatan yang
mempunyai ketumpatan tinggi.
Analisis secara kuantitatif terhadap bahan suapan yang digunakan bagi proses
MIM ini adalah amat penting. Selain dari analisis bagi menilai kehomogenan bahan
suapan dilakukan, analisis sifat reologi bahan suapan seperti menilai kepekaannya
terhadap kadar ricih dan kepekaannya terhadap kesan perubahan suhu adalah amat
56
penting. Bahan suapan yang digunakan hendaklah berada dalam julat kelikatan yang
kurang dari 1000 Pa.s dan kadar ricih di antara 100 hingga 100, 000 s-1. Kajian
kepustakaan yang menggunakan bahan pengikat PEG dan PMMA seperti telah
dibincangkan oleh Anwar et al. (1995a, 1995b, 1995c, 1996); Mohd Afian Omar
(1999, 2001); Chuankrerkkul et al. (2004, 2008); Anwar dan Davies (2007) tidak
langsung menyentuh mengenai analisis sifat reologi bagi bahan suapan. Walaupun
kajian oleh Murtadhahadi (2006) ada membincangkan mengenai sifat reologi bahan
suapan PEG/PMMA, tetapi perbincangan beliau hanya terbatas kepada bahan suapan
yang menggunakan serbuk halus pengatoman gas sahaja. Sifat reologi bagi bahan
suapan yang menggunakan serbuk pengatoman gas bersaiz kasar serta bahan suapan
yang menggunakan serbuk pengatoman air tidak dibincangkan oleh beliau. Selain dari
itu juga, sifat reologi bagi bahan suapan yang menggunakan serbuk dalam taburan saiz
partikel secara bimodal juga tidak dilakukan oleh beliau. Malah, perbincangan sifat
reologi bahan suapan dalam kajian beliau tidak meliputi analisis parameter sifat
reologi yang penting iaitu indek tingkahlaku aliran, tenaga pengaktifan serta indek
kebolehacuanan.
Kebanyakkan kajian parameter penyuntikan yang dilakukan oleh penyelidik-
penyelidik lain hanya tertumpu kepada eksperimen dengan menggunakan kaedah cuba
dan jaya sahaja. Parameter optimum yang diterbitkan dalam kebanyakan kajian
pustaka hanya berdasarkan kepada nilai akhir terbaik yang diperolehi dari kaedah
tersebut. Setakat ini, hanya kajian oleh Berginc et al. (2006a, 2006b) sahaja yang
menggunakan kaedah DOE, Taguchi. Bagaimanapun, kajian beliau hanya tertumpu
kepada mengkaji kesan faktor-faktor penyuntikan terhadap dimensi dan jisim jasad
anum dan seterusnya, parameter penyuntikan yang diperolehi digunakan bagi
meningkatkan kekuatan jasad sinter. Namun, sifat mekanikal jasad anum serta
ketumpatan jasad sinter tidak diambil sebagai ciri kualiti dalam kajian beliau. Selain
itu juga, kajian beliau hanya melibatkan penggunaan satu jenis serbuk SS316L
pengatoman gas yang bersaiz tunggal sahaja. Oleh itu, kajian pengoptimuman
parameter pengacuan suntikan logam dengan menggunakan kaedah rekabentuk
eksperimen (DOE) yang lebih menyeluruh bagi menghasilkan jasad anum yang
memenuhi ciri jasad anum seperti kekuatan, ketumpatan dan bebas dari kecacatan
adalah diperlukan. Selain dari itu juga, kajian yang sama juga diperlukan bagi melihat
57
perbezaan parameter optimum tersebut bagi serbuk yang berlainan saiz, bentuk dan
dalam taburan bimodal.
Proses penyahikatan larutan dan pirolisis terma bagi mengeluarkan bahan
pengikat daripada padatan adalah proses yang tidak kurang pentingnya. Kajian
kepustakaan yang dibincangkan dalam bab ini menunjukkan bahawa pengawalan
parameter penyahikatan larutan dan pirolisis terma adalah penting bagi mengelak
sebarang kecacatan ke atas jasad perang dari berlaku. Bagaimanapun, selain dari
pengawalan parameter penyahikatan tersebut, aspek kehomogenan bahan suapan,
beban serbuk dan saiz serta bentuk partikel serbuk yang digunakan adalah juga di
antara faktor yang menentukan kejayaan proses tersebut. Setakat ini, tiada sebarang
kajian telah dilakukan ke atas parameter penyahikatan larutan dan pirolisis terma
dengan menggunakan kaedah DOE.
Proses terakhir bagi menghasilkan produk bentuk bersih (net shape) adalah
proses pensinteran. Proses ini bertujuan untuk menghasilkan sifat kebolehgunaan
padatan yang telah dihasilkan. Aspek penting bagi proses ini adalah penumpatan
padatan berkenaan bagi menghasilkan jasad akhir yang mempunyai ketumpatan
melebihi 95% daripada ketumpatan teori bahan berkenaan. Satu kajian menggunakan
kaedah DOE Taguchi telah dilakukan oleh Ji et al. (2001) terhadap parameter
pensinteran iaitu kadar pemanasan, masa pensinteran, suhu pensinteran dan
persekitaran persinteran. Kajian beliau mendapati bahawa pensinteran yang dilakukan
dalam persekitaran vakum adalah yang terbaik. Bagaimanapun, kajian beliau tidak
mengkaji mengenai kesan kadar penyejukan terhadap ketumpatan jasad akhir serbuk
SS316L serbuk halus, pengatoman air tersebut. Kajian parameter pensinteran bagi
padatan yang dihasilkan dengan menggunakan parameter penyuntikan optimum yang
menggunakan serbuk kasar dan serbuk halus, pengatoman gas dan pengatoman air
perlu dilakukan bagi mendapatkan parameter optimum dalam menghasilkan jasad
akhir yang mempunyai ketumpatan yang terbaik.
BAB III
METODOLOGI PENYELIDIKAN
3.1 PENGENALAN
Bab ini akan membentangkan metodologi penyelidikan yang digunakan dalam kajian
ini. Secara umumnya, kajian ini menumpu kepada kesan saiz dan bentuk partikel
serbuk SS316L pengatoman gas serta pengatoman air terhadap proses pengacuan
suntikan logam (MIM). Kajian ini melibatkan perbincangan mengenai penyediaan
bahan suapan; analisis sifat reologi bahan suapan; analisis varian (ANOVA) terhadap
saiz partikel, beban serbuk dan bentuk partikel terhadap kekuatan dan ketumpatan
jasad anum; pengoptimuman parameter penyuntikan acuan logam dengan
menggunakan kaedah rekabentuk eksperimen Taguchi; kajian pengaruh saiz serta
jenis serbuk terhadap proses penyahikatan larutan dan proses pirolisis terma; dan
kajian mengenai pengotimuman parameter proses pensinteran.
3.2 BAHAN DAN PERALATAN EKSPERIMEN
3.2.1 Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam kajian ini terdiri daripada serbuk logam dan
bahan pengikat. Bahagian ini akan memperincikan bahan-bahan tersebut.
59
Serbuk Logam
Ciri-ciri serbuk logam yang digunakan dalam kajian ini ditunjukkan oleh Jadual 3.1
dan Jadual 3.2 masing-masing. Mikrograf imbasan elektron (SEM) serbuk keluli tahan
karat 316L yang digunakan ditunjukkan oleh Rajah 3.1 dan Rajah 3.2.
Ketumpatan pycnometer bagi serbuk SS316L yang ditunjukkan dalam Jadual
3.1 dan Jadual 3.2 adalah ketumpatan pycnometer bagi serbuk pengatoman gas dan
pengatoman air bersaiz halus. Jadual tersebut menunjukkan ketumpatan pycnometer
bagi serbuk pengatoman gas yang ditunjukkan oleh Jadual 3.1 adalah lebih tinggi
berbanding serbuk pengatoman air dalam Jadual 3.2. Ini disebabkan oleh bentuk
partikel serbuk pengatoman gas yang sekata dan berbentuk sfera dapat meningkatkan
padatan jasad anumnya berbanding dengan padatan serbuk pengatoman air.
Perbincangan mengenai saiz partikel serbuk yang digunakan ini dibincangkan dengan
lebih terperinci dalam Bab 4.
Jadual 3.1 Ciri serbuk logam pengatoman gas
Sifat Serbuk Ciri Serbuk
Jenis Serbuk
Pengeluar
Bentuk partikel
Ketumpatan pycnometer
Ketumpatan ketuk
Keluli tahan karat, SS316L
ANVAL, Sweden
Sfera
7.9980 g/cm3
4.729 g/cm3
Jadual 3.2 Ciri serbuk logam pengatoman air
Sifat Serbuk Ciri Serbuk
Jenis Serbuk
Pengeluar
Bentuk partikel
Ketumpatan pycnometer
Ketumpatan ketuk
Keluli tahan karat, SS316L
ATMIX, Japan
Menghampiri sfera dan berligamen
7.9 g/cm3
4.21 g/cm3
60
Rajah 3.1 menunjukkan gambar SEM bagi serbuk 316L yang dihasilkan secara
pengatoman gas manakala Rajah 3.2 menunjukkan serbuk 316L yang dihasilkan
dengan kaedah pengatoman air. Serbuk 316L yang dihasilkan dengan kaedah
pengatoman gas lebih berbentuk sfera berbanding yang dihasilkan secara pengatoman
air yang berbentuk berligamen dan tidak sekata.
Saiz partikel bagi serbuk logam yang digunakan dalam kajian ini diukur
dengan menggunakan kaedah pembelauan cahaya laser dengan menggunakan alat
Mastersizer S (Malvern Instruments.Ltd., UK). Kaedah persampelan yang digunakan
adalah persampelan basah. Serbuk tersebut akan diampaikan dalam cecair (air suling),
sementara pancaran laser Helium-Neon berkuasa rendah yang membentuk pancaran
cahaya kolimat dan monokromat dipancarkan terhadap ampaian tersebut. Pancaran ini
dikenali sebagai pancaran penganalisa dan serbuk yang terampai itu akan
menyerakkan cahaya laser tersebut. Alat ini akan memberikan taburan saiz partikel
seperti ditunjukkan dalam Lampiran B.
61
(a) Serbuk logam pengatoman gas monomodal (pembesaran 2000 )
(b) Serbuk logam pengatoman gas bimodal (pembesaran 1000 )
Rajah 3.1 Mikrograf imbasan elektron serbuk keluli tahan karat 316L pengatoman gas
62
(a) Serbuk logam pengatoman air monomodal (pembesaran 2000 )
(b) Serbuk logam pengatoman air bimodal (pembesaran 2000 )
Rajah 3.2 Mikrograf imbasan elektron (SEM) serbuk keluli tahan karat 316L pengatoman air
Partikel serbuk yang berligamen
Partikel serbuk yang berbentuk sfera
Partikel serbuk yang berligamen
Partikel serbuk kasar
Partikel serbuk halus
63
Bahan pengikat
Bahan pengikat yang digunakan dalam kajian ini adalah bahan pengikat rencam yang
terdiri daripada polietilena glikol (PEG) dan polimetilmetakrilate (PMMA). PEG akan
bertindak sebagai bahan pengikat utama (primer) manakala PMMA pula adalah bahan
pengikat tulang belakang atau bahan pengikat sekunder. Asid sterik (AS) digunakan
dalam adunan tersebut sebagai agen pengaktif permukaan atau surfactant. Komposisi
bahan pengikat yang digunakan dalam kajian ini adalah berdasarkan kepada 73%
PEG, 25% PMMA dan 2% AS yang ditentukan berdasarkan kepada peratusan jisim.
Sekiranya terlalu banyak asid sterik digunakan, kelikatan bahan suapan ini akan
menjadi lebih rendah (Li et al. 2007) dan mengakibatkan masalah seperti pemisahan
bahan pengikat, percikan serta tempoh diambil untuk mengeluarkan padatan daripada
acuan lebih lama (Mohd Afian Omar 1999). Jadual 3.3 menunjukkan ciri-ciri bagi
bahan pengikat yang digunakan.
Jadual 3.3 Ciri bagi bahan pengikat yang digunakan
PEG (4000) PMMA Asid sterik
Bentuk fizikal Kepingan putih Serbuk Kepingan putih
Takat lebur (ºC) 54-58 130-140 69.6
Ketumpatan
(g/cm3)
1.2963
(pada 20°C)
1.1919
(pada 20°C)
0.847
(pada 70°C)
Pengeluar Fisher Scientific Alfa Aesar KIC, Chemicals Inc
PEG yang digunakan dalam kajian ini adalah bahan pelembut (plasticizer) dan
ianya merupakan komponen terbesar dalam matrik bahan pengikat ini. Selain sebagai
bahan pelembut, PEG juga bertindak sebagai bahan pengikat boleh larut di mana,
ianya akan dinyahikatkan sebelum jasad anum melalui proses pirolisis terma
(penyahikatan terma) di dalam relau.
Manakala, PMMA pula berfungsi sebagai bahan pengikat tulang belakang
akan memegang serbuk logam bagi mengekalkan bentuk padatannya sebelum melalui
64
proses pirolisis terma dan seterusnya disinter. Rajah 3.3 menunjukkan bahan-bahan
pengikat yang masih belum diadunkan.
(a) Polietilena Glikol (PEG)
(b) Polimetil Metakrilat (PMMA)
(c) Asid Sterik (AS)
Rajah 3.3 Bahan pengikat yang digunakan dalam kajian ini
65
3.2.2 Peralatan
Peralatan-peralatan yang digunakan dalam kajian ini adalah seperti berikut.
Penyediaan bahan suapan
Bahan suapan yang terdiri daripada serbuk logam dan komponen bahan pengikat
seperti dijelaskan dalam bahagian 3.2.1 tadi akan diadunkan dengan menggunakan
mesin pengadun bilah Z Sigma, seperti ditunjukkan Rajah 3.4. Doh bahan suapan
yang telah diadunkan seterusnya akan granulkan dengan menggunakan mesin
penghancur.
Rajah 3.4 Mesin pengadun Sigma bilah Z
Kajian Reologi Bahan Suapan
Kajian reologi bahan suapan dijalankan dengan menggunakan reometer rerambut
Shimadzu CFT-500D seperti ditunjukkan Rajah 3.5. Rerambut yang bersaiz L/D = 10
66
digunakan bagi mengukur kadar ricih dan kelikatan bahan suapan yang dikaji (Alfian
Hamsi 1998; Iriany 2002; Murtadhahadi 2006).
Rajah 3.5 Reometer rerambut Shimadzu CFT-500D
Penyuntikan acuan logam
Penyuntikan acuan logam dilakukan dengan menggunakan mesin penyuntikan acuan
logam Battenfeld BA 250/50 CDC seperti ditunjukkan Rajah 3.6. Jasad anum yang
disuntik adalah berbentuk bar tegangan berdasarkan piawai MPIF 50 seperti
ditunjukkan Rajah 3.7.
67
Rajah 3.6 Mesin Penyuntikan Acuan Battenfeld BA 250/50 CDC
Rajah 3.7 Sampel bar tegangan MPIF 50
Penyahikatan larutan
Proses penyahikatan larutan bertujuan untuk mengeluarkan bahan pengikat boleh larut
daripada jasad anum. Proses ini penting bagi memudahkan pengeluaran bahan
pengikat tulang belakang semasa proses pirolisis terma dan ini akan dapat
mengelakkan kecacatan berlaku semasa proses pirolisis terma di samping dapat
mempercepatkan proses berkenaan.
68
Proses penyahikatan larutan boleh dilakukan dalam larutan bahan kimia
ataupun dalam air suling. Bagi kajian ini, proses tersebut dilakukan dengan
menggunakan MEMMERT oil/water bath seperti ditunjukkan Rajah 3.8. Keseluruhan
bahan pengikat boleh larut akan dikeluarkan dengan menggunakan alat ini sebelum
ianya menjalani proses pirolisis terma dan seterusnya disinter.
Rajah 3.8 Water/oil Bath bagi proses penyahikatan larutan
Pensinteran
Proses pensinteran dilakukan dalam relau vakum tinggi jenis Korea VAC-TEC model
VTC 500HTSF. Tekanan vakum yang boleh dicapai oleh relau ini adalah sehingga 9.5
× 10 -6 milibar.
69
3.3 PENYEDIAAN BAHAN SUAPAN
Adunan serbuk logam dengan bahan pengikat digunakan dalam MIM dikenali sebagai
bahan suapan. Ianya akan dibentukkan dalam bentuk granul bagi memudahkan untuk
disuntik dengan menggunakan mesin penyuntikan acuan logam yang menggunakan
skru.
Secara umumnya, bahan pengikat hendaklah terdiri daripada tiga komponen
iaitu polimer tulang belakang yang akan menguatkan jasad anum (sebelum ianya
disinter), pengisi atau pelembut yang mampu diekstrak dengan mudah semasa
peringkat pertama proses penyahikatan dan surfactant bagi menghubungkan bahan
pengikat dengan serbuk logam (pembasah). Surfactant ini juga berfungsi sebagai
pelincir bagi memudahkan jasad anum dikeluarkan daripada acuan. Asid sterik telah
digunakan sebagai surfactant dalam kajian ini. Bahan suapan yang menggunakan
polimer yang mempunyai berat molekul rendah digunakan bagi mengurangkan
kelikatannya dan memudahkan proses penyuntikan disamping mendapatkan kawalan
dimensi akhir jasad anum yang dihasilkan.
PEG yang mempunyai takat lebur rendah iaitu 54-58oC amat sesuai digunakan
sebagai pengisi dan komposisinya sebaik-baiknya lebih besar berbanding bahan-bahan
pengikat yang lain. Kajian ini menggunakan PEG (73% jisim), PMMA (25% jisim)
dan asid sterik (2% jisim), iaitu komposisi yang telah dioptimum oleh Mohd Afian
Omar (1999) dan juga komposisi yang sama digunakan oleh Murtadhahadi (2006).
Penyediaan bahan suapan adalah proses di mana serbuk logam akan diadunkan
dengan bahan pengikat berdasarkan beban serbuk yang tertentu. Bahan suapan yang
dihasilkan hendaklah seragam atau homogen.
70
Rajah 3.9 Proses pengadunan bahan suapan serbuk pengatoman gas
Rajah 3.9 menunjukkan proses penyediaan bahan suapan serbuk pengatoman
gas yang digunakan dalam kajian ini. Pada peringkat awal, PMMA dicampurkan
dengan aseton dengan nisbah 1 gram PMMA dan 4 ml aseton (Muhamad Hussain
Ismail et al. 2005). Sebatian tersebut akan dikacau tanpa henti selama 15 minit pada
suhu bilik sehingga membentuk emulsi PMMA. Pada masa yang sama serbuk logam
SS316L akan diadun kering bersama-sama asid sterik dalam mesin pengadun selama 5
minit.
Seterusnya, emulsi PMMA dimasukkan ke dalam mesin pengadun dan proses
pengadunan diteruskan selama 15 minit pada suhu bilik, sebelum PEG dimasukkan
dan suhu ditingkatkan ke 70oC, proses pengadunan diteruskan dalam masa 75 minit.
Tempoh pengadunan bahan suapan ini adalah selama 95 minit. Ini adalah berdasarkan
kepada kajian oleh Muhammad Hussain Ismail et al. (2005) bahawa adunan bahan
suapan SS316L yang menggunakan bahan suapan yang sama akan mencapai keadaan
homogennya selepas 95 minit diadunkan. Bagaimanapun, tempoh pengadunan yang
lebih lama diperlukan bagi serbuk pengatoman air halus disebabkan oleh gumpalan-
Penyediaan emulsi PMMA
SS 316L dan asid sterik diadun kering dalam mesin pengadun
Pengadunan pada suhu bilik bagi emulsi dan SS316L
PEG dimasukkan dan suhu dinaikkan ke 70 oC
Pengadunan diteruskan sehingga 75 minit
71
gumpalan yang lebih banyak pada serbuk tersebut. Kajian ini telah menggandakan
tempoh pengadunan dan halaju mesin pengadun bagi memecah gumpalan-gumpalan
serbuk pengadunan serbuk pengatoman air.
Akhir sekali, bahan suapan berbentuk granul akan dihasilkan dengan
memasukkan doh adunan ke dalam mesin penghancur. Bahan suapan yang dihasilkan
ditunjukan oleh Rajah 3.10.
Rajah 3.10 Bahan suapan MIM yang sedia digunakan bagi proses pengacuan logam
3.4 KAJIAN PENGGUNAAN EMULSI PMMA KE ATAS BAHAN SUAPAN
Dalam kajian ini bahan suapan pada beban serbuk 61% isipadu dan 65% isipadu
diadunkan dengan menggunakan dua kaedah pengadunan yang berbeza. Ini dilakukan
untuk mengkaji bagaimana penggunaan emulsi akan meningkatkan kehomogenan
bahan suapan tersebut. Kaedah pengadunan yang pertama adalah sama seperti
ditunjukkan oleh Rajah 3.9 dan yang kedua hanya menggunakan serbuk PMMA
kering yang tidak disebatikan dengan aseton. Bagi memudahkan pengenalan, adunan-
adunan tersebut dinamai seperti Jadual 3.4.
72
Jadual 3.4 Kod bahan suapan yang digunakan
Kod Bahan suapan Keterangan
wo61
ace61
wo65
ace65
Dengan serbuk PMMA, beban serbuk 61% isipadu
Dengan emulsi PMMA, beban serbuk 61% isipadu
Dengan serbuk PMMA, beban serbuk 65% isipadu
Dengan emulsi PMMA, beban serbuk 65% isipadu
Analisis termogravimetrik (TGA) dilakukan terhadap adunan-adunan tersebut
bagi melihat kewujudan PMMA dalam setiap adunan yang dikaji. Di samping itu juga,
analisis sifat reologi dilakukan bagi melihat sifat reologinya seperti sifat
pseudoplastik, n; tenaga pengaktifan, E dan indek kebolehacuannya, . Kaedah
analisis sifat reologi ini adalah sama seperti diterangkan dalam bahagian seterusnya.
3.5 PENILAIAN BAHAN SUAPAN BERDASARKAN KEPADA SIFAT REOLOGINYA
Pencirian sifat reologi bahan suapan ini dilakukan dengan menggunakan reometer
rerambut (CFT-500D, Shimadzu, Jepun) pada pelbagai suhu dan tegasan ricih yang
dikenakan. Pemilihan suhu proses adalah berdasarkan kepada suhu lebur bahan
pengikat, manakala tegasan ricih pula berubah-ubah bergantung kepada komposisi
bahan suapan. Rerambut L/D = 10 digunakan dalam kajian ini.
Suhu ujian dan beban pemberat yang bertindak terhadap omboh mesin reologi
ini diubah-ubah dan nilai yang lebih tinggi diperlukan bagi bahan suapan pengatoman
air. Setelah bahan suapan yang hendak diuji dimasukkan ke dalam tong ujian, ianya
akan dibiarkan sebentar di dalam tong ujian selama 10-15 minit bagi mendapatkan
keseimbangan bahan tersebut sebelum ianya ditekan oleh omboh. Penyusutan nilai
tekanan yang merentasi rerambut akan direkod oleh mesin tersebut bagi mendapatkan
nilai tegasan ricih pada dinding lubang rerambut tersebut. Kadar alir bahan suapan
menerusi rerambut ditentukan dengan persamaan yang diberikan oleh Japanese
Industrial Standard, JIS K7210 (Shimadzu t.th.):
73
)(cmt
0.4Q 3 (3.2)
Kadar ricih . ditentukan oleh hubungan berikut:
133
.
s10πD
32Qγ (3.3)
Halaju omboh akan diubah-ubah bagi mencapai kadar ricih yang berbeza-beza
dan penyusutan tekanan semasa bahan suapan diasak keluar dari rerambut akan diukur
bagi menentukan tegasan ricihnya (Edirisinghe & Evans 1987; Thomas & Marple
1998; Huang et al. 2003; Krauss et al. 2005; Aggarwal et al. 2006). Kelikatan bahan
suapan ditentukan dengan menggunakan persamaan (3.4).
n
K
PA
1
Aηη
(3.4)
dengan eksponen n menghampiri 2 dan nilai pekali A adalah bergantung kepada saiz
partikel dan menghampiri uniti (German & Bose 1997). Kelikatan relatif adalah
nisbah di antara kelikatan adunan dengan kelikatan bahan pengikat. Ianya meningkat
secara eksponen dengan penambahan serbuk logam terhadap adunan.
Suhu semasa ujian reologi hendaklah lebih tinggi daripada suhu lebur
komponen bahan pengikat (Raman et al. 1993). Tranduser tekanan akan mengukur
tekanan semasa bahan suapan ditolak keluar menerusi rerambut. Kelikatan bahan
suapan akan ditentukan dengan persamaan Hagen Poiseulle bagi aliran adunan pada
nilai tekanan tertentu, panjang dan diameter rerambut, dan halaju pergerakan pelocok
(Roetenberg et al. 1992). Kelikatan bahan suapan yang diperlukan adalah dalam julat
102 ke 105 Pa.s pada kadar tegasan ricih 103 ke 105 s-1. Kadar ricihan yang telah diukur
akan dibetulkan dengan pembetulan Rabinowitsch (Reddy et al. 2000; Huang et al.
2003; Khakbiz et al. 2005a, 2005b).
74
3.6 KAJIAN KESAN SUHU PENYUNTIKAN SERTA TEKANAN PENYUNTIKAN TERHADAP KEKUATAN DAN KETUMPATAN JASAD ANUM
Spesimen yang berbentuk bar tegangan seperti ditunjukkan Rajah 3.7 akan disuntik
berdasarkan kepada parameter-parameter penyuntikan seperti tekanan, suhu dan
halaju penyuntikan yang telah diperolehi daripada Bab 5 (Wu et al. 2002; Fu et al.
2005). Kajian ini bertujuan untuk mengkaji kesan suhu penyuntikan serta beban
serbuk ke atas sifat jasad anum dari segi kekuatannya dan ketumpatannya. Analisis
varian (ANOVA) dilakukan bagi mengkaji signifikan serta pengaruh faktor-faktor
tersebut terhadap ciri kualiti yang dikaji. Ini termasuk aspek perbezaan bentuk partikel
dan saiz partikel yang digunakan dalam kajian ini. Bagi bahan suapan serbuk SS316L
pengatoman gas, suhu penyuntikan yang digunakan bermula dari 120oC hingga 140oC,
manakala suhu penyuntikan bagi bahan suapan serbuk SS316L pengatoman air
bermula dari 150oC hingga 160oC. Suhu penyuntikan yang melebihi 160ºC bagi
serbuk pengatoman air akan meningkatkan kelikatannya disebabkan oleh berlakunya
pemeluapan PEG dan asid sterik. Bagaimanapun, suhu penyuntikan serbuk
pengatoman gas dihadkan ke 140ºC adalah bagi mengelak dari berlakunya masalah
pemisahan bahan suapan serbuk pengatoman gas yang berbentuk bulat dan sekata itu.
Perincian mengenai parameter penyuntikan jasad anum bagi kajian ini diperincikan
dalam Bab 6.
Jasad anum yang disuntik akan diuji kekuatannya dengan menggunakan
kaedah ujian lenturan tiga titik seperti disyorkan oleh piawai Persekutuan Industri-
industri Logam Serbuk, MPIF 15. Ketumpatan jasad anum pula diukur dengan
menggunakan prinsip rendaman Archemedis seperti disyorkan oleh piawai MPIF 42.
3.6.1 Penentuan kekuatan bagi jasad anum dan jasad perang MPIF 15.
Kaedah ini meliputi peralatan, spesimen ujian dan prosedur bagi menentukan
kekuatan jasad anum serta jasad perang padatan metalurgi serbuk yang belum disinter
dengan mengenakan beban lentur terhadap spesimen tersebut. Kekuatan spesimen
akan diukur terus dengan menggunakan mesin INSTRON 5567 seperti ditunjukkan
oleh Rajah 3.11.
75
Sampel yang digunakan adalah berbentuk 12.7 31.8 6.4 mm dan jarak di
antara penyokong ialah 25.4 mm, berdasarkan kepada MPIF 15. Nilai tegasan patah
spesimen dicatatkan bagi tujuan analisis.
Rajah 3.11 Mesin INSTRON 5567 yang menunjukkan ujian lenturan tiga titik dilakukan berpandukan kepada piawaian MPIF 15
3.6.2 Penentuan ketumpatan jasad anum, jasad perang dan jasad sinter produk metalurgi serbuk MPIF 42.
Piawai MPIF 42 menerangkan kaedah mengukur ketumpatan produk metalurgi serbuk
yang mempunyai keporosan yang saling berhubungan. Mula-mula, spesimen akan
ditimbang dalam udara, dan seterusnya dalam air (Rajah 3.12). Kemudian
ketumpatannya akan dikira dengan persamaan 3.5. Kaedah ini sesuai digunakan untuk
kesemua produk metalurgi serbuk termasuk jasad anum, jasad perang dan jasad sinter.
Ketumpatan produk metalurgi serbuk ini diberikan dalam gram per sentimeter padu.
Sampel yang diuji kekuatan lenturnya
Bukaan rahang 25.4 mm menurut piawai MPIF 15
76
wWWW
ρWρ
32
w1
(3.5)
Rajah 3.12 Kaedah keapungan Archemedis bagi mengukur ketumpatan padatan berdasarkan kepada piawaian MPIF 42
3.7 PENGOPTIMUMAN PROSES PENYUNTIKAN DENGAN KAEDAH REKABENTUK EKSPERIMEN TAGUCHI
Eksperimen diperlukan bagi membangunkan produk baru selain dari untuk
memperkenalkan teknologi baru di samping untuk menambahbaik teknologi sedia ada.
Setiap eksperimen akan melibatkan kos bahan, pembangunan sistem pengukuran dan
penggunaan masa serta tenaga. Objektif bagi sesuatu penelitian ialah untuk
mendapatkan maklumat yang boleh dipercayai tentang sesuatu proses. Kaedah
Taguchi amat sesuai digunakan apabila terdapat banyak faktor serta interaksi di antara
faktor-faktor yang mempengaruhi sesuatu keputusan eksperimen selain dari
mengurangkan masa keseluruhan eksperimen (Roy 2001; Casalino et al. 2005; dan
Sampel tergantung dalam air bagi mengukur berat terendam
77
Ozcelik & Erzurumlu 2006). Kaedah ini adalah sesuai untuk kegunaan industri, tetapi
ianya juga sesuai digunakan bagi penyelidikan saintifik (Park 1996).
Terdapat beberapa parameter MIM yang akan mempengaruhi penghasilan
padatan dalam proses ini. Oleh itu adalah perlu untuk menggunakan kaedah
rekabentuk eksperimen (DOE) bagi eksperimen yang melibat banyak faktor seperti
dikaji dalam tesis ini. Kaedah DOE yang sering digunakan adalah kaedah rekabentuk
eksperimen faktorial secara penuh atau sebahagian, kaedah permukaan sambutan dan
kaedah Taguchi. Apabila kaedah DOE digunakan, pengaruh faktor-faktor yang terlibat
terhadap ciri kualiti (output) akan mudah serta cepat dikenalpasti dengan bilangan
percubaan eksperimen yang sedikit.
Montgomery (2000) mencadangkan agar panduan berikut dipertimbangkan
apabila menggunakan kaedah DOE:
a. Pertimbangkan maklumat fizikal dan kejuruteraan bagi masalah yang dikaji
kerana penilaian statistik adalah tidak memadai sekiranya keputusan
eksperimen tidak dinilai sebaik-baiknya.
b. Input bagi sistem hendaklah perolehi berdasarkan kepada pengetahuan
teori dan praktikal.
c. Output bagi sistem (ciri kualiti) hendaklah dipilih berdasarkan kepada
maklumat penting yang diperolehi daripada proses yang dilakukan
penelitian.
d. Rekabentuk dan analisis eksperimen seboleh-bolehnya hendaklah ringkas
dan mudah.
e. Pada peringkat permulaan kajian, sekiranya nilai serta faktor-faktor yang
mempengaruhi output eksperimen tidak diketahui, penggunaan DOE yang
terlalu komprehensif tidak digalakkan. Pada peringkat permulaan, faktor
dua aras sudah memadai dan aras faktor yang lebih tinggi boleh digunakan
dalam penelitian peringkat lanjutan dan semasa pengoptimuman parameter
proses.
Kajian ini akan dilakukan ke atas bahan suapan yang menggunakan serbuk
SS316L pengatoman gas dan pengatoman air. Taburan serbuk bagi bahan suapan
78
serbuk SS316L pengatoman gas akan hanya melibatkan penggunaan serbuk dalam
taburan bimodal dan sebanyak 70% jisim serbuk kasar akan digunakan. Ini dilakukan
berpandukan kepada keputusan laporan kajian pustaka yang dilaporkan oleh German
(1992); German & Bulger (1992a, 1992b); Zheng et al. (1995); Mohd Afian Omar
(1999) yang membuktikan bahawa serbuk kasar dalam taburan bimodal sebanyak 70%
jisim adalah yang optimum. Seterusnya, pengoptimuman parameter penyuntikan bagi
bahan suapan serbuk SS316L pengatoman air akan dilakukan bagi adunan bahan
suapan dalam taburan monomodal dan taburan bimodal.
Parameter penyuntikan bagi serbuk SS316L pengatoman gas tidak dilakukan
ke atas bahan suapan dalam taburan monomodal memandangkan ianya telah
dioptimumkan oleh Mohd Afian Omar (1999) dan Murtadhahadi (2006) dalam kajian
sebelum ini dengan kaedah cuba dan jaya. Kaedah Taguchi ini akan mendapatkan
parameter proses yang optimum serta pengaruh setiap parameter tunggal dan interaksi
parameter-parameter tersebut terhadap ciri kualiti yang dikaji.
Terdapat lima parameter dengan tiga aras yang telah dikenal pasti seperti
ditunjukkan Jadual 3.5. Aras bagi faktor-faktor tersebut ditentukan berdasarkan
kepada kajian oleh Mohd Afian Omar (1999) dan Murtadhahadi (2006) bagi bahan
suapan pengatoman gas, manakala bagi bahan suapan pengatoman air pula adalah
berdasarkan kepada kajian yang akan dibincangkan dalam Bab 6.
Pengoptimuman parameter penyuntikan bagi bahan suapan SS316L
pengatoman gas akan menggunakan bahan suapan bimodal dengan beban serbuk yang
berbeza-beza iaitu 64% isipadu, 64.5% isipadu dan 65% isipadu. Nilai beban serbuk
ini digunakan adalah berpandukan kepada nilai beban serbuk genting bagi bahan
suapan yang sama telah dikaji oleh Muhammad Hussain et al. (2005) yang mendapati
nilai beban serbuk genting bagi serbuk logam keluli tahan karat SS316L pengatoman
gas yang bersaiz purata 19.606 m dan 11.225 m masing-masing adalah 69.43%
isipadu dan 69.51% isipadu. Sebaik-baiknya, syor oleh German dan Bose (1997) yang
mencadangkan agar beban serbuk yang digunakan berada dalam julat 2 – 5% di
bawah beban serbuk genting perlu diikuti bagi memudahkan proses penyuntikan.
79
Jadual 3.5 Faktor yang dikaji serta aras bagi parameternya
a) Faktor dan aras bagi pengoptimuman parameter penyuntikan bahan suapan serbuk SS316L pengatoman gas dalam taburan bimodal
Parameter Aras
0 1 2
A Tekanan Penyuntikan (bar) 350 450 550
B Suhu Penyuntikan (oC) 130 140 150
C Beban Serbuk (% isipadu) 64 64.5 65
D Suhu Acuan (oC) 45 48 51
E Tekanan Pegangan (bar) 700 900 1100
F Kadar Penyuntikan (ccm/s) 10 15 20
b) Faktor dan aras bagi pengoptimuman parameter penyuntikan bahan suapan serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal
Parameter Aras
0 1 2
A Tekanan Penyuntikan (bar) 550 650 750
B Suhu Penyuntikan (oC) 150 155 160
C Beban Serbuk (% isipadu) 63 63.5 64
D Suhu Acuan (oC) 50 55 60
E Tekanan Pegangan (bar) 800 1000 1200
F Kadar Penyuntikan (ccm/s) 5 10 15
bersambung...
80
....sambungan c) Faktor dan aras bagi pengoptimuman parameter penyuntikan bahan suapan serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan monomodal
Parameter Aras
0 1 2
A Tekanan Penyuntikan (bar) 550 650 750
B Suhu Penyuntikan (oC) 150 155 160
C Suhu Acuan (oC) 50 55 60
D Tekanan Pegangan (bar) 800 1000 1200
E Kadar Penyuntikan (ccm/s) 5 10 15
F Masa Pegangan (s) 5 10 15
G Masa Penyejukan (s) 2 6 10
Nisbah isyarat hingar (S/N) dengan yang terbesar terbaik (persamaan 3.6) akan
digunakan bagi ketumpatan dan kekuatan jasad anum. Manakala, nisbah S/N yang
terkecil terbaik (persamaan 3.7) digunakan bagi kecacatan jasad anum.
n
1j2ijy
1
n
110logS/N (3.6)
n
1j
2ijy
n
110logS/N (3.7)
Teknik rekabentuk parameter bagi data diskrit (Park 1996) digunakan bagi
menganalis kecacatan jasad anum. Kecacatannya diberikan kadaran berdasarkan
kepada tahap keseriusannya seperti ditunjukkan Jadual 3.6 (a) dan Jadual 3.6 (b) pula
adalah skor bagi kecacatan yang diberikan kepada jasad anum yang dihasilkan.
81
Jadual 3.6 Kadaran bagi Kecacatan Jasad Anum
(a) Jenis Kecacatan
Kecil Sederhana Besar
y≤1 1<y<3 y≥3
(b) Skor kecacatan yang diberikan kepada jasad anum
Kecacatan Kadaran
Garis kimpal 1
Pengisian tidak penuh 3
Pemisahan bahan pengikat 0.5
Bahan pengikat terbakar 0.5
Anum pecah semasa acuan
dibuka
3
Penyusutan bentuk 3
Bengkok 3
Serpihan pada get 2
Percikan 0.5
Anum patah semasa ditolak
keluar
3
Seterusnya, interaksi di antara parameter A, B dan C akan dikaji berdasarkan
hubungan interaksi: A B, B C dan A C. Tatacara eksperimen ini adalah
bergantung kepada jumlah darjah kebebasan. Darjah kebebasan bagi kajian ke atas
bahan suapan dalam taburan bimodal ditunjukkan oleh Jadual 3.7, manakala tatacara
ortogonal bagi eksperimen tersebut ditunjukkan oleh Jadual 3.8. Tatacara ortogonal
bagi eksperimen bahan suapan dalam taburan monomodal ditunjukkan oleh Lampiran
E.
82
Jadual 3.7 Darjah kebebasan bagi parameter yang dikaji serta hubungan di antara parameter
Parameter Darjah kebebasan
A
B
C
D
F
G
A X B
B X C
A X C
2
2
2
2
2
2
4
4
4
Jumlah 24
83
Jadual 3.8 Tatacara ortogonal L27(313) bagi kajian pengoptimuman parameter
penyuntikan bahan suapan dalam taburan bimodal
Eks
peri
men
Parameter Nisbah Isyarat/Hingar (S/N)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Kek
uata
n
Ket
umpa
tan
Kec
acat
an
A B A B
e C A C
e B C
D e e E F
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 2 0 1 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 1 1 1 2 2 2
1 1 1 2 2 2 0 0 0
2 2 2 0 0 0 1 1 1
0 1 2 0 1 2 0 1 2
1 2 0 1 2 0 1 2 0
2 0 1 2 0 1 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
1 2 0 2 0 1 0 1 2
2 0 1 0 1 2 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
1 2 0 0 1 2 2 0 1
2 0 1 1 2 0 0 1 2
19 20 21 22 23 24 25 26 27
2 2 2 2 2 2 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
2 2 2 0 0 0 1 1 1
1 1 1 2 2 2 0 0 0
0 1 2 0 1 2 0 1 2
2 0 1 2 0 1 2 0 1
1 2 0 1 2 0 1 2 0
0 1 2 1 2 0 2 0 1
2 0 1 0 1 2 1 2 0
1 2 0 2 0 1 0 1 2
0 1 2 2 0 1 1 2 0
2 0 1 1 2 0 0 1 2
1 2 0 0 1 2 2 0 1
Interaksi A B, A C, dan B C diletakkan di lajur 3, 6 dan 8 masing-masing
berdasarkan kepada hubungan yang ditunjukkan oleh Rajah 3.13 dan e ialah ralat
(Roy 1990; Park 1996).
84
Rajah 3.13 Graf linear bagi L27 yang menunjukkan kedudukan parameter-
parameter yang dikaji pada lajur masing-masing. Graf ini juga menunjukkan hubungan di antara A, B dan C
ANOVA yang melibatkan ujian F yang dibandingkan dengan nisbah varian, Fn
bagi setiap faktor yang dikaji dilakukan bagi mengkaji signifikan faktor-faktor
tersebut terhadap ciri kualiti yang dikaji. Seterusnya, analisis ini akan menunjukkan
sejauh mana faktor tersebut mempengaruhi ciri-ciri kualiti tersebut.
Kaedah Taguchi ini akan diakhiri dengan parameter penyuntikan yang
optimum bagi setiap ciri kualiti yang dikaji. Seterusnya, pengoptimuman parameter
penyuntikan menyeluruh yang memenuhi keperluan ketiga-tiga ciri kualiti tersebut di
atas akan dilakukan dengan membuat perbandingan aras keyakinan bagi parameter-
parameter yang signifikan. Parameter penyuntikan yang telah dioptimumkan ini akan
disahkan dengan eksperimen pengesahan. Eksperimen pengesahan ini akan
menggunakan parameter yang telah optimumkan dan parameter tersebut akan diterima
sebagai satu parameter yang sah sekiranya nilai S/N yang diperolehi berada dalam
jeda keyakinan dalam aras keyakinan 90%.
1 (A)
2 (B) 5 (C) 8(BXC), 11
3 (AXB), 4 6(AXC),
7
.9 (D) .10 (e) .12 (F) .13 (G)
85
3.8 PENGARUH SAIZ SERBUK DAN JENIS SERBUK TERHADAP PROSES PENYAHIKATAN LARUTAN, PROSES PIROLISIS TERMA DAN KETUMPATAN JASAD SINTER
Setelah selesai proses pengacuan, proses penyahikatan dan proses pensinteran
merupakan proses yang amat penting. Ini memandangkan kegagalan untuk
mengeluarkan bahan pengikat daripada jasad anum akan menyebabkan kecacatan
seperti bengkok, retak, gelembung serta pengelupasan pada padatan tersebut, dan
proses pensinteran adalah untuk menghasilkan sifat kebolehgunaan padatan tersebut.
Matlamat proses penyahikatan adalah untuk mengeluarkan bahan pengikat daripada
jasad anum seberapa cepat yang boleh dengan kesan ke atas padatan yang minimum,
manakala proses pensinteran pula adalah untuk memaksimumkan ketumpatan jasad
akhir berkenaan.
Selepas proses penyahikatan, jasad anum tersebut akan menjadi sangat rapuh
sehingga ianya disinter. Oleh itu, jasad anum yang telah dinyahikatan hendaklah
mempunyai kemampuan untuk mengekalkan bentuknya. Kajian ini akan
membincangkan mengenai kesan saiz partikel serta bentuk partikel ke atas kekuatan
padatan tersebut selain daripada ketumpatan padatan yang telah dinyahikatkan.
Terdapat dua kaedah proses penyahikatan iaitu penyahikatan menggunakan
pelarut (Zu & Lin 1997; Lin & Hwang 1998; Hu & Hwang 2000; Park et al. 2001;
Omar et al. 2001, 2003; Song et al. 2005) dan penyahikatan termal (Glabus et al.
1995; Shimizu et al. 1998; Wu et al. 2002; Li et al. 2003b). Bagi tujuan kajian ini,
proses penyahikatan dengan menggunakan pelarut (air suling sebagai medium
penyahikatan) akan digunakan. Ini memandangkan PEG yang merangkumi
sebahagian besar komposisi bahan pengikat adalah bahan polimer yang boleh larut
dalam air (Park et al. 2001; Omar et al. 2001, 2003).
Analisis garisan regrasi linear bagi peratusan kehilangan PEG terhadap punca
kuasa dua masa rendaman padatan tersebut akan digunakan bagi mengkaji pengaruh
saiz partikel serta bentuk partikel serbuk SS316L terhadap kadar penyahikatan larutan.
Selanjutnya, ANOVA dilakukan bagi mengkaji pengaruh saiz partikel dan jenis
serbuk tersebut ke atas kadar penyahikatan larutan. Analisis ini akan mendapatkan
86
aras signifikan faktor-faktor tersebut selain pengaruhnya kepada kadar penyahikatan
larutan. Kajian prestasi proses penyahikatan larutan dan proses pirolisis terma dengan
menggunakan kaedah Taguchi juga dilakukan bagi mendapatkan prestasi proses yang
optimum. Penjelasan terperinci bagi kaedah rekabentuk eksperimen tersebut akan
dijelaskan dalam Bab 8.
Jasad anum yang digunakan bagi kajian ini adalah jasad anum yang dihasilkan
berdasarkan kepada parameter penyuntikan optimum yang diperolehi daripada kajian
yang dibincangkan dalam Bab 7. Alat MEMMERT oil/water bath seperti ditunjukkan
Rajah 3.8 digunakan bagi proses penyahikatan larutan ini. Pengurangan jisim jasad
anum akan direkodkan setiap 30 minit dan ianya akan dihentikan setelah tiada lagi
pengurangan jisim padatan. Jasad anum yang telah dinyahikatan dipanggil jasad
perang.
Proses pensinteran pula akan dilakukan dalam relau vakum tinggi sehingga
tekanan vakum 9.5 × 10 -6 mbar. Pensinteran dalam persekitaran vakum ini dilakukan
bagi meningkatkan lagi ketumpatan jasad sinter yang dihasilkan.
3.9 KESIMPULAN
Bab ini telah memberikan penjelasan mengenai metodologi yang digunakan dalam
kajian ini. Selain itu, bahan yang digunakan serta peralatan yang digunakan dalam
kajian ini telah diperincikan di samping piawaian yang digunakan untuk mengukur
ciri-ciri kualiti padatan tersebut. Kaedah-kaedah eksperimen yang dilakukan bagi
setiap kajian dilakukan juga telah dijelaskan dalam bab ini.
BAB IV
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN: PENYEDIAAN BAHAN SUAPAN
4.1 PENGENALAN
Penyediaan bahan suapan MIM yang homogen dan boleh disuntik dengan
menggunakan mesin penyuntikan acuan yang sesuai adalah penting bagi
menghasilkan produk MIM yang bermutu. Bab ini akan membincangkan kajian
mengenai penyediaan bahan suapan yang digunakan dalam kajian ini.
4.2 TABURAN SAIZ SERBUK LOGAM
4.2.1 Bentuk partikel serbuk logam
Bentuk partikel serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air yang digunakan
dalam kajian ini adalah seperti ditunjukkan oleh Rajah 3.1 dan Rajah 3.2 masing-
masing dalam Bab 3. Serbuk logam 316L yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman
gas mempunyai bentuk yang lebih sfera dan sekata berbanding dengan serbuk SS316L
pengatoman air yang berbentuk tidak sekata dan berligamen. Bentuk partikel yang
berbeza ini dipercayai akan mempengaruhi prestasi dan jasad akhir yang dihasilkan
dengan menggunakan serbuk SS316L berkenaan.
Walaupun serbuk SS316L pengatoman air yang berbentuk tidak sekata dan
berligamen agak sukar untuk disuntik berbanding serbuk pengatoman gas, tetapi
88
bentuk yang tidak sekata dan berligamen ini akan dapat meningkatkan geseran di
antara partikel serbuk. Ini kerana sekiranya geseran di antara partikel ini rendah,
padatan tersebut akan sukar untuk mengekalkan bentuknya semasa proses
penyahikatan (German & Bose 1997; Whychell 2001).
4.2.2 Taburan saiz partikel
Saiz partikel serbuk logam diukur dengan menentukan dimensi partikel tersebut. Bagi
kajian ini, serbuk SS316L akan dimasukkan ke dalam air dan ianya akan dikacau
semasa alat Malvern Particle Analyser mengukur saiz partikel tersebut. Asas analisis
saiz partikel ini terdiri daripada luas permukaan, luas projeksi, dimensi maksimum,
luas keratan rentas minimum, ataupun isipadu. Rajah 4.1 menunjukkan taburan saiz
partikel serbuk SS316L pengatoman gas dan Rajah 4.2 pula menunjukkan taburan saiz
partikel bagi serbuk SS316L pengatoman air. Kedua-dua rajah tersebut menunjukkan
taburan bagi saiz partikel tersebut pada beberapa sampel serbuk yang sama adalah
menghampiri di antara satu sama lain. Saiz median bagi serbuk-serbuk ini berada pada
peratusan kumulatif 50% dinamai sebagai saiz D50. Taburan saiz partikel serbuk-
serbuk ini diringkaskan oleh Jadual 4.1 dan Jadual 4.2. Jadual tersebut menunjukkan
aspek tipikal dalam menganalisis saiz partikel serbuk logam adalah taburan saiz
partikel yang ditunjukkan oleh taburan kumulatif iaitu 10%, 50% dan 90% yang
ditunjukkan sebagai D10, D50, D90 dalam jadual tersebut. Saiz D50 mewakili taburan
median partikel serbuk tersebut.
Jadual 4.1 Saiz serbuk logam pengatoman gas dalam taburan monomodal
Ser
buk
kasa
r
Ulang D10 D50 D90 Sw S (m2/g)
1 9.228 19.456 45.696 3.685 0.145 2 9.972 19.586 36.435 4.549 0.144
min 9.600 19.521 41.066 4.117 0.144
Ser
buk
halu
s 1 6.080 11.130 17.800 5.488 0.617 2 5.480 11.320 21.880 4.258 0.622
min 5.780 11.225 19.840 4.873 0.619
89
a) Taburan saiz partikel serbuk kasar (µm)
b) Taburan saiz partikel serbuk halus (µm)
Rajah 4.1 Taburan saiz partikel (µm) serbuk logam SS316L pengatoman gas
0
20
40
60
80
100
10 20 30 40 50 60 70 80
Saiz partikel
% K
um
ula
tif
Ulang 1 Ulang 2
0
20
40
60
80
100
5 10 15 20 25
Saiz partikel
% K
um
ula
tif
Ulang 1 Ulang 2
90
a) Taburan saiz partikel serbuk kasar (µm)
b) Taburan saiz partikel serbuk halus (µm)
Rajah 4.2 Taburan saiz partikel (µm) serbuk logam SS316L pengatoman air
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Saiz partikel
% K
um
ula
tif
Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25
Saiz Partikel
% K
um
ula
tif
Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3
91
Aspek lain dalam menganalisis serbuk logam adalah taburan lengkuk, SW;
10
9010
w
D
Dlog
56.2S (4.1)
Saiz partikel median, D50 dan taburan lengkuk, SW adalah faktor penting dalam
analisis serbuk logam ini. Parameter SW dikenali sebagai lengkuk taburan kumulatif
log-normal dan ianya bersamaan dengan pekali ubahan atau sisihan piawai taburan
saiz partikel tersebut. Apabila nilai SW ini lebih tinggi, bermakna taburan saiz partikel
tersebut adalah sempit, manakala keadaan sebaliknya pula menunjukkan taburan saiz
partikel yang lebar. Serbuk logam bagi proses MIM yang baik seharusnya mempunyai
taburan saiz partikel yang sempit. Sesetengah serbuk yang mempunyai nilai SW
bersamaan 2 mudah untuk disuntik, manakala yang nilainya di antara 4 dan 5 sukar
untuk disuntik (German & Bose 1997).
Jadual 4.2 Saiz serbuk logam pengatoman air dalam taburan monomodal
Ser
buk
kasa
r
Ulang D10 D50 D90 Sw S (m2/g) 1 5.216 15.748 34.989 3.097 0.551 2 4.746 14.228 34.667 2.964 0.599 3 4.994 15.179 34.585 3.046 0.570
min 4.985 15.052 34.747 3.036 0.573
Ser
buk
halu
s
1 3.301 6.946 15.251 3.852 1.000 2 3.331 7.121 16.866 3.634 0.982 3 3.382 7.403 20.429 3.278 0.946 min 3.338 7.157 17.515 3.588 0.978
Jadual 4.1 dan Jadual 4.2 menunjukkan bahawa taburan saiz partikel serbuk
halus lebih sempit berbanding serbuk kasar. Jadual tersebut menunjukkan taburan
partikel serbuk SS316L pengatoman gas adalah lebih sempit berbanding serbuk
SS316L pengatoman air. Ini disebabkan oleh bentuk partikel serbuk pengatoman gas
yang lebih sekata berbanding serbuk pengatoman air. Nilai SW bagi serbuk
pengatoman air yang menunjukkan taburan partikel yang lebih lebar menyebabkan
serbuk ini lebih sukar untuk disuntik berbanding serbuk pengatoman gas. Selain dari
92
itu juga, luas permukaan serbuk, S yang lebih luas akan mempercepatkan proses
penumpatan bahan tersebut (German 1996; Myers et al. 2001; Zauner et al. 2002).
Jadual 4.1 dan Jadual 4.2 menunjukkan serbuk halus mempunyai luas permukaan
yang lebih besar berbanding serbuk kasar dan ini menunjukkan penumpatan serbuk
halus adalah lebih baik berbanding serbuk kasar. Begitu juga dengan serbuk
pengatoman air yang mempunyai luas permukaan yang lebih besar berbanding serbuk
pengatoman gas, yang memungkinkan penumpatan yang lebih cepat berbanding
serbuk pengatoman gas. Tetapi ianya bergantung kepada nilai beban serbuk padatan
serbuk berkenaan.
Jadual 4.3 dan Jadual 4.4 berikutnya menunjukkan taburan saiz partikel bagi
serbuk tersebut dalam taburan bimodal. Keputusan tersebut menunjukkan berlaku
pengurangan saiz median partikel dengan setiap penambahan komposisi jisim serbuk
halus. Bagaimanapun, apabila peratusan jisim serbuk halus bertambah, taburan
partikel tersebut menjadi semakin sempit. Ini boleh dilihat dengan peningkatan nilai
SWnya.
Jadual 4.3 Saiz serbuk logam pengatoman gas dalam taburan bimodal
30%
jisi
m
serb
uk
halu
s
Ulang D10 D50 D90 Sw S (m2/g) 1 8.675 20.151 43.475 3.657 0.368 2 8.944 20.962 44.426 3.678 0.357 3 9.141 21.434 46.175 3.640 0.349
min 8.920 20.849 44.692 3.658 0.358
50%
jisi
m
serb
uk
halu
s
1 8.490 17.344 33.354 4.308 0.404 2 8.655 17.661 33.970 4.311 0.396 3 8.805 17.957 34.379 4.328 0.390
min 8.650 17.654 33.901 4.316 0.397
70%
jisi
m
serb
uk
halu
s ha
lus
1 7.765 16.321 33.753 4.012 0.432 2 8.073 17.003 35.012 4.018 0.415 3 8.289 17.391 35.416 4.059 0.405
min 8.042 16.905 34.727 4.029 0.417
93
Jadual 4.4 Saiz serbuk logam pengatoman air dalam taburan bimodal
30%
jisi
m
serb
uk
halu
s
Ulang D10 D50 D90 Sw S (m2/g) 1 4.219 12.294 34.125 2.820 0.6712 4.294 12.648 33.378 2.875 0.6613 4.385 13.114 33.632 2.893 0.645
min 4.300 12.685 33.712 2.863 0.659
50%
jisi
m
serb
uk
halu
s
1 3.701 9.246 26.608 2.988 0.8132 3.795 9.850 28.187 2.940 0.7813 3.893 10.404 30.181 2.878 0.751
min 3.796 9.833 28.325 2.935 0.782
70%
jisi
m
serb
uk
halu
s ha
lus
1 3.591 8.603 24.323 3.081 0.8562 3.659 8.955 25.360 3.045 0.8323 3.724 9.277 26.566 3.000 0.811
min 3.658 8.945 25.416 3.042 0.833
Selanjutnya, seperti ditunjukkan oleh Jadual 4.3 dan Jadual 4.4, luas permukaan
tentu, S adalah pengukuran tidak langsung terhadap saiz purata partikel. Faktor ini
amat penting bagi menganggarkan penumpatan padatan tersebut semasa proses
pensinteran. Luas permukaan tentu, S dinyatakan dalam (m2/g) adalah seperti berikut:-
D
6S
(4.2)
Persamaan ini menganggap bentuk partikel serbuk adalah sfera. Luas permukaan
tentu, S ini penting untuk menganggarkan tingkahlaku pensinteran, memandangkan
tenaga permukaan adalah berkadar terus dengan luas permukaan, dan tenaga
permukaan ini akan memacu proses pensinteran. Selain itu juga, luas permukaan
tentu, S ini juga boleh dijadikan panduan relatif kepada geseran di antara partikel
serbuk logam tersebut, memandangkan luas permukaan yang tinggi adalah berkaitan
dengan jumlah sentuhan di antara partikel-partikel tersebut.
Jadual 4.1 dan Jadual 4.2 menunjukkan luas permukaan tentu, S serbuk halus
lebih tinggi berbanding serbuk kasar. Ini menunjukkan ketumpatan yang lebih baik
dapat dihasilkan oleh serbuk halus. Bagaimanapun, analisis ini menunjukkan serbuk
SS316L pengatoman air mungkin dapat menghasilkan ketumpatan yang lebih baik
94
berbanding serbuk SS316L pengatoman gas. Ini disebabkan oleh serbuk pengatoman
air mempunyai luas permukaan yang lebih besar tetapi ianya adalah bergantung
kepada nilai beban serbuknya. Ini juga didapati oleh penyelidik lain seperti Myers dan
German (2001) bahawa serbuk pengatoman air yang hampir sfera dan berligamen
mempunyai ketumpatan tap yang rendah dan luas permukaan yang tinggi berbanding
serbuk pengatoman gas. Serbuk kasar yang mempunyai luas permukaan, S yang lebih
rendah mempunyai sedikit pengaruh ke atas proses penyahikatan (Lee et al. 2004).
Bagaimanapun, ianya tertakluk kepada kehomogenan bahan suapan itu di samping
proses-proses lain seperti proses penyuntikan, penyahikatan dan pensinteran.
Bagi taburan bimodal, penambahan serbuk halus ke dalam serbuk kasar akan
meningkatkan luas permukaan tentunya, bagaimanapun serbuk SS316L pengatoman
air masih lagi mendominasi dari segi luas permukaan tentu yang tinggi. Keputusan
yang ditunjukkan oleh Jadual 4.3 dan Jadual 4.4 jelas menunjukkan ketumpatan akhir
jasad anum yang menggunakan serbuk logam dalam taburan bimodal akan meningkat
berbanding yang menggunakan serbuk kasar sepenuhnya. Walaupun penumpatan
semasa pensinteran serbuk bimodal ini agak rendah berbanding serbuk halus dalam
taburan monomodal, adunan bahan suapan secara bimodal ini akan dapat
mengurangkan geseran permukaan partikel serbuk dan seterusnya memudahkan
proses penyuntikan. Perhatikan dalam Jadual 4.2 bahawa nilai luas permukaan tentu
serbuk halus yang menghampiri uniti akan menyukarkan proses penyuntikan dan ini
menyebabkan bahan suapan serbuk ini terpaksa dikurangkan bagi memudahkan proses
penyuntikan acuan. Oleh itu, adunan serbuk ini dalam taburan bimodal akan dapat
memudahkan proses penyuntikan acuan logam.
4.3 PENGARUH EMULSI PMMA TERHADAP BAHAN SUAPAN
4.3.1 Penyediaan bahan suapan
Penyediaan bahan suapan yang homogenus adalah penting bagi menghasilkan jasad
anum yang bebas dari kecacatan. Kajian ini akan mengkaji mengenai keadaan PMMA
yang digunakan bagi pengadunan bahan suapan ini bagi meningkatkan
kehomogenannya.
95
Dua adunan bahan suapan bagi beban serbuk 61% dan 65% isipadu diadunkan
dengan menggunakan emulsi PMMA dan serbuk PMMA. Dua beban serbuk ini
dipilih bertujuan untuk melihat kesan emulsi dan serbuk PMMA ke atas bahan suapan
yang berbeban serbuk rendah (61% isipadu) dan berbeban serbuk tinggi (65%
isipadu). Bagi memudahkan perbincangan bagi keputusan kajian ini, singkatan bagi
bahan-bahan suapan yang digunakan dalam kajian ini ditunjukkan oleh Jadual 4.5.
Jadual 4.5 Singkatan bagi nama bahan suapan yang digunakan
Singkatan Penerangan
pow 61
emul 61
pow 65
emul 65
Beban serbuk: 61% isipadu; serbuk PMMA
Beban serbuk: 61% isipadu; emulsi PMMA
Beban serbuk: 65% isipadu; serbuk PMMA
Beban serbuk: 65% isipadu; emulsi PMMA
Emulsi PMMA disediakan dengan mengacau serbuk PMMA dan aseton dengan
nisbah 1 gm (PMMA) : 4 ml (aseton) selama 15 minit. Seterusnya emulsi tersebut
dicampurkan dengan serbuk keluli tahan karat dan asid sterik yang diadunkan pada
suhu bilik. Kaedah yang sama juga dilakukan apabila menggunakan serbuk PMMA.
Doh adunan tersebut akan dihancurkan bagi membentuk granul bagi memudahkan
proses pengacuan.
Granul bahan suapan yang dihasilkan ditunjukkan Rajah 4.3. Granul bahan
suapan yang disediakan dengan menggunakan serbuk PMMA (Rajah 4.3 (a))
berbentuk serbuk halus manakala bahan suapan yang menggunakan emulsi PMMA
(Rajah 4.3 (b)) berbentuk butiran.
96
a) Bahan suapan yang disediakan dengan serbuk PMMA
b) Bahan suapan yang disediakan dengan emulsi PMMA
Rajah 4.3 Bahan suapan yang telah dihancurkan
4.3.2 Analisis sifat reologi
Analisis sifat reologi telah dilakukan terhadap bahan-bahan suapan tersebut bagi
melihat sifat pseudoplastiknya, di samping tenaga pengaktifan, E dan
kebolehacuannya, . Rajah 4.4 menunjukkan hubungan kelikatan dengan kadar ricih
bahan-bahan suapan tersebut yang keluar melalui reometer rerambut pada suhu 130oC.
Secara umumnya, kelikatan bahan-bahan suapan tersebut didapati berkurangan
apabila kadar ricihnya meningkat dan ini menunjukkan bahan-bahan suapan tersebut
mempunyai sifat pseudoplastik.
Rajah 4.4 Kelikatan dan kadar ricih bahan suapan yang dikaji pada suhu 130oC
97
Bahan suapan emul 61 mempunyai kelikatan yang terendah tetapi lebih likat
daripada kelikatan bahan pengikat. Ini diikuti dengan kadar ricihnya yang tinggi
berbanding dengan bahan-bahan suapan yang lain. Ini berlaku kerana wujudnya
komponen polimer yang banyak dalam emul 61 yang berbeban serbuk rendah (61%
isipadu).
Bahan suapan pow 61 didapati lebih likat berbanding emul 61. Fenomena yang
sama juga berlaku terhadap pow 65 yang lebih likat daripada emul 65. Ini disebabkan
oleh bahan suapan yang diadunkan dengan menggunakan emulsi PMMA adalah lebih
homogen berbanding dengan bahan suapan yang disediakan dengan serbuk PMMA
kerana emulsi tersebut dapat membantu lebih banyak partikel-partikel PMMA serta
PEG memasuki celah-celah partikel serbuk logam.
Jadual 4.6 menunjukkan kelikatan bahan-bahan suapan tersebut pada kadar ricih
1000 s-1 pada suhu 130oC. Bahan suapan pow 65 adalah yang mempunyai kelikatan
yang paling tinggi pada kadar ricih 1000 s-1 manakala yang paling rendah ialah emul
61. Bahan suapan emul 61 dan emul 65 mengandungi lebih banyak bahan pengikat di
celah-celah partikel serbuk logamnya dan ini menyebabkan kehomogenannya lebih
baik berbanding pow 61 dan pow 65. Ini boleh dilihat pada keadaan granul bahan
suapan emul 61 dan emul 65 yang ditunjukkan Rajah 4.3 (b) yang lebih berbutir
berbanding dengan yang ditunjukkan oleh Rajah 4.3 (a) dan ini menunjukkan serbuk
SS316L tersebut telah diselimuti dengan baik oleh matrik bahan pengikat PEG dan
PMMA. Faktor lekatan PEG dan PMMA terhadap serbuk logam ini dipengaruhi oleh
asid sterik yang bertindak sebagai surfactant yang akan meningkatkan lekatan bahan
pengikat terhadap partikel serbuk logam. Mohd Afian Omar (1999) mendapati
kelikatan bahan suapan akan berkurangan apabila lebih banyak asid sterik digunakan.
98
Rajah 4.5 Korelasi kelikatan bahan suapan pada kadar ricih 1000 s-1 dengan suhu
Rajah 4.5 menunjukkan korelasi kelikatan bahan suapan yang dikaji terhadap
suhu pada kadar ricih 1000 s-1. Kecerunan plot dalam Rajah 4.5 adalah nilai tenaga
pengaktifan, E bahan suapan tersebut seperti ditunjukkan Jadual 4.6. Nilai tenaga
pengaktifan ini menunjukkan kepekaan bahan suapan ini terhadap perubahan suhu
semasa proses penyuntikan. Semakin tinggi nilai tenaga pengaktifan, semakin peka
bahan suapan tersebut terhadap sebarang perubahan suhu yang berlaku di dalam
sistem penyuntikan. Keputusan yang ditunjukkan oleh Jadual 4.6 menunjukkan pow
61 mempunyai kepekaan terhadap perubahan suhu yang paling tinggi dan pow 65
mempunyai kepekaan yang paling rendah.
Jadual 4.6 Sifat reologi bahan suapan yang disediakan dengan emulsi dan serbuk PMMA
Singkatan Bahan suapan
η o (Pas) E (kJ/mol) n
pow 61
emul 61
pow 65
emul 65
69.92
65.82
229.46
98.66
18.52
5.044
2.322
15.72
0.48
0.3905
0.424
0.49
3.08
9.7796
6.6165
2.6269
99
Nilai indeks tingkahlaku aliran, n pula adalah berkaitan dengan kepekaan bahan
suapan tersebut terhadap perubahan kadar ricih. Jadual 4.6 menunjukkan bahan
suapan emul 65 mempunyai kepekaan terhadap kadar ricih yang lebih tinggi tetapi
nilai indeks tingkahlaku aliran bagi bahan suapan yang lainnya tidak jauh berbeza di
antara satu dengan yang lain.
Indek kebolehacuan, pula menunjukkan sama ada bahan suapan tersebut boleh
disuntik atau tidak. Semakin tinggi nilai indek kebolehacuan, semakin mudah bahan
suapan tersebut untuk disuntik. Jadual 4.6 menunjukkan bahan suapan emul 61
mempunyai indek kebolehacuan yang paling baik disebabkan oleh kandungan bahan
pengikat yang lebih banyak berbanding yang lain.
Walaupun bahan suapan pow 65 mempunyai indek kebolehacuan yang lebih
baik berbanding dengan emul 65, bahan suapan pow 65 tidak boleh disuntik dengan
menggunakan mesin penyuntikan acuan logam jenis skru disebabkan oleh pow 65
berbentuk serbuk dan ianya sukar untuk dibawa oleh skru ke muncung tong
penyuntikan. Bahan suapan pow lebih sesuai disuntik dengan menggunakan mesin
penyuntikan acuan jenis omboh di mana bahan suapan tersebut akan ditolak terus ke
muncung oleh omboh.
4.4 ANALISIS PERMETERAN GRAVITI HABA (TGA) BAHAN SUAPAN
Analisis pemeteran graviti haba (TGA) telah dilakukan terhadap bahan suapan
tersebut bagi mengkaji kadar peleburan bahan suapan tersebut sebaik saja dikenakan
tindakan haba.
Bahan suapan pow 61 dan emul 61 dipanaskan pada kadar 10oC/minit dan
pengurangan jisim sampel bahan suapan yang dikaji didapati mengalami penurunan
seperti ditunjukkan oleh Rajah 4.6. Titik tengah bagi plot Rajah 4.6 (a) ialah pada
379.75oC manakala bagi Rajah 4.6 (b) ialah 391.12oC. Ini menunjukkan bahawa
kedua-dua bahan suapan yang diuji masih mempunyai komposisi yang hampir sama
dan keputusan analisis pemeteran graviti haba tidak menunjukkan sebarang
100
pengurangan komposisi bahan pengikat sama ada bahan suapan tersebut disediakan
dengan kaedah emulsi PMMA ataupun serbuk PMMA.
a) Bahan suapan pow 61
b) Bahan suapan emul 61
Rajah 4.6 Analisis pemeteran graviti haba (TGA) bagi bahan suapan pow 61 dan emul 61
Analisis permeteran graviti haba ini juga menunjukkan bahawa bahan pengikat
yang digunakan akan mengurai sepenuhnya pada suhu 440oC dan ini adalah suhu yang
paling sesuai bagi proses pirolisis termal.
101
4.5 KESIMPULAN
Kajian ke atas saiz serbuk logam yang digunakan dalam kajian ini menunjukkan
kedua-dua jenis serbuk yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman gas dan
pengatoman air sesuai digunakan dalam bahan suapan MIM. Saiz median serbuk, D50
bagi kesemua serbuk yang digunakan didapati meningkat apabila taburan serbuk
secara bimodal digunakan. Ini akan memudahkan proses penyuntikan acuan logam
disebabkan oleh luas permukaan tentu, S serbuk halus dapat dikurangkan dengan
kehadiran serbuk kasar.
Walaupun serbuk SS316L pengatoman air yang digunakan dalam kajian ini
berbentuk tidak sekata dan berligamen, penumpatan jasad sinternya dipercayai lebih
baik berbanding yang menggunakan serbuk pengatoman gas. Ini disebabkan oleh luas
permukaan tentunya, S yang lebih tinggi. Tetapi ianya bergantung kepada nilai beban
serbuk yang dikenakan terhadap bahan suapan tersebut disamping masalah-masalah
yang mungkin timbul semasa proses penyuntikan acuan logam kelak.
Selanjutnya, kajian terhadap pengaruh emulsi terhadap bahan suapan ini
menunjukkan bahawa kesemua bahan suapan yang dikaji mempunyai sifat
pseudoplastik yang baik. Ini dilihat pada nilai indek tingkahlaku aliran, n yang lebih
kecil dari 1 dan menunjukkan penipisan ricih berlaku apabila tegasan ricih dikenakan
terhadap bahan suapan tersebut.
Penggunaan emulsi PMMA akan menghasilkan bahan suapan yang lebih sekata
dan ianya berupaya meningkatkan keupayaan bahan suapan tersebut untuk meliputi
serbuk logam, di samping merendahkan nilai kelikatan bahan suapan tersebut.
Keputusan juga menunjukkan emul 61 dan pow 65 agak kurang peka terhadap
perubahan suhu berbanding pow 61 dan emul 65. Bagaimanapun, pemisahan bahan
suapan mungkin berlaku pada bahan suapan emul 61 disebabkan nilai indek
tingkahlaku alirannya yang rendah.
Bahan suapan pow 61 didapati lebih peka terhadap suhu mungkin disebabkan
oleh PEG dan asid sterik yang meliputi serbuk logam tersebut. Tetapi PMMA masih
102
dalam bentuk serbuk. Kewujudan PMMA dalam emul 61 telah merendahkan
kepekaannya. Ini disebabkan oleh suhu penguraian PMMA yang melebihi 170° C.
Bagaimanapun, kedua-dua teknik penyediaan bahan suapan ini mampu menghasilkan
bahan suapan MIM tetapi penggunaan emulsi PMMA akan meningkatkan
kehomogenan bahan suapan tersebut.
BAB V
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN: PENILAIAN BAHAN SUAPAN BERDASARKAN KEPADA SIFAT REOLOGI
5.1 PENGENALAN
Bab ini akan membincangkan mengenai keputusan kajian sifat reologi bahan suapan
yang digunakan dalam kajian ini. Ianya meliputi bahan suapan yang menggunakan
serbuk SS316L; pengatoman gas dan pengatoman air. Kajian dalam bab ini meliputi
kajian sifat reologi bahan suapan dalam taburan monomodal dan bimodal yang terdiri
dari serbuk SS316L kasar dan halus, yang dihasilkan dengan kaedah pengatoman gas
dan pengatoman air.
Permulaan bab ini akan membincangkan mengenai penilaian aspek
kebolehacuan bahan suapan yang menggunakan serbuk SS316L, pengatoman gas
dalam taburan monomodal. Seterusnya, bab ini akan membincangkan mengenai kesan
beban serbuk, saiz dan bentuk partikel serbuk SS316L ke atas sifat reologi bahan
suapan dalam taburan monomodal. Kajian ini penting bagi melihat prestasi sifat
reologi bahan-bahan suapan tersebut. Bentuk partikel serbuk SS316L pengatoman air
yang tidak sekata berbanding serbuk SS316L pengatoman gas yang berbentuk sfera,
memungkinkan sifat reologi bahan-bahan suapan tersebut yang berbeza.
Perbincangan seterusnya dilanjutkan kepada kajian kesan taburan partikel
serbuk SS316L halus terhadap matrik serbuk kasar serta, kesan beban serbuk bahan
suapan bimodal ke atas sifat reologinya. Kehadiran serbuk halus ke dalam matrik
serbuk kasar akan membantu mengurangkan kelikatan bahan suapan tersebut
disamping mengurangkan masalah pemisahan bahan pengikat yang berlaku apabila
104
menggunakan serbuk kasar. Di samping itu juga, bagi kes bahan suapan yang
menggunakan serbuk SS316L pengatoman air pula, masalah kelikatan tinggi apabila
menggunakan serbuk halus sepenuhnya akan dapat diselesaikan, justeru
memungkinkan untuk menghasilkan jasad anum yang baik dengan mudah pada beban
serbuk yang tinggi (Karatas & Saritas 2001).
Bagi memudahkan perbincangan, bahan-bahan suapan tersebut telah dinamai
dengan singkatan-singkatan seperti ditunjukkan oleh Jadual 5.1.
Jadual 5.1 Singkatan nama-nama bahan suapan
Singkatan Saiz serbuk Pengatoman Beban serbuk 16_62
Hal
us ga
s
62% isipadu 16_63 63% isipadu 16_64 64% isipadu 16_65 65% isipadu wf_62
air
62% isipadu wf_62.5 62.5 % isipadu wf_63 63% isipadu
wf_63.5 63.5% isipadu 31_62
Kas
ar ga
s
62% isipadu 31_63 63% isipadu 31_64 64% isipadu 31_65 65% isipadu wc_63
air
63% isipadu wc_63.5 63.5% isipadu wc_64 64% isipadu
5.2 ASPEK KEBOLEHACUAN BAHAN SUAPAN SERBUK PENGATOMAN GAS
Bahagian ini membincangkan mengenai aspek kebolehacuan bahan suapan serbuk
pengatoman gas yang meliputi pengaruh suhu bahan suapan tersebut terhadap
kelikatan dan kadar ricih bahan suapan tersebut, sifat pseudoplastik, kepekaan bahan
suapan tersebut terhadap perubahan suhu dan indek kebolehacuannya.
105
5.2.1 Pengaruh suhu terhadap bahan suapan
Kesan suhu terhadap kelikatan serta kadar ricih bahan suapan ditunjukkan oleh Rajah
5.1 dan Rajah 5.2. Kedua-dua rajah tersebut secara umumnya menunjukkan
penurunan kelikatan apabila suhu bahan suapan ditingkatkan, dan keadaan yang
sebaliknya berlaku pada kadar ricih. Penurunan kelikatan berlaku apabila kadar ricih
yang dikenakan terhadap bahan suapan tersebut ditingkatkan menunjukkan bahan
suapan ini mengalami penipisan ricih. Keadaan ini diperlukan bagi bahan suapan
MIM agar kelikatan bahan suapan yang disuntik akan berkurangan apabila tekanan
penyuntikan dikenakan terhadapnya.
a). Bahan suapan 31_64 b). Bahan suapan 31_65
Rajah 5.1 Kesan suhu terhadap kelikatan dan kadar ricih bagi bahan suapan serbuk SS316, pengatoman gas kasar
106
a). Bahan suapan 16_ 64 b). Bahan suapan 16_65
Rajah 5.2 Kesan suhu terhadap kelikatan dan kadar ricih bagi bahan suapan serbuk SS316L, pengatoman gas halus
Nilai beban yang ditunjukkan Rajah 5.1 dan Rajah 5.2 adalah merujuk kepada
nilai beban yang dikenakan pada omboh mesin reologi semasa ujian. Nilai beban yang
lebih tinggi diperlukan sekiranya serbuk SS316L pengatoman air digunakan seperti
ditunjukkan dalam Lampiran C.
Secara umumnya, Rajah 5.1 dan Rajah 5.2 menunjukkan penurunan kelikatan
dan peningkatan kadar ricih berlaku pada suhu tertentu apabila beban ujian
ditingkatkan. Ini adalah keadaan pseudo plastik bahan tersebut di mana, kelikatan
bahan suapan akan berkurangan apabila tegasan ricih ditingkatkan terhadap bahan
107
suapan tersebut. Tegasan ricih dikenakan kepada bahan suapan melalui tekanan yang
dikenakan terhadapnya semasa proses penyuntikan, manakala bagi kes ujian sifat
reologi ini, bahan suapan akan ditolak keluar menerusi lubang rerambut. Nilai tegasan
ricihnya akan diubah-ubah dengan mengubah beban pemberat yang akan memberikan
daya kepada omboh tong reologi. Nilai tegasan ricih ini ditunjukkan oleh persamaan
berikut (German & Bose 1997).
(5.1)
Nilai m dalam persamaan (5.1) adalah bergantung kepada jenis bendalir. Bagi
bendalir Newtonian, nilai m lazimnya uniti tetapi tidak bagi bahan bukan Newtonian.
Ini kerana kelikatan bendalir Newtonian hanya bergantung kepada suhu dan tekanan.
Kebanyakan bahan suapan MIM akan menunjukkan tingkahlaku yang lebih kompleks
di mana, kelikatannya turut dipengaruhi oleh kadar ricih disamping tekanan dan suhu.
5.2.2 Sifat pseudo plastik bahan suapan
Sifat pseudo plastik bahan suapan ini akan dibincangkan dengan lebih terperinci lagi
dalam bahagian ini. Persamaan umum yang menunjukkan hubungan kelikatan dengan
kadar ricih bahan suapan ditunjukkan oleh persamaan (5.2).
(5.2)
Nilai K dalam persamaan (5.2) ialah pemalar manakala, nilai n pula ialah indek
tingkahlaku aliran. Sekirannya indek tingkahlaku aliran, n ini kurang dari uniti, ini
menunjukkan bahawa bahan suapan tersebut mengalami penipisan ricih tetapi
sekiranya keadaan yang sebaliknya berlaku, ini menunjukkan ianya mengalami
penebalan ricih. Bahan suapan MIM hendaklah mempunyai nilai indek tingkahlaku
aliran yang lebih rendah dari uniti (Hsu & Lo 1996; Faiz Ahmad 2005).
108
Rajah 5.3 menunjukkan hubungan kelikatan dengan kadar ricih bagi bahan
suapan 31_64 dan 16_64 manakala, Rajah 5.4 pula menunjukkan hubungan yang
sama bagi bahan suapan 31_65 dan 16_65. Plot yang ditunjukkan oleh kedua-dua
rajah tersebut secara umumnya menunjukkan penurunan kelikatan berlaku apabila
kadar ricih meningkat, disamping nilai kelikatannya juga menyusut dengan
peningkatan suhu.
a) Bahan suapan 31_64
b) Bahan suapan 16_64
Rajah 5.3 Kelikatan dan kadar ricih bahan suapan, pengatoman gas pada beban serbuk 64% isipadu
109
a) Bahan suapan 31_65
b) Bahan suapan 16_65
Rajah 5.4 Kelikatan dan kadar ricih bahan suapan, pengatoman gas pada beban serbuk 65% isipadu
Rajah 5.3 dan Rajah 5.4 menunjukkan bahawa bahan suapan pengatoman gas
bersaiz halus adalah lebih likat. Ini seiring dengan hasil kajian oleh Resende et al.
(2001), di mana bahan suapan yang menggunakan serbuk halus didapati lebih likat
berbanding serbuk kasar. Ini disebabkan oleh sentuhan di antara permukaan serbuk
keluli halus yang lebih besar berbanding serbuk kasar. Justeru, wujudnya geseran
110
yang lebih tinggi di antara serbuk keluli halus. Keadaan yang sama juga terjadi apabila
beban serbuk ditingkatkan. Geseran yang tinggi di antara partikel serbuk ini
disumbangkan oleh luas permukaan tentu partikel serbuk tersebut yang juga akan
mempengaruhi penumpatan padatan tersebut semasa ianya disinter kelak. Ini akan
dibincangkan dengan lebih lanjut dalam Bab 9. Serbuk keluli halus mempunyai ruang-
ruang di antara partikel yang kecil berbanding serbuk keluli kasar (German & Bose
1997). Ruang-ruang di antara partikel ini akan diisi oleh bahan pengikat yang akan
bertindak sebagai medium untuk membawa serbuk logam semasa proses pengacuan.
Peningkatan beban serbuk ini daripada 64% isipadu ke 65% isipadu akan
mengurangkan nilai kadar ricih. Ini dapat dilihat dalam Rajah 5.4 di mana titik-
titiknya hanya tertumpu ke sebelah kiri plot berbanding Rajah 5.3, ianya kelihatan
terserak ke keseluruhan graf. Apabila titik-titik dalam Rajah 5.4 tertumpu ke sebelah
kiri, nilai kadar ricihnya adalah lebih rendah dan ini menyebabkan kelikatannya
bertambah.
Rajah 5.4(a) menunjukkan penyebaran titik-titik yang agak sekata berbanding
Rajah 5.4(b). Ini disebabkan oleh ruang-ruang di antara partikel serbuk keluli kasar
lebih besar serta berupaya menyimpan lebih banyak bahan pengikat. Sekiranya
dibandingkan Rajah 5.3(a) dengan Rajah 5.4(a), taburan titik dalam Rajah 5.3(a) lebih
landai berbanding dengan titik-titik dalam Rajah 5.4(a) yang menunjukkan penurunan
kelikatan yang lebih jelas apabila kadar ricih meningkat. Ini sebenarnya disebabkan
oleh lebihan bahan pengikat yang berada di celah-celah partikel serbuk keluli bahan
suapan 31_64 (Rajah 5.3(a)) telah mengurangkan geseran di antara partikel serbuk
SS316L.
Kekurangan geseran di antara partikel serbuk SS316L akan mengurangkan
penipisan ricih bahan suapan tersebut. Ini dapat dilihat dalam Jadual 5.2 di mana,
bahan suapan 31_64 mempunyai nilai indek tingkahlaku aliran yang menghampiri
uniti. Ini menunjukkan ianya mempunyai sifat penipisan ricih yang lebih rendah
berbanding bahan suapan 31_65.
111
Jadual 5.2 Indek tingkahlaku aliran bahan suapan monomodal pada suhu-suhu tertentu
Halus Kasar
Bahan suapan 16_64
Bahan suapan 16_65
Bahan suapan 31_64
Bahan suapan 31_65
Suhu n Suhu n Suhu n Suhu n
120 0.49 120 0.6716 120 0.9795 120 0.4345
125 0.6113 125 0.4705 125 0.8029 125 0.4083
130 0.4351 130 0.4934 130 0.9453 130 0.3303
135 0.7951 135 0.3246 135 0.7643 135 0.3537
140 0.8555 140 0.3565 140 0.8128 140 0.3452
Purata
0.6374
0.4633
0.861
0.3744
Bagaimanapun, kedua-dua bahan suapan tersebut menunjukkan nilai indek
tingkahlaku aliran yang tidak jauh berbeza dan kedua-duanya menunjukkan sifat
pseudo plastik yang signifikan seperti ditunjukkan oleh Khakbiz et al. (2005). Ini
kerana nilai indek tingkahlaku aliran bahan suapan 16_64 dan 16_65 berada pada
tahap pertengahan, kecuali bahan suapan 16_64 pada suhu 135 dan 140oC yang
nilainya lebih hampir dengan uniti. Bahan suapan yang mempunyai nilai indek
tingkahlaku aliran yang rendah mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap perubahan
kadar ricih.
5.2.3 Kepekaan bahan suapan terhadap perubahan suhu
Pengaruh suhu terhadap sifat reologi bahan suapan MIM ditunjukkan dengan jelas
oleh persamaan Arrhenius (Huang et al. 2003):
RT
Eo exp (5.3)
Tenaga pengaktifan, E adalah merujuk kepada kepekaan bahan suapan terhadap
perubahan suhu semasa proses pengacuan (Huang et al. 2003; Aggarwal et al. 2006).
112
Berpandukan kepada persamaan (5.3), ln η melawan 1/T pada nilai kadar ricih 100 s-1
dan 10,000 s-1 diplotkan dalam Rajah 5.5. Plot yang dihasilkan adalah garis linear dan
kecerunannya adalah kepekaan bahan suapan terhadap perubahan suhu pengacuan.
Nilainya yang rendah akan menghalang sebarang perubahan kelikatan secara
mendadak dari berlaku. Perubahan kelikatan secara mendadak akan mengurangkan
kebolehaliran bahan suapan dan menyebabkan berlakunya penumpuan tegasan,
keretakan dan pembengkokkan jasad anum. Seterusnya, kepekaan bahan suapan yang
rendah akan membenarkan penghantaran tekanan yang lebih besar ke dalam kaviti
acuan dan berupaya mengurangkan masalah kecacatan yang berkaitan dengan
pengecutan jasad anum (Yimin et al. 1999; Iriany 2002).
Tenaga pengaktifan bahan suapan ditunjukkan oleh Jadual 5.3. Nilainya
didapati meningkat apabila kadar ricih ditingkatkan kecuali, bagi bahan suapan 16_64.
Ini disebabkan berlakunya pemisahan serbuk keluli daripada matrik bahan
pengikatnya pada kadar ricih tinggi (10,000 s-1). Sekiranya serbuk SS316L kekal
dalam matrik bahan pengikatnya, nilai tenaga pengaktifannya akan meningkat dengan
peningkatan kadar ricihnya. Umumnya, tenaga pengaktifan, E bahan suapan yang
ditunjukkan oleh Jadual 5.3 menunjukkan bahan suapan serbuk halus lebih peka
terhadap perubahan suhu berbanding bahan suapan serbuk kasar. Ini disebabkan oleh
nilai tenaga pengatifan, E bahan suapan serbuk halus yang lebih besar berbanding
serbuk kasar. Keadaan ini disumbang oleh luas permukaan tentu serbuk halus yang
lebih besar berbanding serbuk kasar menyebabkan lebih banyak tenaga yang
disebarkan oleh partikel serbuk halus terhadap bahan suapan.
113
a) Kadar ricih 100 s-1
b) Kadar ricih 10,000 s-1
Rajah 5.5 Pergantungan sifat reologi terhadap suhu pada kadar ricih 100 s-1 dan 10,000 s-1
114
Jadual 5.3 Tenaga pengaktifan bagi bahan suapan, pengatoman gas dalam taburan partikel secara monomodal
Bahan suapan 16_64
Bahan suapan 16_65
Bahan suapan 31_64
Bahan suapan 31_65
Kadar ricih
E
(kJ/mol)
Kadar ricih
E
(kJ/mol)
Kadar ricih
E
(kJ/mol)
Kadar ricih
E
(kJ/mol)100 135.99 100 14.77 100 26.11 100 4.79
10,000 23.09 10,000 82.11 10,000 72.54 10,000 24.4
Purata, E
79.54
48.44
49.33
14.6
Untuk mengelak daripada berlakunya perubahan kelikatan bahan suapan secara
mendadak semasa proses pengacuan, bahan suapan yang mempunyai nilai tenaga
pengaktifan sederhana atau lebih rendah adalah yang terbaik (Norhamidi Muhamad et
al. 2002). Bahan suapan 31_65 mempunyai purata tenaga pengaktifan yang paling
rendah dan ini menunjukkan bahawa bahan suapan ini lebih fleksibel dari segi suhu
pengacuan berbanding bahan suapan 16_64 yang mempunyai kepekaan lebih tinggi
terhadap perubahan suhu pengacuan, kerana ianya tidak mudah membeku apabila
terdapat pengurangan suhu secara tiba-tiba.
Secara umumnya, nilai tenaga pengaktifan yang ditunjukkan oleh Jadual 5.3
dan indek tingkahlaku aliran dalam Jadual 5.2 didapati semakin berkurangan apabila
beban serbuk ditingkatkan. Dapatan kajian ini bersetuju dengan dapatan kajian oleh
Resende et al. (2001) dan Aggarwal et al. (2006). Nilai purata tenaga pengaktifan
yang ditunjukkan Jadual 5.3 adalah hampir dengan yang diperolehi oleh penyelidik-
penyelidik lain (Yimin et al. 1999; Iriany 2002).
5.2.4 Kebolehacuan
Walaupun sifat-sifat lain bagi bahan suapan seperti kebolehmampatan leburan,
keanjalan leburan, haba tentu dan konduktiviti termal juga mempengaruhi proses
pengacuan suntikan logam, sifat-sifat reologi yang telah dibincangkan ini juga boleh
digunakan sebagai panduan semasa memilih bahan suapan yang sesuai. Bahan suapan
115
yang mempunyai kelikatan rendah, indek tingkahlaku aliran yang rendah dan tenaga
pengaktifan yang tinggi, dianggap mempunyai sifat reologi yang baik dan sesuai
digunakan sebagai bahan suapan MIM (Yimin et al. 1999).
Sekiranya dilihat dari segi indek tingkahlaku aliran, bahan suapan 31_65
adalah yang terbaik tetapi dari segi tenaga pengaktifan pula, bahan suapan 16_64
adalah yang terbaik. Maka, bagi mendapatkan satu keputusan yang muktamad,
persamaan Weir yang menggabungkan ketiga-tiga parameter di atas ditunjukkan oleh
persamaan (5.4) boleh digunakan (Yimin et al. 1999; Karatas et al. 2004; Aggarwal et
al. 2006):
RE
n
o
1109
(5.4)
Jadual 5.4 Purata indek kebolehacuan bahan suapan monomodal
Bahan suapan 16_64 16_65 31_64 31_65
Indek
kebolehacuan,
263
501
247
1941
Indek kebolehacuan yang ditunjukkan dalam persamaan 5.4 boleh digunakan
sebagai kaedah untuk membuat jangkaan mengenai kesesuaian sesuatu bahan suapan
tersebut. Bagaimanapun, ianya bergantung kepada keputusan eksperimen saringan
yang dibincangkan dalam Bab 6. Eksperimen ini adalah untuk menentu parameter
pengacuan yang sesuai bagi menghasilkan jasad anum. Jadual 5.4 menunjukkan bahan
suapan 31_65 mempunyai purata indek kebolehacuan yang tertinggi, manakala bahan
suapan 31_64 mempunyai purata indek kebolehacuan yang terendah. Secara
ringkasnya, setakat ini dapat dibuat kesimpulan bahawa bahan suapan 31_65
mempunyai mempunyai sifat kebolehacuan yang lebih baik berbanding bahan-bahan
suapan yang lain.
116
5.3 BEBAN SERBUK, SAIZ DAN BENTUK PARTIKEL TERHADAP SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN MONOMODAL
Bahagian ini akan membentangkan keputusan penelitian kajian ini mengenai kesan
beban serbuk, saiz dan bentuk partikel terhadap sifat reologi bahan suapan
monomodal. Bahan suapan serbuk SS316L pengatoman gas yang digunakan dalam
bahagian ini berbeban serbuk 62% isipadu dan 63% isipadu, yang terdiri dari serbuk
SS316L kasar dan halus. Selain dari itu juga, bahan suapan serbuk SS316L
pengatoman air yang dikaji dalam bahagian ini ditunjukkan oleh Jadual 5.1.
Bahan suapan serbuk SS316L pengatoman gas diuji sifat reologinya di antara
120 °C hingga 140 °C, manakala bahan suapan serbuk SS316L pengatoman air pula di
antara 130 °C hingga 150 °C. Bahan suapan serbuk SS316L pengatoman air terpaksa
diuji pada suhu ujian yang lebih tinggi disebabkan oleh bentuk partikelnya yang tidak
sekata yang menyebabkan kelikatan bahan suapan tersebut menjadi lebih tinggi
berbanding dengan bahan suapan serbuk pengatoman gas. Semasa ujian sifat reologi
dilakukan, kelikatan bahan suapan yang tinggi akan menyebabkan tekanan yang lebih
tinggi diperlukan untuk menolak bahan suapan serbuk pengatoman air keluar
menerusi rerambut reometer. Suhu-suhu ujian bagi bahan suapan pengatoman gas
dalam kajian ini dipilih berdasarkan kepada hasil kajian oleh Mohd Afian Omar
(1999) dan Murtadhahadi (2006).
5.3.1 Kesan beban serbuk, saiz dan bentuk partikel terhadap kelikatan dan kadar ricih bahan suapan
Kedua-dua Rajah 5.6 dan Rajah 5.7 menunjukkan, bahan-bahan suapan yang dikaji
mengalami penyusutan kelikatan dan peningkatan kadar ricih apabila suhu ujian
ditingkatkan. Peningkatan beban serbuk dari 62% isipadu ke 63% isipadu
menunjukkan peningkatan kelikatan dan pengurangan kadar ricih bahan suapan pada
suhu ujian yang tertentu.
Rajah 5.6 menunjukkan kelikatan dan kadar ricih bahan suapan 16_62 dan
31_62, manakala dalam Rajah 5.7 pula adalah graf yang sama bagi bahan suapan
16_63 dan 31_63. Umumnya, kesemua bahan suapan yang dikaji menunjukkan sifat
117
pseudo plastik. Bagaimanapun, kelikatan bagi bahan-bahan suapan yang ditunjukkan
dalam kedua-dua rajah tersebut adalah lebih rendah berbanding dengan yang
ditunjukkan oleh Rajah 5.3 dan Rajah 5.4. Ini disebabkan oleh beban serbuk bahan
suapan dalam Rajah 5.6 dan Rajah 5.7 adalah jauh lebih rendah dari nilai beban
serbuk genting serbuk halus pengatoman gas. Nilai beban serbuk genting bagi serbuk
pengatoman gas halus ialah 69.43 % isipadu (Muhamad Hussain Ismail et al. 2005).
Keputusan yang ditunjukkan oleh Rajah 5.6 dan Rajah 5.7 menunjukkan
bahawa bahan suapan 31_62 dan 31_63 agak likat berbanding bahan suapan 16_62
dan 16_63 masing-masing. Ini kerana serbuk SS316L pengatoman gas kasar gagal
untuk menghalang bahan pengikat daripada terkeluar dari matrik bahan suapan 31_62
dan 31_63 mengakibatkan kelikatannya lebih tinggi berbanding 16_62 dan 16_63.
Keadaan ini telah dijelaskan oleh German dan Bose (1997), bahawa ruangan yang
besar di antara partikel serbuk kasar akan memudahkan berlakunya masalah
pemisahan bahan pengikat daripada matrik bahan suapan terutamanya apabila tekanan
tinggi dan suhu tinggi dikenakan terhadap bahan suapan tersebut.
Walaupun titik-titik dalam Rajah 5.6 dan Rajah 5.7 menunjukkan penyusutan
kelikatan yang tidak seragam apabila nilai kadar ricihnya ditingkatkan, kesemua graf
tersebut menunjukkan sifat pseudoplastik kerana kelikatannya semakin berkurangan
apabila kadar ricih bertambah. Peningkatan kelikatan yang meningkat apabila kadar
ricih ditingkatkan, adalah disebabkan oleh bahan pengikat yang sepatutnya
melincirkan pergerakan partikel serbuk logam telah terkeluar dari matriknya. Ini
didapati berlaku pada kesemua suhu dalam Rajah 5.7 (b) dan keadaan yang sama juga
didapati berlaku dalam Rajah 5.9 (a). Ini menunjukkan ianya mempunyai kepekaan
terhadap tekanan yang lebih tinggi pada suhu tersebut. Nilai tekanan yang dikenakan
terhadapnya hendaklah dikawal agar pemisahan bahan pengikat tidak berlaku pada
suhu dan kadar ricih tersebut. Selain dari itu juga, pengawalan nilai tekanan
penyuntikan dan suhu penyuntikan bagi bahan-bahan suapan yang dibincangkan
dalam bahagian ini adalah sangat sukar dikawal bagi mengelak dari berlakunya
masalah pemisahan bahan pengikat yang disebabkan oleh kandungan bahan pengikat
yang terlalu banyak. Ini akan dibincangkan dengan lebih terperinci dalam bahagian
selanjutnya seperti ditunjukkan oleh Jadual 5.5 hingga Jadual 5.8 yang menunjukkan
118
bahan-bahan suapan ini mempunyai kepekaan terhadap suhu dan tekanan yang agak
tinggi.
(a)
(b)
Rajah 5.6 Kelikatan bahan suapan pengatoman gas terhadap kadar ricih pada suhu 120ºC, 130ºC dan 140ºC . (a) bahan suapan 16_62, dan (b) bahan suapan 31_62.
0 10
20 30 40 50
60 70
0.0E+00 2.0E+03 4.0E+03 6.0E+03 8.0E+03 1.0E+04 1.2E+04
Kadar Ricih (s-1)
Kel
ikat
an (
Pas
)
T=120 T=130 T=140
0 10
20 30 40 50
60 70
0.0E+00 2.0E+03 4.0E+03 6.0E+03 8.0E+03 1.0E+04 1.2E+04 1.4E+04
Kadar Ricih (s-1)
Kel
ikat
an (
Pas
)
T=120 T=130 T=140
119
(a)
(b)
Rajah 5.7 Kelikatan bahan suapan pengatoman gas terhadap kadar ricih pada suhu 120ºC, 130ºC dan 140ºC . (a) bahan suapan 16_63, dan (b) bahan suapan 31_63.
Keputusan yang ditunjukkan oleh Rajah 5.8, menunjukkan serbuk SS316L
pengatoman air telah meningkatkan kelikatan bahan suapan tersebut. Ini disebabkan
oleh geseran di antara partikel serbuk pengatoman air adalah lebih besar berbanding
serbuk pengatoman gas. Geseran di antara partikel serbuk pengatoman air yang lebih
besar adalah disebabkan oleh bentuk partikelnya yang tidak sekata serta saiz
0
50
100
150
200
250
0.0E+00 1.0E+03 2.0E+03 3.0E+03 4.0E+03 5.0E+03 6.0E+03 7.0E+03 8.0E+03 9.0E+03
Kadar Ricih (s-1)
Kel
ikat
an (
Pas
)
T=120 T=130 T=140
0
20
40
60
80
100
120
140
0.0E+00 5.0E+02 1.0E+03 1.5E+03 2.0E+03 2.5E+03 3.0E+03 3.5E+03 4.0E+03
Kadar Ricih (s -1)
Kel
ikat
an (
Pas
)
T=120 T=130 T=140
120
partikelnya yang lebih halus menyebabkan luas permukaan spesifiknya, S lebih besar
berbanding serbuk pengatoman gas (Lihat Jadual 4.1 dan Jadual 4.2). Rajah 5.8 (a)
menunjukkan bahan suapan wf_62 mempunyai kelikatan yang tinggi iaitu di antara
150 Pas hingga 530 Pas pada kadar ricih yang kurang dari 2 × 103 s-1. Bagaimanapun
apabila beban serbuknya ditingkatkan ke 62.5 % isipadu (Rajah 5.8 (b)), kadar
ricihnya didapati berkurangan dan, kelikatannya pula didapati meningkat. Keputusan
yang ditunjukkan oleh Rajah 5.8 ini menunjukkan walaupun beban serbuk bahan
suapan ini adalah rendah, kelikatannya adalah lebih tinggi berbanding dengan
kelikatan bahan suapan pengatoman gas yang ditunjukkan oleh Rajah 5.6 dan Rajah
5.7. Ini telah disumbangkan oleh bentuk dan saiz partikel serbuk pengatoman air yang
mempunyai geseran di antara partikel serbuk yang lebih tinggi berbanding serbuk
pengatoman gas dan telah bertindak sebagai penghalang bagi aliran bahan suapan
tersebut. Ujian pembebanan serbuk seperti ditunjukkan oleh Lampiran B
menunjukkan beban serbuk genting bagi serbuk halus pengatoman air hanya sebanyak
63.96 % isipadu. Ini menunjukkan bahawa beban serbuk bagi serbuk ini hanya
terbatas setakat 62% isipadu sahaja, berdasarkan kepada beban serbuk optimum
adalah 2 – 5 % isipadu lebih rendah dari beban serbuk genting (German & Bose
1997).
Bagaimanapun, penggunaan serbuk SS316L pengatoman air yang kasar
dengan saiz median partikel, D50 11.42 µm berupaya menurunkan kelikatan bahan
suapan ini. Ini ditunjukkan oleh Rajah 5.9 di mana, kelikatannya didapati lebih rendah
berbanding yang ditunjukkan oleh Rajah 5.8. Kelikatan bahan suapan wc_63 dalam
Rajah 5.9 didapati lebih rendah berbanding wc_63.5, tetapi kelikatannya kelihatan
meningkat pada kadar ricih yang tinggi. Ini boleh dilihat dalam Rajah 5.9 (a) di mana,
kelikatan bahan suapan tersebut di dapati meningkat pada pada suhu 140 °C dan,
kadar ricih yang melebihi 6 × 103 s-1. Ini menunjukkan pemisahan bahan pengikat
masih lagi berlaku dalam bahan suapan ini, tetapi keadaannya tidaklah seteruk seperti
bahan suapan pengatoman gas seperti dalam Rajah 5.7. Pemisahan bahan suapan bagi
serbuk pengatoman air ini hanya didapati berlaku pada bahan suapan serbuk kasar
yang berbeban serbuk 63% isipadu, pada suhu ujian 140 °C disebabkan oleh luas
permukaan spesifik serbuk kasar ini yang lebih kecil berbanding serbuk halus. Luas
permukaan spesifik yang lebih kecil menyebabkan lebih banyak ruangan kosong
121
wujud dicelah-celah partikel serbuk kasar dan ini menjadi punca kepada pemisahan
bahan pengikat dari matrik bahan suapan kerana partikel serbuk gagal memerangkap
bahan pengikat dari terkeluar, terutamanya pada suhu dan tekanan penyuntikan yang
tinggi.
(a)
(b)
Rajah 5.8 Kelikatan bahan suapan pengatoman air terhadap kadar ricih pada suhu 130oC, 140oC dan 150oC . (a) bahan suapan wf_62, dan (b) bahan suapan wf_62.5.
0
2000
4000
6000
8000
10000
0.0E+00 5.0E+02 1.0E+03 1.5E+03 2.0E+03 2.5E+03
Kel
ikat
an (
Pas
)
130 140 150
Kadar ricih (s-1)
0
100
200
300
400
500
600
0.0E+00 2.0E+03 4.0E+03 6.0E+03 8.0E+03 1.0E+04 1.2E+04
Kadar ricih (s-1)
Kel
ikat
an (
Pas
)
130 140 150
122
(a)
(b)
Rajah 5.9 Kelikatan bahan suapan pengatoman air terhadap kadar ricih pada suhu 130 °C, 140 °C dan 150 °C . (a) bahan suapan wc_63, dan (b) bahan suapan wc_63.5.
Bagaimanapun, fenomena tersebut tidak berlaku apabila beban serbuk
ditingkatkan ke 63.5% isipadu (Rajah 5.9 (b)). Ini disebabkan oleh ligamen-ligamen
serbuk pengatoman air, berupaya memerangkap bahan pengikat daripada terkeluar
dari matrik bahan suapan. Ianya berbeza berbanding dengan bahan suapan
pengatoman gas yang berbentuk sfera dan tidak berligamen. Serbuk SS316L
pengatoman gas sukar untuk memerangkap bahan pengikat daripada keluar dari
123
matrik bahan suapan, terutama ketika beban serbuk rendah dan, tekanan serta suhu
ujian yang tinggi. Ini disebabkan oleh serbuk SS316L pengatoman gas hanya
bergantung kepada kekasaran permukaan partikel sahaja untuk memegang bahan
pengikat daripada terpisah dari matrik bahan suapan.
Kajian ini mendapati, penggunaan serbuk pengatoman air dalam bahan suapan
akan dapat mengurangkan masalah fenomena pemisahan bahan pengikat daripada
matrik serbuk logam. Ini disebabkan oleh bentuk partikel serbuk tersebut yang tidak
sekata serta berligamen telah menambahkan lagi geseran bagi menghalang bahan
pengikat daripada keluar dari matrik serbuk logam tersebut apabila dikenakan tekanan
penyuntikan dan suhu penyuntikan.
Bagaimanapun, bahan suapan yang menggunakan serbuk SS316L halus,
pengatoman air pada beban serbuk 63% isipadu tidak dapat diuji sifat reologinya pada
suhu ujian kurang dari 140 °C, manakala apabila beban serbuk serbuk tersebut
ditingkatkan kepada 63.5% isipadu, ujian reologi hanya dapat dilakukan pada suhu
150 °C dan ke atas sahaja. Pada beban serbuk 64% isipadu, bahan suapan ini langsung
tidak dapat diuji sifat reologinya, walaupun pada suhu ujian 160 °C. Ini disebabkan
beban serbuk bahan suapan yang hendak diuji telah melampaui beban serbuk genting
bahan tersebut seperti ditunjukkan oleh Lampiran B. Keadaan yang sama juga didapati
berlaku pada bahan suapan sama yang bersaiz kasar pada beban serbuk melebihi 64%
isipadu. Ini disebabkan oleh bahan pengikat yang ada dalam matrik bahan pengikat
tersebut tidak dapat memberikan pelinciran secukupnya kepada partikel serbuk
SS316L pengatoman air yang berligamen dan tidak sekata itu.
Rajah 5.7 menunjukkan kadar ricih bahan suapan tersebut yang lebih rendah
berbanding dengan yang ditunjukkan oleh Rajah 5.6. Keadaan ini menunjukkan
peningkatan beban serbuk dari 62% isipadu ke 63% isipadu telah mengurangkan
pelinciran bahan pengikat terhadap partikel serbuk SS316L pengatoman gas.
Bagaimanapun, apabila sebuk SS316L pengatoman air digunakan, ligamen-ligamen
dan bentuk yang tidak sekata pada partikel serbuk SS316L tersebut telah
mengurangkan pelinciran yang sepatutnya diberikan oleh bahan pengikat dan ini
menyebabkan kadar ricihnya berkurangan berbanding bahan suapan serbuk SS316L
124
pengatoman gas. Ianya adalah seperti ditunjukkan oleh Rajah 5.8 dan Rajah 5.9.
Memandangkan bahan-bahan suapan ini bersifat pseudo plastik, kelikatanya akan
meningkat apabila kadar ricih berkurangan. Ini menunjukkan bahawa bahan suapan
MIM amat memerlukan sifat pelinciran yang diberikan oleh bahan pengikat untuk
merendahkan kelikatannya justeru, memudahkan proses pengacuan dan menghasilkan
jasad anum yang bebas dari sebarang kecacatan.
5.3.2 Kesan beban serbuk , saiz dan bentuk partikel terhadap indek tingkahlaku aliran
Jadual 5.5 menunjukkan indek tingkahlaku aliran, n bagi bahan suapan serbuk
pengatoman gas pada suhu 120o C, 130oC dan 140oC, manakala Jadual 5.6 pula adalah
untuk bahan suapan serbuk pengatoman air. Indek tingkahlaku aliran yang lebih kecil
dari uniti menunjukkan bahan suapan tersebut adalah pseudo plastik dan ianya
mengalami penyusutan kelikatan apabila tegasan ricih yang bertindak ke atasnya
meningkat. Ini adalah seperti yang telah dibincangkan dalam bahagian sebelum ini.
Bagaimanapun, semakin rendah nilai indek ini dari uniti, semakin peka bahan suapan
tersebut terhadap tekanan penyuntikan. Tekanan penyuntikan juga adalah berkaitan
dengan tegasan ricih yang dikenakan terhadap bahan suapan tersebut.
Indek tingkahlaku aliran yang ditunjukkan oleh Jadual 5.5 menunjukkan,
kepekaan bahan suapan tersebut terhadap tekanan penyuntikan yang semakin
berkurangan apabila suhu penyuntikan ditingkatkan. Ini boleh dilihat apabila nilai
indek tersebut semakin meningkat. Walau bagaimanapun, kepekaannya semakin
meningkat bagi bahan suapan 31_62. Ini disebabkan oleh bahan suapan tersebut
mengandungi lebih banyak bahan pengikat yang bertindak sebagai pelincir. Tetapi,
keadaan sebaliknya didapati berlaku apabila beban serbuk bagi serbuk kasar ini
ditingkatkan ke 63% isipadu.
Jadual 5.2 menunjukkan nilai indek tingkahlaku aliran bagi bahan suapan yang
berbeban serbuk lebih tinggi daripada yang ditunjukkan oleh Jadual 5.5. Umumnya,
nilai indek tingkahlaku aliran dalam Jadual 5.2 tidak jauh berbeza dengan yang
ditunjukkan oleh Jadual 5.5. Bagaimanapun, bahan suapan 16_64 dan 31_64 (Jadual
5.2) didapati kurang peka terhadap tekanan penyuntikan berbanding bahan suapan
125
16_62 dan 31_62 (Jadual 5.5). Ini disebabkan oleh beban serbuk yang tinggi telah
mengurangkan sifat pelinciran bahan suapan tersebut yang sepatutnya diberikan oleh
bahan pengikat, seterusnya akan mengurangkan kepekaan bahan suapan tersebut
terhadap tekanan penyuntikan.
Jadual 5.5 Indek tingkahlaku aliran bahan suapan SS316L pengatoman gas
Halus Kasar
Bahan suapan 16_62
Bahan suapan 16_63
Bahan suapan31_62
Bahan suapan 31_63
Suhu n Suhu n Suhu n Suhu n
120 -0.61 120 0.534 120 0.864 120 0.457
130 0.113 130 0.570 130 -0.128 130 0.923
140 0.575 140 0.691 140 0.602 140 0.927
Purata
0.026
0.598
0.446
0.769
Kepekaan bahan suapan pengatoman air terhadap tegasan ricih ditunjukkan
oleh Jadual 5.6 menunjukkan keadaan yang setara dengan yang ditunjukkan oleh
Jadual 5.5 bagi serbuk pengatoman gas, iaitu kesemuanya menunjukkan sifat pseudo
plastik. Kepekaan terhadap tegasan ricih bagi serbuk halus pengatoman air, didapati
berkurangan dengan penambahan beban serbuknya. Tetapi, keadaan sebaliknya
didapati berlaku ke atas serbuk kasar. Ini boleh dilihat dalam Jadual 5.6 yang
menunjukkan purata indek tingkahlaku alirannya sedikit merosot apabila beban
serbuknya ditingkatkan dari 63% isipadu ke 64% isipadu. Bagaimanapun, nilai purata
indek tingkahlaku aliran pada beban serbuk 63.5% isipadu didapati lebih rendah
berbanding beban serbuk 63% isipadu dan 64% isipadu. Ini disebabkan oleh bahan-
bahan pengikat yang telah meningkatkan pelinciran partikel serbuk tersebut pada suhu
150oC dan ini menyebabkan kepekaannya terhadap tekanan meningkat.
Sifat pseudo plastik yang ditunjukkan oleh bahan suapan pengatoman air ini
menunjukkan kesesuaian serbuk SS316L pengatoman air ini sebagai bahan suapan
126
MIM dan ianya boleh digunakan sebagai alternatif kepada serbuk SS316L
pengatoman gas yang mahal harganya. Jadual 5.6 menunjukkan bahan suapan wf_62
dan wc_63.5 mengalami penyusutan indek tingkahlaku aliran apabila suhu ujian
ditingkatkan dari 130 °C ke 150 °C. Ini menunjukkan kepekaan bahan suapan tersebut
terhadap tekanan semakin bertambah. Keadaan yang sebaliknya berlaku ke atas bahan
suapan yang lain di mana, indek tingkahlaku alirannya didapati meningkat dengan
peningkatan suhu ujian. Bahan suapan wf_62.5 dan wc_64 menunjukkan peningkatan
indek tersebut secara malar dengan peningkatan suhu ujian manakala keadaan
sebaliknya ditunjukkan oleh bahan suapan wf_63 dan wc_63.
Jadual 5.6 Indek tingkahlaku aliran bahan suapan SS316L pengatoman air
(a) serbuk halus dan, (b) serbuk kasar
(a)
(b)
Jadual 5.6 tidak menunjukkan sebarang nilai indek tersebut bagi bahan suapan
wf_63 pada suhu 130oC. Ini disebabkan bahan suapan tersebut tidak dapat ditolak
Bahan suapan
wf_62
Bahan suapan
wf_62.5
Bahan suapan
wf_63
Suhu n Suhu n Suhu n
130 0.3235 130 0.1241 140 0.3031
140 0.2641 140 0.3566 150 0.4512
150 0.1988 150 0.4368 160 0.3503
Purata 0.2621 0.3058 0.3682
Bahan suapan
wc_63
Bahan suapan
wc_63.5
Bahan suapan
wc_64
Suhu n Suhu n Suhu n
130 0.6757 130 0.4537 130 0.5466
140 0.8368 140 0.3435 140 0.596
150 0.3222 150 0.0941 150 0.6732
Purata 0.6116 0.2971 0.6052
127
keluar melalui rerambut reometer pada suhu di bawah 140oC. Bagi bahan suapan
wf_63, indek tingkahlaku alirannya meningkat dari 0.3031 ke 0.4512 apabila suhu
ujian meningkat dari 140°C ke 150°C, tetapi indek tersebut didapati menurun apabila
suhu ujian ditingkatkan ke 160oC dan akan menurun dengan peningkatan suhu
disebabkan oleh sebahagian bahan pengikat telah terbakar. Ini menunjukkan bahawa
bahan pengikat telah meningkatkan pelinciran serbuk SS316L pengatoman air.
5.3.3 Kesan beban serbuk, saiz dan bentuk partikel terhadap tenaga pengaktifan
Kelikatan bahan suapan semasa ianya disuntik daripada tong penyuntikan
dipengaruhi oleh suhu tong penyuntikan, suhu muncung dan suhu acuan. Kadar
perubahan suhu secara tiba-tiba semasa proses pengacuan dan penyejukan bahan
suapan yang pantas semasa memasuki acuan akan menyebabkan berlakunya
perubahan kelikatan bahan suapan. Contohnya, semasa proses pengacuan, bahan
suapan yang disuntik ke dalam acuan akan mula menyejuk sebaik saja memasuki
acuan. Sekiranya penyejukan bahan suapan berlaku, diikuti dengan peningkatan
kelikatan bahan suapan secara tiba-tiba; kecacatan seperti pengisian tidak penuh dan
keretakan jasad anum serta porositi akan berlaku. Oleh itu, bahan suapan yang
mempunyai kepekaan suhu yang rendah diperlukan untuk mengurangkan masalah
yang timbul akibat fenomena ini dan seterusnya mengurangkan masalah seperti
penumpuan tegasan, retak dan herotan jasad anum (German & Bose 1997;
Hausnerova et al. 2006).
Kepekaan bahan suapan terhadap fenomena perubahan suhu adalah berkaitan
dengan nilai tenaga pengaktifan, E bahan suapan berkenaan. Nilai tenaga pengaktifan
bahan suapan SS316L pengatoman gas, pada kadar ricih 1000 s-1 ditunjukkan oleh
Jadual 5.7. Manakala Jadual 5.8 pula menunjukkan nilai tenaga pengaktifan pada
kadar ricih yang sama bagi bahan suapan serbuk SS316L pengatoman air. Semakin
tinggi nilai tenaga pengaktifan, semakin peka bahan suapan tersebut terhadap
sebarang perubahan suhu yang berlaku semasa proses pengacuan. Ini adalah seperti
yang telah dibincangkan dalam bahagian 5.2.3 sebelum ini.
128
Jadual 5.7 Tenaga Pengaktifan bahan suapan SS316L pengatoman gas pada kadar ricih 1000 s-1
Beban serbuk
(% isipadu)
Singkatan Bahan suapan
E (kJ/mol)
Ser
buk
Hal
us
62 16_62 91.526
63 16_63 40.956
64 16_64 79.544
65 16_65 33.666
Ser
buk
Kas
ar 62 31_62 2.287
63 31_63 79.255
64 31_64 49.329
65 31_65 9.804
Jadual 5.8 Tenaga Pengaktifan bahan suapan SS316L pengatoman air pada kadar ricih 1000 s-1
Beban serbuk
(% isipadu)
Singkatan Bahan suapan
E (kJ/mol)
Ser
buk
Hal
us
62 wf_62 1.703
62.5 wf_62.5 0.852
63 wf_63 3.8296
Ser
buk
Kas
ar 63 wc_63 21.51
63.5 wc_63.5 15.36
64 wc_64 28.30
Jadual 5.7 menunjukkan berlaku pengurangan tenaga pengaktifan yang
seragam bagi bahan suapan 16_62, 16_64 dan 16_65 (serbuk halus) dan 31_63, 31_64
dan 31_65 (serbuk kasar); apabila beban serbuknya ditingkatkan. Bagaimanapun,
penurunan tenaga pengaktifan didapati berlaku secara mendadak pada bahan suapan
16_63 dan 31_62. Ini menunjukkan ketakstabilan sifat reologi bahan suapan yang
129
mempunyai beban serbuk yang rendah disebabkan oleh kekurangan kesan geseran
serbuk untuk memegang bahan pengikat dari terkeluar dari matrik bahan suapan. Nilai
tenaga pengaktifannya didapati lebih rendah berbanding bahan-bahan suapan yang
lain dan, ini menunjukkan bahan-bahan suapan tersebut mempunyai kepekaan
terhadap fenomena perubahan suhu yang rendah.
Tenaga pengaktifan bagi bahan suapan serbuk SS316L, pengatoman air
ditunjukkan oleh Jadual 5.8. Bagaimanapun, bahan suapan serbuk SS316L
pengatoman air yang halus didapati mempunyai nilai tenaga pengaktifan yang terlalu
rendah berbanding bahan suapan serbuk kasar. Nilai tenaga pengaktifan yang terlalu
rendah sebegini, sememangnya berupaya mencegah masalah pembekuan bahan
suapan dalam kaviti acuan sebelum ianya sempat memenuhi ruangan kaviti. Tetapi,
tenaga pengaktifan yang terlalu rendah akan melambatkan proses pengerasan jasad
anum dalam kaviti acuan dan ini akan meningkatkan masa kitar pengeluaran. Jadual
5.8 menunjukkan tenaga pengaktifan bagi bahan suapan wf_62.5 lebih rendah
berbanding wf_62, tetapi bagi bahan suapan wf_63, ianya lebih tinggi dari wf_62.
Keadaan ini berlaku kerana suhu ujian bagi bahan suapan wf_63 dimulai dari suhu
140oC. Ini berlaku disebabkan oleh kelikatan bahan suapan serbuk halus pengatoman
air ini tidak cukup rendah untuk membenarkan bahan suapan tersebut melepasi
rerambut reometer pada suhu kurang dari 140oC. Suhu ini akan dijadikan sebagai had
suhu penyuntikan minimum bagi proses MIM bahan suapan serbuk pengatoman air
yang dibincangkan dalam Bab 6 dan Bab 7 nanti.
Keadaan yang berbeza berlaku kepada bahan suapan serbuk SS316L,
pengatoman air bersaiz kasar. Keputusan dalam Jadual 5.8 menunjukkan bahan
suapan wc_63, wc_63.5 dan wc_64 mempunyai nilai tenaga pengaktifan yang
sederhana. Nilai-nilai tenaga pengaktifan dalam jadual ini juga didapati setara dengan
yang diperolehi oleh Yimin et al. (1999) dan Iriany (2002). Oleh itu, keputusan yang
ditunjukkan oleh Jadual 5.8 menjangkakan bahawa proses pengacuan bagi bahan
suapan serbuk SS316L, pengatoman air yang kasar adalah lebih mudah berbanding
bahan suapan serbuk SS316L, pengatoman air yang halus.
130
5.4 KESAN TABURAN SAIZ PARTIKEL BIMODAL TERHADAP SIFAT REOLOGI
Kehadiran serbuk halus ke dalam matrik bahan suapan serbuk kasar dipercayai boleh
memperbaiki sifat reologi bahan suapan tersebut. Ini disebabkan oleh serbuk halus
yang diadunkan dengan serbuk kasar akan mengisi ruang-ruang kosong di celah
partikel serbuk kasar, dan seterusnya akan meningkatkan ketumpatan jasad akhir yang
akan dihasilkan. Sekiranya serbuk halus diadunkan dengan serbuk kasar, ianya akan
menambah geseran di antara partikel serbuk logam dan berupaya mengurangkan
masalah pemisahan bahan pengikat daripada matrik bahan suapan. Bahan suapan
dengan kelikatan relatif yang lebih rendah akan dapat dihasilkan sekiranya bahan
suapan monomodal yang menggunakan serbuk halus dicampur dengan serbuk kasar
(Dihoru et al. 2000). Kandungan serbuk halus sebanyak 30 % jisim adalah yang
terbaik dan ini berdasarkan kepada model Furnas. Model tersebut telah membuktikan
bahawa padatan partikel dalam taburan bimodal yang ideal adalah di antara 30 %
jisim hingga 50 % jisim (Zheng et al. 1995).
Selain aspek sifat pseudo plastik dan tenaga pengaktifan bahan suapan, kajian
ini akan mengkaji mengenai kesan kehadiran serbuk halus ke dalam matrik bahan
suapan yang mempunyai serbuk kasar terhadap kelikatan bahan suapan tersebut. Ini
berdasarkan kepada keputusan yang diperolehi dalam bahagian sebelum ini bahawa
bahan suapan yang terdiri daripada 100 % jisim serbuk halus didapati lebih likat
berbanding yang mempunyai 100 % jisim serbuk kasar. Bagaimanapun, fenomena
pemisahan bahan suapan akan mudah berlaku pada jasad anum yang menggunakan
serbuk kasar sepenuhnya, di samping ketumpatan jasad anum yang lebih rendah
berbanding dengan jasad anum yang menggunakan serbuk halus sepenuhnya. Akan
tetapi, penggunaan serbuk serbuk kasar ini akan dapat mengurangkan kecacatan jasad
anum sekiranya parameter pengacuan yang bersesuaian digunakan. Ini akan
dibincangkan dalam Bab 6 nanti.
Bahan suapan A1_64 yang dibincangkan dalam bahagian ini mengandungi
sebanyak 70 % jisim serbuk halus, manakala bahan suapan B1_64 pula mengandungi
30 % jisim serbuk halus. Sebanyak 70 % atau 30 % jisim serbuk halus digunakan
untuk mengkaji kesan geseran partikel serbuk halus terhadap sifat reologi bahan
131
suapan dalam taburan partikel secara bimodal ini. Geseran partikel serbuk halus ini
adalah signifikan kerana luas permukaan spesifiknya yang lebih luas berupaya
menghalang dari masalah pemisahan bahan suapan dari berlaku. Ini disebabkan oleh
majoriti serbuk logam bersaiz kasar mempunyai luas permukaan spesifik yang kecil
mengandungi lebih banyak liang-liang dicelahnya telah mengurangkan keupayaan
bahan suapan tersebut untuk menghalang dari pemisahan bahan pengikat dari berlaku.
Kedua-dua bahan suapan tersebut adalah berbeban serbuk 64% isipadu.
Bahan suapan A1_64 digunakan dalam kajian ini adalah bertujuan untuk melihat
kesan geseran yang diwujudkan oleh partikel serbuk halus terhadap sifat reologinya,
bagaimanapun, model Furnas telah membuktikan bahawa isipadu sebuk halus yang
terbaik adalah di antara 30-50 % jisim (German & Bulger 1992a; 1992b; German
1992; Zheng et al. 1995).
5.4.1 Kesan taburan saiz partikel bimodal terhadap kelikatan dan kadar ricih bahan suapan
Rajah 5.10 menunjukkan A1_64 mempunyai kelikatan yang tertinggi
manakala, B1_64 merupakan yang terendah apabila disuntik pada suhu 120oC.
Bahagian sebelah kiri Rajah 5.10, menunjukkan berlaku sedikit peningkatan kelikatan
bagi 31_64 pada kadar ricih 2000 s-1. Perkara yang sama juga berlaku ke atas B1_64
pada kadar ricih yang menghampiri 8000 s-1. Ini adalah masalah yang sering berlaku
apabila menggunakan serbuk kasar dalam bahan suapan MIM. Masalah ini disebabkan
oleh pemisahan bahan pengikat daripada matrik bahan suapan.
Apabila suhu ditingkatkan, kelikatan A1_64 didapati mula menunjukkan
penurunan (Rajah 5.11). Bagaimanapun, B1_64 menunjukkan kelikatan yang lebih
tinggi pada kadar ricih yang kurang daripada 2000 s-1. Seterusnya, pada kadar ricih
yang kurang daripada 8000 s-1, A1_64 didapati lebih likat berbanding B1_64.
132
Rajah 5.10 Kelikatan bahan suapan monomodal (31_64 dan 16_64) dan bimodal dengan taburan serbuk halus sebanyak 70 % jisim (A1_64) dan 30 % jisim (B1_64) pada beban serbuk 64% isipadu pada suhu 120oC
Rajah 5.11 Kelikatan bahan suapan monomodal (31_64 dan 16_64) dan bimodal dengan taburan serbuk halus sebanyak 70 % jisim (A1_64) dan 30 % jisim (B1_64) pada beban serbuk 64% isipadu pada suhu 130oC
Sebaik saja suhu penyuntikan ditingkatkan ke 140oC (Rajah 5.12), pemisahan
bahan pengikat didapati berlaku pada bahan suapan 31_64. Ini boleh dilihat di mana,
31_64 menjadi lebih likat berbanding 16_64, dan kadar ricihnya juga agak rendah
133
iaitu kurang dari 4000 s-1. Pada masa yang sama, bahan suapan A1_64 didapati lebih
likat berbanding B1_64. Bagaimanapun, bahan suapan bimodal masih lagi
mendominasi kelikatan bahan suapan tersebut berbanding bahan suapan monomodal
pada setiap suhu penyuntikan. Ini menunjukkan geseran di antara partikel bahan
suapan serbuk kasar telah ditingkatkan dengan kehadiran serbuk halus dalam taburan
bimodal, justeru dipercayai akan meningkatkan ketumpatan jasad anum yang
dihasilkan.
Rajah 5.12 Kelikatan bahan suapan monomodal (31_64 dan 16_64) dan bimodal dengan taburan serbuk halus sebanyak 70 % jisim (A1_64) dan 30 % jisim (B1_64) pada beban serbuk 64% isipadu pada suhu 140oC
5.4.2 Kesan taburan saiz partikel bimodal terhadap indek tingkahlaku aliran dan tenaga pengaktifan bahan suapan
Jadual 5.9 menunjukkan bahan suapan yang dikaji mempunyai sifat pseudo plastik. Ini
ditunjukkan oleh nilai indek tingkahlaku alirannya kurang dari uniti. Secara
keseluruhannya, bahan suapan dalam taburan bimodal (A1_64 dan B1_64)
mempunyai indek tingkahlaku aliran yang lebih rendah berbanding bahan suapan
monomodal (16_64 dan 31_64). Kehadiran serbuk halus ke dalam matrik bahan
suapan yang menggunakan serbuk kasar (31_64) telah merendahkan nilai indek
tingkah laku alirannya. Ini menunjukkan kehadiran serbuk halus telah meningkatkan
kepekaan bahan suapan terhadap tekanan penyuntikan.
134
Bahan suapan bimodal B1_64 didapati mempunyai nilai tenaga pengaktifan
yang lebih rendah berbanding bahan suapan monomodal (16_64 dan 31_64). Ini
menunjukkan bahawa kehadiran serbuk halus dapat mengurangkan kepekaan bahan
suapan bimodal terhadap fenomena turun naik suhu bahan suapan seperti yang telah
dibincangkan dalam bahagian yang sebelum ini. Jadual 5.9 menunjukkan bahan
suapan A1_64 yang mengandungi 70 % jisim serbuk halus mempunyai nilai tenaga
pengaktifan yang lebih rendah berbanding bahan-bahan suapan yang lain.
Ini jelas menunjukkan bahawa kehadiran serbuk halus ke dalam matrik bahan
suapan dapat mengelak bahan suapan tersebut dari membeku secara tiba-tiba
sekiranya berlaku fenomena turun naik suhu bahan suapan semasa proses pengacuan.
Ini bermakna, kehadiran serbuk halus ke dalam matrik bahan suapan serbuk kasar
membolehkan bahan suapan tersebut disuntik dalam julat perubahan suhu yang lebih
besar. Tenaga pengaktifan bahan suapan 16_64 yang mempunyai nilai tenaga
pengaktifan yang lebih tinggi berbanding yang lainnya memerlukan kawalan suhu
yang lebih ketat bagi mengelak berlakunya masalah peningkatan kelikatan bahan
suapan, sebelum ianya tiba di bahagian hujung kaviti acuan. Selain dari itu juga,
taburan suhu acuan juga akan menyebabkan berlakunya masalah aliran tidak seragam
seterusnya menyebabkan tegasan dalaman berlaku pada jasad anum.
Keputusan yang ditunjukkan oleh Jadual 5.9 adalah seiring dengan hasil kajian
oleh Resende et al. (2001) yang menggunakan serbuk besi karbonil dalam taburan
bimodal (bersaiz median 1 m and 7 m). Bahan suapan dalam taburan partikel secara
bimodal mempunyai indek tingkahlaku aliran yang lebih rendah berbanding bahan
suapan monomodal.
135
Jadual 5.9 Kesan taburan partikel serbuk keluli tahan karat terhadap indek tingkahlaku aliran dan tenaga pengaktifan
Bahan suapan
Suhu Indek
Tingkahlaku aliran, n
Tenaga Pengaktifan, E, (kJ/mol)
31_64
120 0.98
49.33 130 0.95
140 0.81
16_64
120 0.49
79.54 130 0.23
140 -0.22
A1_64
120 -1.12
24.43 130 -1.00
140 -0.16
B1_64
120 -0.95
36.54 130 0.41
140 -1.06
5.5 KESAN BEBAN SERBUK TERHADAP SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN BIMODAL
Bahagian ini membincangkan mengenai kesan beban serbuk bahan suapan dalam
taburan bimodal yang menggunakan serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman
air. Kedua-dua jenis serbuk ini mengandungi sebanyak 30 % jisim serbuk halus.
Beban serbuk bagi serbuk pengatoman gas adalah 64% isipadu dan 65% isipadu,
manakala bagi serbuk pengatoman air pula menggunakan beban serbuk 63% isipadu,
63.5% isipadu dan 64% isipadu.
136
5.5.1 Kesan beban serbuk bahan suapan bimodal terhadap kelikatan dan kadar ricih
Rajah 5.13 menunjukkan kelikatan dan kadar ricih bahan suapan bimodal,
pengatoman gas yang terdiri daripada 30 % serbuk halus. Bahan suapan bimodal yang
menggunakan 70% serbuk halus tidak lagi digunakan dalam kajian ini memandangkan
keputusan kajian dalam bahagian sebelum ini menunjukkan bahawa bahan suapan
yang mempunyai 30 % serbuk halus didapati mempunyai sifat reologi yang lebih baik
berbanding dengan yang menggunakan 70 % serbuk halus. Suhu ujian yang digunakan
dalam kajian ini adalah sama seperti yang digunakan dalam bahagian sebelum ini.
Seperti ditunjukkan Rajah 5.13, kelikatan bahan suapan ini pada beban serbuk
64% isipadu (B1_64) menpunyai kelikatan yang lebih rendah berbanding dengan yang
mempunyai beban serbuk yang lebih tinggi, iaitu 65% isipadu (B1_65). Keadaan yang
sama didapati berlaku pada setiap suhu ujian iaitu 120oC, 130oC dan 140oC. Kadar
ricih bagi bahan suapan B1_64 mempunyai kadar ricih yang lebih tinggi berbanding
B1_65.
Keadaan tersebut berlaku disebabkan oleh bahan suapan B1_64 mengandungi
lebih banyak bahan pengikat berbanding dengan B1_65. Seterusnya, kehadiran serbuk
halus dalam matrik bahan suapan tersebut akan bertindak sebagai galas yang akan
merendahkan kelikatan serta, meningkatkan kadar ricih bahan suapan tersebut.
Apabila dibandingkan kelikatan dan kadar ricih bahan suapan dalam Rajah 5.13,
dengan yang ditunjukkan oleh Rajah 5.3 dalam taburan monomodal, kadar ricih bahan
suapan tersebut pada suhu ujian 120oC didapati meningkat apabila berada dalam
taburan bimodal. Keadaan yang sama juga didapati berlaku apabila suhu ujian
ditingkatkan ke 130oC dan 140oC. Kelikatan bahan suapan ini dalam taburan bimodal
didapati lebih rendah berbanding dengan kelikatan bahan suapan ini dalam taburan
monomodal (Rajah 5.3). Seperti dijangkakan, plot yang ditunjukkan oleh Rajah 5.13
tidak menunjukkan sebarang peningkatan kelikatan bahan suapan apabila kadar ricih
meningkat, begitu juga semasa suhu ujian ditingkatkan ke 140oC. Ini menunjukkan
pemisahan bahan pengikat tidak berlaku terhadap bahan suapan yang ditunjukkan oleh
Rajah 5.13 ini.
137
(a) Suhu 120oC
(b) Suhu 130oC
bersambung...
138
... sambungan
(c) Suhu 140oC
Rajah 5.13 Kelikatan bahan suapan bimodal, pengatoman gas pada taburan serbuk halus sebanyak 30 % jisim pada suhu 120oC, 130oC dan 140oC dengan beban serbuk 64% isipadu dan 65% isipadu
Rajah 5.14 menunjukkan plot kelikatan dan kadar ricih bagi bahan suapan
pengatoman air dalam taburan partikel secara bimodal, yang menggunakan serbuk
halus dalam taburan yang sama seperti Rajah 5.13. Sifat reologi bahan suapan bimodal
pengatoman air ini didapati lebih likat berbanding bahan suapan monomodal serbuk
kasar (Rajah 5.9), tetapi ianya lebih rendah berbanding bahan suapan monomodal
serbuk halus (Rajah 5.8). Ini disebabkan oleh kehadiran serbuk halus, pengatoman air
telah meningkatkan kepadatan bahan suapan dan seterusnya meningkatkan geseran di
antara partikel serbuk tersebut. Keputusan sifat reologi bagi bahan suapan yang
menggunakan serbuk kasar dalam taburan monomodal ditunjukkan oleh Rajah 5.3 (a),
5.6 (b), 5.7 (b) dan Rajah 5.9 mendapati bahawa kelikatan bahan suapan tersebut akan
meningkat pada kadar ricih yang tinggi. Kelikatan bahan suapan tersebut meningkat
disebabkan oleh bahan pengikat yang cair telah terkeluar daripada matrik bahan
suapan tersebut, disebabkan oleh asakan tekanan omboh mesin reologi yang tinggi.
Keadaan ini semakin ketara apabila tekanan ujian ditingkatkan. Bagaimanapun,
139
masalah ini tidak lagi berlaku pada bahan suapan dalam taburan bimodal seperti
ditunjukkan oleh Rajah 5.13 dan Rajah 5.14.
(a) Suhu 130oC
(b) Suhu 140oC
bersambung...
140
...sambungan
(c) Suhu 150oC
Rajah 5.14 Kelikatan bahan suapan bimodal, pengatoman air pada taburan serbuk halus sebanyak 30 % jisim pada suhu 130oC, 140oC dan 150 oC dengan beban serbuk 63, 63.5 dan 64% isipadu
5.5.2 Kesan terhadap indek tingkahlaku aliran, tenaga pengaktifan dan indek kebolehacuan
Jadual 5.10 menunjukkan tenaga pengaktifan yang lebih tinggi bagi bahan suapan
serbuk pengatoman gas monomodal pada beban serbuk 65% isipadu (B1_65)
berbanding pada beban serbuk 64% isipadu (B1_64). Ini berkemungkinan, bahan
suapan B1_65 akan mudah membeku dalam acuan sekiranya terdapat perbezaan suhu
yang tinggi di antara muncung penyuntik dengan acuan (Yimin et al. 1999).
Bagaimanapun, bahan suapan yang menggunakan serbuk pengatoman air seperti
ditunjukkan oleh Jadual 5.11 mempunyai nilai tenaga pengatifan yang rendah. Tenaga
pengaktifannya didapati menurun dengan peningkatan beban serbuk, dan ini
menunjukkan kepekaannya terhadap perubahan suhu semakin berkurangan apabila
beban serbuknya ditingkatkan.
141
Apabila dibandingkan keputusan yang ditunjukkan oleh Jadual 5.11 dengan
Jadual 5.8, nilai tenaga pengaktifan bagi bahan suapan serbuk pengatoman air kasar
dan halus akan meningkat apabila diadunkan dalam taburan bimodal. Tambahan pula,
nilai tenaga pengaktifan bagi bahan suapan ini dalam taburan bimodal (Jadual 5.11)
didapati setara dengan yang ditunjukkan oleh bahan suapan B1_64 dalam Jadual 5.10.
Indek tingkahlaku aliran bagi kedua-dua bahan suapan yang menggunakan
serbuk pengatoman gas dan pengatoman air seperti ditunjukkan oleh Jadual 5.10 dan
Jadual 5.11 menunjukkan sifat pseudo plastik. Indek ini adalah berkaitan dengan
kepekaan bahan suapan terhadap tekanan penyuntikan manakala, tenaga pengaktifan
pula berkaitan dengan kepekaan bahan suapan ini terhadap turun naik suhu dalam
sistem penyuntikan. Kesemua bahan suapan yang dikaji menunjukkan kesan penipisan
ricih yang tipikal yang lazimnya didapati berlaku pada kebanyakan bahan polimer
apabila kadar ricihnya meningkat dan kelikatan bahan tersebut menurun. Indek
tingkahlaku aliran yang rendah menunjukkan bahan suapan tersebut mempunyai
kepekaan ricih yang lebih tinggi dan lebih bersifat pseudo plastik. Sesetengah masalah
penyuntikan seperti masalah percikan, adalah berkait rapat dengan nilai indek
tingkahlaku aliran yang rendah (Yang et al. 2002).
Resende et al. (2001) mendapati bahawa kesan beban serbuk terhadap indek
tingkahlaku aliran adalah rendah bagi bahan suapan bimodal. Seterusnya, dalam
kajian yang sama, Resende et al. (2001) mendapati berlaku peningkatan indek
tingkahlaku aliran apabila beban serbuk bahan suapan monomodal ditingkatkan dan
keadaan sebaliknya berlaku terhadap bahan suapan bimodal. Keadaan yang sama juga
didapati berlaku pada bahan suapan yang digunakan dalam kajian ini. Jadual 5.10
menunjukkan bahan suapan B1_64 mengalami penurunan indek tersebut apabila
beban serbuknya ditingkatkan (B1_65) pada suhu ujian 130oC. Keadaan yang sama
juga berlaku pada bahan suapan SS316L pengatoman air (Jadual 5.11) di mana indek
tersebut semakin berkurangan apabila beban serbuk ditingkatkan pada semua suhu
ujian. Perhatikan bahawa nilai bagi indek tersebut untuk bahan suapan pengatoman air
didapati lebih stabil berbanding bahan suapan pengatoman gas.
142
Jadual 5.10 menunjukkan bahan suapan B1_64 mempunyai indek
kebolehacuan yang lebih baik berbanding B1_65, terutama pada suhu ujian 130oC di
mana indek tersebut menunjukkan nilai yang tertinggi iaitu 761. Ini menunjukkan
bahawa bahan suapan B1_64 lebih mudah disuntik ke dalam acuan pada suhu
tersebut. Bagaimanapun, bagi bahan suapan pengatoman air yang ditunjukkan oleh
Jadual 5.11 menunjukkan indek tersebut yang lebih baik berbanding bahan suapan
pengatoman gas. Ini boleh dilihat pada nilai indek tersebut yang lebih tinggi bagi
bahan suapan pengatoman air.
Jadual 5.11 menunjukkan suhu ujian 150oC adalah yang terbaik di mana indek
kebolehacuan bahan tersebut yang lebih tinggi iaitu 904, 819 dan 847 masing-masing
bagi bahan suapan b1w_63, b1w_63.5 dan b1w_64. Indek kebolehacuan bagi bahan-
bahan suapan tersebut juga didapati meningkat apabila suhu ujian ditingkatkan dan ini
menunjukkan bahan suapan tersebut semakin mudah disuntik apabila suhu
penyuntikan ditingkatkan. Disamping itu juga, indek tingkahlaku aliran didapati
menurun apabila suhu ujian ditingkatkan. Ini menunjukkan bahan-bahan suapan
tersebut mengalami pengurangan kepekaan terhadap tekanan penyuntikan walaupun
indek kebolehacuannya meningkat. Peningkatan indek kebolehacuan bagi bahan
suapan pengatoman air dalam taburan bimodal ini adalah seiring dengan penyusutan
kelikatan bahan suapan tersebut seperti ditunjukkan oleh Rajah 5.14 di mana,
kelikatannya semakin menurun dengan peningkatan suhu ujian serta tidak ada
sebarang kesan pemisahan bahan pengikat didapati berlaku.
Dalam kajian yang dilakukan oleh Yimin et al. (2007), mendapati kepekaan
terhadap tekanan bagi bahan suapan pada beban serbuk 60 % isipadu hingga 68%
isipadu meningkat apabila disuntik pada suhu 135oC tetapi keadaan sebaliknya
berlaku pada beban serbuk 72% isipadu. Penipisan ricih bahan suapan MIM dengan
peningkatan kadar ricih terhasil daripada susunan partikel serbuk dalam matriknya dan
orientasi molekul bahan pengikat. Bahan suapan yang dikaji oleh Yimin et al. (2007)
ini telah mengalami peningkatan tenaga pengaktifan pada beban serbuk 72 % isipadu.
Ini menunjukkan bahan suapan pada beban serbuk ini peka terhadap turun naik suhu
tetapi kurang peka terhadap tekanan, keadaan yang sama juga berlaku pada beban
serbuk 68 % isipadu.
143
Jadual 5.10 Kesan beban serbuk bahan suapan bimodal, pengatoman gas terhadap indek tingkahlaku aliran, indek kebolehacuan dan tenaga pengaktifan
B1_64 B1_65
Tenaga pengaktifan, E
(kJ/mol) 36.54 159.90
Suhu Indek
tingkahlaku aliran, n
Index kebolehacuan,
Indek tingkahlaku
aliran, n
Index kebolehacuan,
120
130
140
-0.949
0.4058
-1.055
156
761
171
0.043
-0.0411
0.7166
90
149
109
Jadual 5.11 Kesan beban serbuk bahan suapan bimodal, pengatoman air terhadap indek tingkahlaku aliran, indek kebolehacuan dan tenaga pengaktifan
b1w_63 b1w_63.5 b1w_64
Tenaga pengaktifan, E (kJ/mol)
38.57 34.52 30.85
Suhu Indek
tingkahlaku aliran, n
Index kebolehacuan,
Indek tingkahlaku
aliran, n
Index kebolehacuan,
Indek tingkahlaku
aliran, n
Index kebolehacuan,
130 140 150
0.4788 0.4421 0.3132
398 555 904
0.4838 0.3695 0.2141
331 608 819
0.2664 0.235 0.1482
498 799 847
144
5.6 KESIMPULAN
Penilaian bahan suapan berdasarkan kepada sifat reologi telah dilakukan kepada bahan
suapan SS316L pengatoman gas dan pengatoman air. Sifat pseudo plastik yang
ditunjukkan oleh bahan-bahan suapan tersebut menunjukkan kesesuaian bahan
tersebut sebagai bahan suapan MIM. Bagaimanapun, disebabkan oleh bentuk partikel
serbuk pengatoman air yang tidak sekata dan berligamen, suhu dan tekanan
penyuntikan yang lebih tinggi diperlukan berbanding bahan suapan serbuk
pengatoman gas. Selain dari itu juga, beban serbuk bagi bahan suapan serbuk
pengatoman air yang boleh digunakan untuk proses pengacuan adalah lebih rendah
berbanding bahan suapan serbuk pengatoman gas. Ini boleh dilihat dalam
perbincangan tadi bahawa hanya bahan suapan wf_62 dan wf_62.5 sahaja dapat diuji
sifat reologinya pada suhu 130oC, tetapi apabila beban serbuknya ditingkatkan ke 63%
isipadu (wf_63), suhu paling rendah yang boleh digunakan hanya 140oC.
Bagaimanapun, bahan suapan yang menggunakan serbuk pengatoman air yang kasar
dapat diuji sifat reologinya sehingga beban serbuk 64% isipadu, pada suhu ujian
minimum 130oC. Bahan suapan pengatoman air mempunyai julat suhu penyuntikan
yang agak kecil berbanding bahan suapan pengatoman gas. Ini kerana, bahan suapan
tersebut didapati mula terbakar apabila suhu ujian mencecah ke 160ºC.
Bahan suapan serbuk pengatoman gas dalam taburan monomodal pada beban
serbuk 64% isipadu dan 65% isipadu boleh digunakan bagi proses MIM.
Bagaimanapun, indek kebolehacuan menunjukkan bahan suapan 31_65 lebih baik
bagi tujuan pengacuan suntikan logam berbanding bahan suapan yang lain. Ini
berdasarkan kepada bahan suapan 31_65 mempunyai indek tingkahlaku aliran dan
tenaga pengaktifan yang rendah. Bahan suapan ini tidak mudah beku sekiranya
berlaku penurunan suhu pengacuan yang tinggi di dalam acuan, di samping itu kadar
ricihnya juga boleh meningkat dengan mudah sekiranya tekanan penyuntikan
ditingkatkan. Ini penting kerana apabila kadar ricihnya meningkat, kelikatannya juga
akan menurun dan memudahkan proses pengacuan. Parameter-parameter lain yang
ada pada bahan suapan seperti kelikatan, indek tingkahlaku aliran dan tenaga
pengaktifan perlu diambilkira dalam menilai kesesuaian bahan suapan MIM seperti
yang telah dibincangkan dalam bab ini.
145
Perbandingan di antara bahan suapan yang dilakukan iaitu pada beban serbuk
62% isipadu dan 63% isipadu bagi serbuk pengatoman gas serta 62% isipadu hingga
63.5% isipadu bagi serbuk pengatoman air menunjukkan bahawa saiz median partikel,
beban serbuk dan bentuk partikel serbuk mempunyai pengaruh terhadap sifat reologi
bahan suapan tersebut. Umumnya, kelikatan bahan suapan didapati meningkat apabila
beban serbuk ditingkatkan. Keadaan yang sama juga berlaku apabila serbuk
pengatoman air digunakan. Bagaimanapun, serbuk pengatoman air yang halus
didapati mempunyai kelikatan yang lebih tinggi berbanding bahan-bahan suapan yang
lain. Ini disebabkan oleh saiz median partikelnya yang lebih halus (luas permukaan
tentu yang lebih luas) dan bentuk partikelnya yang tidak sekata dan berligamen.
Pemisahan bahan pengikat daripada matrik bahan suapan akan menyebabkan bahan
suapan yang berbeban serbuk rendah (62% isipadu dan 63% isipadu) menjadi lebih
likat. Di samping itu, kepekaan bahan suapan tersebut terhadap tekanan penyuntikan
akan berkurangan apabila suhu penyuntikan ditingkatkan. Bagaimanapun, kepekaan
terhadap perubahan suhu adalah berkadar songsang dengan peningkatan beban serbuk.
Pada masa yang sama, masalah pemisahan bahan pengikat daripada matrik bahan
suapan serbuk kasar telah merendahkan kepekaan bahan suapan tersebut terhadap
perubahan suhu pengacuan.
Bahan suapan yang menggunakan serbuk dalam taburan bimodal didapati
berupaya meningkatkan kadar ricihnya justeru berupaya mengurangkan kelikatan
bahan suapan tersebut. Bahan suapan bimodal yang mempunyai 30 % serbuk halus
(B1_64) didapati mempunyai kelikatan yang lebih rendah berbanding bahan suapan
bimodal yang mempunyai 70 % serbuk halus (A1_64). Ini disebabkan oleh partikel
serbuk bahan suapan A1_64 mempunyai sentuhan di antara permukaan yang lebih
luas berbanding bahan suapan B1_64. Taburan partikel bagi bahan suapan B1_64 ini
disusun berdasarkan kepada model Furnas. Model ini menerangkan sifat padatan
partikel dalam taburan bimodal yang ideal (Zheng et al. 1995) di antara 30 % jisim
hingga 50 % jisim adalah yang terbaik. Bahan suapan bimodal juga didapati
menunjukkan sifat pseudo plastik yang lebih baik berbanding bahan suapan
monomodal. Seterusnya, kepekaan kelikatan bahan suapan bimodal terhadap
fenomena turun naik suhu juga kecil menyebabkan bahan suapan bimodal ini lebih
stabil dalam julat suhu yang lebih besar.
146
Bahan suapan B1_65 dan b1w_63 didapati lebih peka terhadap fenomena turun
naik suhu semasa proses pengacuan, manakala bahan suapan B1_64 dan b1w_64
menunjukkan keputusan sebaliknya. Bentuk partikel serbuk pengatoman air yang
tidak sekata dan berligamen akan menyebabkan nilai tenaga pengaktifan bahan suapan
tersebut menurun apabila beban serbuk ditingkatkan. Sifat pseudo plastik bahan
suapan yang menggunakan serbuk pengatoman air juga menjadi bertambah baik
apabila suhu ujian ditingkatkan. Ini boleh juga dilihat pada indek kebolehacuannya
yang meningkat apabila suhu ujian ditingkatkan.
Keputusan yang diperolehi bagi bahan suapan pengatoman gas adalah seiring
dengan yang diperolehi oleh penyelidik-penyelidik lain seperti Yimin et al. (2007).
Bagaimanapun, bahan suapan bimodal pengatoman gas yang dikaji menunjukkan
kebolehacuan yang baik sekiranya disuntik pada suhu 130oC dan bahan suapan
bimodal pengatoman air pula sesuai disuntik pada suhu 150oC.
BAB VI
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN: KESAN SUHU PENYUNTIKAN SERTA TEKANAN PENYUNTIKAN
TERHADAP KEKUATAN DAN KETUMPATAN JASAD ANUM
6.1 PENGENALAN
Bab ini akan membincangkan mengenai kesan suhu penyuntikan bahan suapan
terhadap kekuatan dan ketumpatan jasad anum, yang juga dianggap sebagai ciri kualiti
bagi jasad anum ini. Serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air yang
bersaiz kasar dan halus akan digunakan dalam kajian ini bagi melihat kesan saiz dan
bentuk partikel tersebut terhadap ciri kualitinya. Selain daripada itu, kesan suhu
penyuntikan serta tekanan penyuntikan terhadap ciri kualiti jasad anum juga akan
dibincangkan.
Bagi kes bahan suapan pengatoman gas, suhu penyuntikan akan diubah-ubah
bermula dari 120oC hingga 140oC, manakala bagi bahan suapan pengatoman air pula
suhu penyuntikannya bermula dari 150oC hingga 160oC. Jadual 6.1 menunjukkan
parameter penyuntikan yang digunakan dalam kajian ini. Kesan parameter yang lain
seperti beban serbuk dan tekanan penyuntikan bagi bahan suapan serbuk SS316L
pengatoman gas telah dikaji oleh penyelidik-penyelidik sebelumnya seperti Mohd
Afian Omar (1999) dan Murtadhahadi (2006) dengan menggunakan kaedah
eksperimen klasikal secara cuba dan jaya. Bagaimanapun, kajian oleh Murtadhahadi
(2006) hanya terhad kepada aspek kecacatan jasad anum sahaja, manakala kajian oleh
Mohd Afian Omar (1999) meliputi kajian terhadap kekuatan dan ketumpatan jasad
anum yang menggunakan serbuk SS316L pengatoman gas sahaja.
148
Jadual 6.1 Parameter penyuntikan yang digunakan dalam kajian ini
Serbuk SS316L pengatoman gas
Serbuk SS316L pengatoman air
Suhu Muncung
Suhu Tong Penyuntikan
Suhu Acuan
Tekanan Penyuntikan
Kadar alir penyuntikan
Tempoh Penyejukan
Tekanan Pegangan
Tempoh Pegangan
120oC – 140oC
120oC – 140oC
45oC
350 bar dan 550 bar
20 cm3/s
10 s
400 bar
5 s
150oC – 160oC
150oC – 160oC
60oC
550 bar hingga 700 bar
20 cm3/s
10 s
400 bar
5 s
Bagi kajian ini, aras kebolehpercayaan ujikaji dipertingkatkan dengan analisis
varian (ANOVA) dua hala yang bertujuan untuk melihat tahap signifikan dan
pengaruh faktor-faktor yang dikaji seperti tekanan penyuntikan, suhu penyuntikan dan
beban serbuk terhadap ciri kualiti jasad anum yang dikaji. Aras seerti, α bagi faktor-
faktor yang dikaji terhadap ciri kualiti jasad anum diperolehi melalui ujian F terhadap
nisbah varian bagi faktor berkenaan. Nilai F kritikal akan ditunjukkan sebagai Fα,1,2
dalam tesis ini dengan α ialah aras seerti, 1 ialah darjah kebebasan faktor dan 2
ialah darjah kebebasan bagi ralat. Sebagai contoh bagi nilai F kritikal yang
mempunyai aras seerti, α sebanyak 0.01 akan ditulis sebagai F0.01. Nilai F kritikal pada
aras seerti, α = 0.01 ini menunjukkan ianya signifikan sebanyak 1% atau berada pada
aras keyakinan 99%. Sebanyak empat aras seerti yang digunakan dalam kajian ini
iaitu 10% (F0.1) dan 5% (F0.05) yang mewakili tahap signifikan yang lemah, manakala
2.5% (F0.025) dan 1% (F0.01) mewakili tahap signifikan yang kuat.
Permulaan bab ini akan membincangkan mengenai kesan suhu penyuntikan
dan tekanan penyuntikan serta, beban serbuk bagi menghasilkan jasad anum serbuk
SS316L pengatoman gas yang menggunakan serbuk kasar dan halus dalam taburan
monomodal. Bahan suapan yang berbeban serbuk 64% isipadu dan 65% isipadu
digunakan bagi serbuk kasar dan serbuk halus masing-masing. Singkatan nama bagi
bahan suapan ini adalah seperti ditunjukkan oleh Jadual 5.1 dalam bab sebelum ini.
149
Bahagian seterusnya pula akan membincangkan kesan faktor tersebut terhadap
jasad anum yang menggunakan serbuk yang sama dalam taburan bimodal. Bahan
suapan ini adalah bahan suapan yang sama seperti dibincangkan dalam Bab 5.4
dengan beban serbuk yang sama seperti dinyatakan di atas. Seterusnya, kajian dalam
bab ini dilanjutkan dengan membincangkan kesan faktor-faktor tersebut terhadap ciri
kualiti jasad anum yang menggunakan serbuk SS316L pengatoman air bersaiz kasar
dan halus, serta dalam taburan bimodal. Bab ini diakhiri dengan kajian mengenai
kesan suhu penyuntikan terhadap taburan ketumpatan jasad anum. Jasad anum akan
dibahagikan kepada tiga bahagian iaitu bahagian kemasukan bahan suapan (get),
bahagian tengah dan bahagian hujung jasad anum.
6.2 KESAN SUHU PENYUNTIKAN, TEKANAN PENYUNTIKAN SERTA BEBAN SERBUK TERHADAP CIRI KUALITI JASAD ANUM SERBUK SS316L PENGATOMAN GAS BERSAIZ KASAR DAN HALUS
Bahagian ini membincangkan kesan suhu penyuntikan dan tekanan penyuntikan
terhadap kualiti jasad anum yang menggunakan bahan suapan serbuk kasar dan serbuk
halus. Bahan-bahan suapan yang digunakan ini dinamai dengan singkatan seperti yang
telah digunakan dalam Bab 5. Kualiti jasad anum bagi serbuk kasar dan serbuk halus
seperti kekuatan lentur dan ketumpatannya akan dibandingkan dengan jasad anum
yang hasilkan dengan menggunakan beban serbuk berbeza iaitu 64% isipadu dan 65%
isipadu.
6.2.1 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan beban serbuk terhadap kekuatan lentur jasad anum
Rajah 6.1 menunjukkan kekuatan lentur jasad anum yang menggunakan bahan
suapan serbuk halus pada beban serbuk 64% isipadu (16_64) semakin meningkat
apabila suhu penyuntikan ditingkatkan. Keadaan yang sebaliknya berlaku apabila
beban serbuknya ditingkatkan kepada 65% isipadu (16_65). Jasad anum 16_65 ini
didapati lebih kuat berbanding 16_64 apabila disuntik pada suhu 120°C dan 130°C
tetapi keadaan sebaliknya berlaku apabila disuntik pada suhu 140°C.
150
1.00
3.00
5.00
7.00
9.00
110 120 130 140
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
16_64 16_65
Rajah 6.1 Kekuatan lentur jasad anum yang menggunakan serbuk halus pada tekanan 350 bar
Jadual 6.2 menunjukkan analisis varian (ANOVA) tekanan penyuntikan dan
suhu penyuntikan bagi kekuatan jasad anum serbuk halus pada beban serbuk 64%
isipadu (16_64). Analisis ini menunjukkan interaksi di antara kedua-dua faktor
tersebut (A×B) mempunyai tahap signifikan yang lemah sebanyak F0.05,3,16 terhadap
ciri kualiti yang dikaji dan pengaruhnya terhadap kekuatan jasad anum ini adalah
sebanyak 23.88%. Bagaimanapun, tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan tidak
signifikan. Selain dari itu juga, seperti ditunjukkan oleh Jadual 6.3, beban serbuk (C)
dan interaksi di antara beban serbuk dengan suhu penyuntikan (C × B) juga
menunjukkan tahap signifikan yang lebih lemah iaitu F0.1,3,16 masing-masing terhadap
kekuatan jasad anum. Bagaimanapun, interaksi di antara beban serbuk dengan suhu
penyuntikan (C × B) mempengaruhi sebanyak 18.97% berbanding beban serbuk (C)
sebanyak 9.11% terhadap kekuatan jasad anum serbuk halus ini. Ini menunjukkan
bahawa sebarang perubahan ke atas ke semua faktor-faktor yang ditunjukkan dalam
Jadual 6.2 dan Jadual 6.3 akan mempengaruhi kekuatan jasad anum yang
menggunakan bahan suapan serbuk halus ini. Bagaimanapun, interaksi di antara
tekanan dan suhu penyuntikan dalam Jadual 6.2 menunjukkan tahap signifikan yang
151
lebih baik berbanding interaksi di antara beban serbuk dan suhu penyuntikan dalam
Jadual 6.3. Interaksi di antara tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan (A × B)
lebih mempengaruhi berbanding interaksi di antara beban serbuk dan suhu
penyuntikan (C × B). Ini menunjukkan bahawa pengawalan suhu penyuntikan dan
tekanan penyuntikan adalah sangat penting bagi mengelak dari berlakunya masalah
pemisahan bahan pengikat. Apabila masalah ini berlaku, jasad anum akan kekurangan
bahan pengikat dan akan mengurangkan kekuatannya. Bagaimanapun, peningkatan
beban serbuk akan meningkatkan kekuatan jasad anum. Ini disebabkan oleh
peningkatan geseran di antara partikel serbuk apabila beban serbuk ditingkatkan.
Bagaimanapun, kawalan suhu penyuntikan juga adalah sangat penting dan ini
ditunjukkan oleh interaksi C × B dalam Jadual 6.3 yang menyumbang sebanyak 18.97
% terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman gas halus.
Jadual 6.2 ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan 16_64
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 0.323311 1 0.323311 0.281531 F0.1,1,16= 3.05 -2.15 B (Suhu) 7.020228 3 2.340076 2.037677 F0.1,3,16= 2.46 9.33
AxB 12.5958 3 4.198601 3.656033 F0.05,3,16= 3.24 23.88 e 18.37446 16 1.148403 68.94 T 38.3138 23 100
Jadual 6.3 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan 16_64 dan 16_65
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C
(Beban serbuk) 7.198531 1 7.198531 3.978687 F0.1,1,16=3.05 9.11
B (Suhu) 6.361199 3 2.1204 1.171962 F0.1,3,16=2.46 1.58 C ×B 16.64851 3 5.549504 3.067257 F0.1,3,16=2.46 18.97
e 28.94836 16 1.809273 70.34 T 59.15661 23 100
152
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
110 120 130 140
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
31_64 31_65
Rajah 6.2 Kekuatan lentur jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pada tekanan 350 bar
Kekuatan jasad anum serbuk kasar ditunjukkan oleh Rajah 6.2. Kekuatan
lenturnya didapati meningkat dengan peningkatan suhu penyuntikan, tetapi rajah
tersebut menunjukkan berlakunya pengurangan pada kekuatan lentur jasad anum
31_64 apabila disuntik pada suhu 140°C. Bagaimanapun, perbandingan di antara
kekuatan jasad anum yang ditunjukkan Rajah 6.1 dan Rajah 6.2 menunjukkan serbuk
kasar pada beban serbuk 65% isipadu (31_65) dapat menghasilkan jasad anum yang
lebih kuat apabila disuntik pada suhu 130°C dan 140°C. Ini disebabkan oleh ruang-
ruang di celah partikel serbuk kasar ini lebih besar berbanding serbuk halus dan ianya
mengandungi lebih banyak bahan pengikat yang akan memegang serbuk SS316L pada
kedudukannya. Selain itu juga, jasad anum 31_65 yang berbeban serbuk lebih tinggi
berbanding 31_64 mempunyai luas permukaan partikel yang lebih luas dan padat
berbanding jasad anum 31_64 dan partikel serbuknya saling bertautan di antara satu
dengan yang lain (German & Bose 1997).
153
0
1
2
3
4
5
6
7
8
120 130 140 150
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
350 bar 550 bar
Rajah 6.3 Pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk halus
Walaupun ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 6.2 menunjukkan tahap
signifikan yang lemah pada tekanan penyuntikan, Rajah 6.3 menunjukkan tekanan
penyuntikan 550 bar dapat menghasilkan jasad anum yang lebih kuat berbanding
tekanan penyuntikan 350 bar sekiranya jasad anum tersebut dihasilkan pada suhu
penyuntikan kurang dari 135oC. Keadaan sebaliknya berlaku pada suhu penyuntikan
yang lebih tinggi. Pada suhu penyuntikan yang melebihi 135oC pada tekanan
penyuntikan 550 bar, kekuatan jasad anum didapati merosot. Ini kerana pada suhu
penyuntikan yang tinggi, aliran bahan pengikat yang kurang likat telah membawa
banyak serbuk SS316L berbanding bahan pengikat dan ini akan melemahkan jasad
anum yang dihasilkan disebabkan ianya kekurangan bahan pengikat. Persilangan garis
bagi tekanan 350 bar dan 550 bar menunjukkan terdapat pengaruh daripada interaksi
di antara tekanan dan suhu penyuntikan yang digunakan terhadap kekuatan jasad
anum ini. Ini jelas ditunjukkan oleh sumbangan interaksi tersebut sebanyak 23.88%
dalam Jadual 6.2.
Nilai nisbah isyarat hingar (S/N) bagi jasad anum ini yang ditunjukkan oleh
Jadual 6.4 menunjukkan bahawa tekanan 550 bar adalah lebih tahan lasak (nilai S/N
yang lebih tinggi) terhadap perubahan suhu penyuntikan berbanding sekiranya
disuntik pada tekanan 350 bar. Ini boleh dilihat pada Rajah 6.3 bahawa perubahan
154
kekuatan jasad anum tidak banyak berubah apabila jasad anum dihasilkan pada
tekanan 550 bar.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
120 130 140 150
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
64 % isipadu 65 % isipadu
Rajah 6.4 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk halus
Rajah 6.4 menunjukkan terdapat pengaruh bagi interaksi di antara beban
serbuk dengan suhu penyuntikan. Ini jelas ditunjukkan oleh persilangan garis dalam
rajah berkenaan. Ini juga ditunjukkan oleh ANOVA dalam Jadual 6.3 yang
menunjukkan interaksi tersebut mempunyai pengaruh sebanyak 18.97% terhadap
kekuatan jasad anum serbuk pengatoman gas halus. Rajah 6.4 menunjukkan jasad
anum serbuk halus adalah lebih kuat pada beban serbuk 65% isipadu pada suhu
penyuntikan yang kurang dari 140oC. Jasad anum yang lebih kuat ini disumbangkan
oleh bahan pengikat serta ikatan mekanikal yang dihasilkan oleh tautan serta geseran
partikel serbuk. Semakin tinggi nilai beban serbuk padatan tersebut, semakin kuatlah
tautan di antara partikel serbuk logamnya. Bagaimanapun, kekuatan yang hampir
sama diperolehi pada suhu berikutnya. Ini disebabkan oleh bahan pengikat yang telah
terpisah dari matriknya pada suhu penyuntikan melebihi 140ºC telah mengurangkan
kekuatan jasad anum yang berbeban serbuk 65 % isipadu. Bagaimanapun, kekuatan
jasad anum yang berbeban serbuk 64 % isipadu didapati meningkat disebabkan lebih
banyak bahan pengikat dapat membasahi serta melekati serbuk logam apabila suhu
penyuntikan meningkat, tetapi ianya didapati semakin lemah apabila suhu
155
penyuntikan mencapai 150ºC kerana sebahagian bahan pengikat (PEG) telah mulai
terbakar pada suhu ini. Nilai S/N bagi jasad anum ini yang ditunjukkan oleh Jadual 6.4
menunjukkan bahawa beban serbuk 65% isipadu adalah lebih tahan lasak terhadap
perubahan suhu penyuntikan berbanding beban serbuk 64% isipadu.
Jadual 6.4 Nisbah isyarat hingar (S/N) kekuatan jasad anum
(a) Tekanan penyuntikan
Tekanan
Penyuntikan
16_64
(dB)
31_64
(dB)
A1 (350 bar) 13.61 14.30
A2 (550 bar) 14.01 16.69
(b) Beban serbuk
Beban Serbuk
(% isipadu)
Halus
(dB)
Kasar
(dB)
64 13.61 14.30
65 15.71 17.71
Jadual 6.5 ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan 31_64
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 13.4658 1 13.4658 15.39571 F0.01,1,16= 8.53 25.32 B (Suhu) 14.26247 3 4.754156 5.435519 F0.01,3,16= 5.29 23.41
AxB 8.002847 3 2.667616 3.049937 F0.1,3,16= 2.46 10.82 e 13.99434 16 0.874646 40.46 T 49.72546 23 100
ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 6.5 menunjukkan kedua-dua faktor
iaitu tekanan penyuntikan (A) dan suhu penyuntikan (B) mempunyai aras seerti yang
tinggi iaitu α = 0.01 masing-masing terhadap kekuatan jasad anum. Bagaimanapun,
interaksi di antara kedua-dua faktor tersebut (A × B) hanya signifikan pada aras yang
lemah sebanyak α = 0.1 sahaja. Di samping itu juga, tekanan penyuntikan (A) lebih
156
mempengaruhi (25.32%) berbanding suhu penyuntikan (B) serta interaksi di antara
kedua-duanya (A × B).
Beban serbuk (C) dan interaksinya dengan suhu penyuntikan (C × B) seperti
ditunjukkan oleh Jadual 6.6 didapati mempunyai tahap signifikan yang lebih kuat
terhadap kekuatan jasad anum serbuk kasar ini iaitu sebanyak α = 0.01, manakala suhu
penyuntikan (B) mempunyai aras seerti sebanyak α = 0.05 sahaja. Beban serbuk (C)
bagi bahan suapan serbuk kasar ini didapati memberikan kesan yang lebih besar ke
atas kekuatan jasad anum ini sebanyak 43.48% berbanding interaksinya dengan suhu
penyuntikan (C × B) sebanyak 19.54%, dan diikuti dengan suhu penyuntikan (B)
9.86%. Peratus sumbangan yang tinggi oleh beban serbuk bahan suapan (C) ini
menunjukkan kekuatan jasad anum yang menggunakan serbuk pengatoman gas kasar
akan bertambah sekiranya beban serbuknya ditingkatkan. Ini boleh dilihat pada Rajah
6.2 bahawa kekuatannya jauh bertambah apabila beban serbuknya ditingkatkan ke
65% isipadu, malah peningkatan kekuatannya pada beban serbuk 65% isipadu ini
didapati semakin meningkat dengan peningkatan suhu penyuntikan. Di samping itu
juga, tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan juga banyak memberi pengaruh ke
atas kekuatan jasad anum ini. Ini disebabkan oleh bahan suapan serbuk kasar ini
mempunyai lebih banyak ruangan kosong di celah-celah partikelnya berbanding
serbuk halus menyebabkan lebih banyak bahan pengikat berada di celah-celahnya
yang bertindak untuk memegang kuat serbuk SS316L bagi membentuk jasad anum. Di
samping itu juga, kekuatannya akan bertambah apabila beban serbuk ditingkatkan
kerana dengan penambahan beban serbuk ini ianya akan meningkatkan lagi tautan di
antara partikel serbuk ini. Tautan di antara partikel serbuk disumbangkan oleh geseran
di antara partikel serbuk sesama sendiri serta daya lekatan bahan pengikat yang berada
di celah-celahnya.
Rajah 6.5 menunjukkan jasad anum yang lebih kuat dapat dihasilkan pada
tekanan 550 bar apabila bahan suapan serbuk kasar digunakan. Bagaimanapun,
kekuatan jasad anum ini tidak berkadar terus secara linear dengan peningkatan suhu
penyuntikan. Ini berpunca daripada bahan pengikat telah terkeluar daripada matrik
bahan suapan pada suhu 140°C. Keadaan ini berlaku disebabkan oleh bahan pengikat
PMMA yang mula melebur pada suhu 140°C tidak berupaya untuk membasahi
157
permukaan partikel serbuk sehingga suhunya ditingkat ke 150°C. Masalah pemisahan
bahan pengikat daripada matrik bahan suapan ini berlaku dengan lebih serius ke atas
bahan suapan serbuk kasar disebabkan oleh luas permukaan partikel yang bersentuh
adalah agak sedikit berbanding serbuk halus dan ini akan mengurangkan keupayaan
partikel serbuk tersebut untuk memerangkap bahan pengikat daripada terpisah
terutamanya semasa suhu dan tekanan penyuntikan tinggi (German & Bose 1997).
Bagaimanapun, Jadual 6.4 menunjukkan tekanan penyuntikan 550 bar adalah lebih
tahan lasak berbanding 350 bar. Keadaan ini juga adalah sama dengan bahan suapan
serbuk halus pada tekanan penyuntikan 550 bar yang lebih tahan lasak terhadap
peningkatan suhu penyuntikan.
Jadual 6.6 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan 31_64 dan 31_65
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C (beban serbuk) 39.26786 1 39.26786 37.87547 F0.01,1,16= 8.53 43.48 B (suhu) 11.78378 3 3.927926 3.788646 F0.05,3,16= 3.24 9.86
C ×B 20.28944 3 6.763147 6.523334 F0.01,3,16= 5.29 19.54 e 16.5882 16 1.036762 27.12 T 87.92927 23 100
0
12
3
4
5
6
7
8
9
120 130 140 150
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
350 bar 550 bar
Rajah 6.5 Pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk kasar
158
Rajah 6.6 menunjukkan kekuatan jasad anum ini semakin meningkat pada
beban serbuk 65% isipadu. Ini disebabkan oleh peningkatan beban serbuk telah
meningkatkan tautan serbuk logam tersebut selain dari kesan bahan pengikat yang ada
dalam jasad anum tersebut. Kekuatan jasad anum tersebut didapati terus meningkat
dengan peningkatan suhu penyuntikan.
0
2
4
6
8
10
12
120 130 140 150
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
64 % isipadu 65 % isipadu
Rajah 6.6 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk kasar
6.2.2 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan beban serbuk terhadap ketumpatan jasad anum
Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus ditunjukkan oleh Rajah 6.7.
Rajah tersebut menunjukkan peningkatan beban serbuk daripada 64% isipadu ke 65%
isipadu berupaya meningkatkan ketumpatan jasad anum. Keadaan yang sama juga
berlaku pada jasad anum yang menggunakan serbuk kasar seperti ditunjukkan oleh
Rajah 6.8. Bagaimanapun, perbandingan di antara plot oleh rajah-rajah tersebut
menunjukkan jasad anum 16_65 mempunyai ketumpatan yang lebih baik, diikuti
dengan jasad anum 31_65 apabila disuntik pada suhu 120°C, 130°C dan 140°C. Jasad
anum 16_65 mempunyai ketumpatan yang lebih baik berbanding yang lainnya
disebabkan oleh ruang-ruang di antara partikelnya yang lebih kecil, dan ianya juga
mengandungi lebih banyak serbuk SS316L berbanding jasad anum yang lain.
159
4.704.804.905.005.105.205.305.405.50
110 120 130 140
Suhu Penyuntikan (o C)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
16_64 16_65
Rajah 6.7 Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pada tekanan 350 bar
4.70
4.80
4.90
5.00
5.10
5.20
5.30
5.40
110 120 130 140
Suhu Penyuntikan (o C)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
31_64 31_65
Rajah 6.8 Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pada tekanan 350 bar
Penilaian ketumpatan jasad anum yang dihasilkan dengan menggunakan
serbuk SS316L kasar dan halus seperti ditunjukkan oleh Rajah 6.7 dan 6.8 secara
amnya menunjukkan kesemua jasad anum ini sesuai disuntik pada suhu 140oC,
kecuali bahan suapan serbuk kasar pada beban serbuk 64 % isipadu (31_64). Ini
berdasarkan kepada ketumpatan jasad anum yang tinggi boleh dihasilkan pada suhu
160
tersebut. Ketumpatan jasad anum yang terbaik diperlukan kerana jasad anum yang
lebih padat akan dapat meningkatkan tenaga permukaan semasa proses pensinteran
dan akan menggalakkan proses penumpatan jasad sinter (German 1996).
Walau bagaimanapun, kebanyakan jasad-jasad anum yang dihasilkan pada
beban serbuk 65% isipadu mempunyai beberapa kecacatan seperti pengisian tidak
penuh, jasad anum pecah semasa acuan dibuka dan sebagainya. Ini disebabkan oleh
kelikatan bahan suapan yang tinggi semasa ianya disuntik pada tekanan 350 bar. Oleh
itu, peningkatan tekanan dan suhu penyuntikan mungkin dapat memperbaiki masalah
ini. Apabila tekanan penyuntikan ditingkatkan ke 450 bar, masalah percikan didapati
berlaku pada jasad anum tersebut. Penggunaan bahan suapan yang menggunakan
serbuk SS316L dalam taburan bimodal dipercayai dapat membantu menyelesaikan
masalah ini. Ini kerana kehadiran serbuk halus dan kasar dalam jumlah tertentu akan
dapat menyeimbangkan kandungan bahan pengikat dan serbuk logam dalam bahan
suapan.
Kepekaan terhadap fenomena turun naik suhu yang tinggi bagi bahan suapan
serbuk halus yang berbeban serbuk 64 % isipadu seperti ditunjukkan oleh Jadual 5.7
di dalam bab sebelum ini, menyebabkan banyak jasad anum yang dihasilkan
mengalami kecacatan garis kimpal. Ini disebabkan oleh tenaga pengaktifan, E bahan
suapan ini pada beban serbuk 64 % isipadu (Rujuk, Jadual 5.7, tenaga pengaktifan, E
= 79.544 kJ/mol) yang tinggi menunjukkan bahan suapan ini peka terhadap perubahan
suhu dalam kaviti acuan yang lebih rendah berbanding suhu tong penyuntikan. Ini
menyebabkan bahan suapan tersebut lebih cepat membeku semasa ianya sampai ke
hujung kaviti acuan dan menghasilkan garis kimpal atau lebih teruk lagi pengisian
tidak penuh. Bagaimanapun, jasad anum yang menggunakan serbuk kasar didapati
agak kurang mengalami kecacatan garis kimpal ini. Ini boleh dilihat dalam jadual
tersebut yang menunjukkan kepekaan bahan suapan tersebut terhadap fenomena turun
naik suhu yang lebih rendah berbanding bahan suapan serbuk halus. Selain dari itu
juga, hubungan kelikatan bahan suapan dengan kadar ricih seperti ditunjukkan Rajah
5.3 dalam bab sebelum ini menunjukkan kelikatan bahan suapan ini akan berkurangan
sekiranya tegasan ricih ditingkatkan. Tegasan ricih adalah berkaitan dengan tekanan
penyuntikan. Oleh itu, masalah garis kimpal akan dapat dikurangkan sekiranya
161
tekanan penyuntikan bagi bahan suapan serbuk halus ditingkatkan. Ini telah
dibuktikan oleh penyelidik-penyelidik lain seperti Muhamad Hussain Ismail (2002)
dan Murtadhahadi (2006) yang telah berjaya mengurangkan masalah garis kimpal
dengan meningkatkan tekanan penyuntikan.
Jadual 6.7 ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan 16_64
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 0.013081 1 0.013081 0.978799 F0.1,1,16=3.05 -0.084 B (Suhu) 0.103051 3 0.03435 2.570365 F0.1,3,16=2.46 18.52
AxB 0.009957 3 0.003319 0.248365 F0.1,3,16=2.46 -8.87 e 0.213831 16 0.013364 90.43 T 0.33992 23 100
Jadual 6.7 menunjukkan hanya suhu penyuntikan (B) sahaja yang signifikan
terhadap ketumpatan jasad anum yang dihasilkan dengan serbuk halus (16_64)
sebanyak α = 0.1 dan faktor ini menyumbang sebanyak 18.52% kepada ketumpatan
jasad anum ini. Selanjutnya, apabila beban serbuk bahan suapan ini ditingkatkan ke
65% isipadu (Jadual 6.8), ANOVA menunjukkan bahawa beban serbuk (C)
menyumbang sebanyak 56.90% kepada ketumpatan jasad anum serbuk halus ini
dengan tahap signifikan yang amat baik sebanyak α = 0.01.
Jadual 6.8 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan 16_64 dan 16_65
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C
(Beban serbuk) 0.484011 1 0.484011 32.19508 F0.01,1,16= 8.53 56.90
B (Suhu) 0.076393 3 0.025464 1.693811 F0.1,3,16= 2.46 3.80 C ×B 0.023254 3 0.007751 0.515591 F0.1,3,16= 2.46 -2.65
e 0.240539 16 0.015034 41.95 T 0.824197 23 100
162
4.7
4.754.8
4.85
4.9
4.95
5
5.05
5.1
5.15
120 130 140 150
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
350 bar 550 bar
Rajah 6.9 Pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk halus
Rajah 6.9 menunjukkan pengaruh suhu penyuntikan yang ditunjukkan oleh
Jadual 6.7 terhadap ketumpatan jasad anum. Walaupun tekanan penyuntikan 550 bar
menghasilkan jasad anum yang lebih tumpat berbanding tekanan 350 bar tetapi suhu
penyuntikan lebih menunjukkan pengaruhnya terhadap ketumpatan jasad anum serbuk
halus ini. Ini disebabkan oleh lebih banyak partikel serbuk SS316L dapat memasuki
kaviti acuan bersama-sama bahan pengikat yang lebih cair pada suhu pengacuan yang
tinggi tersebut. Bagaimanapun, Jadual 6.9 menunjukkan kedua-dua tekanan
penyuntikan tersebut mempunyai aras kelasakan yang hampir sama terhadap suhu
penyuntikan. Ini boleh dilihat pada nilai S/Nnya terhadap ketumpatan jasad anum ini
yang hampir sama.
163
Jadual 6.9 Nisbah isyarat hingar (S/N) ketumpatan jasad anum bagi tekanan penyuntikan dan beban serbuk
Tekanan Penyuntikan
16_64 (dB)
31_64 (dB)
A1 (350 bar) 13.90 13.83
A2 (550 bar) 13.98 13.97
Beban Serbuk (% isipadu)
Halus (dB)
Kasar (dB)
64 13.90 13.83
65 14.38 14.30
4.6
4.7
4.8
4.9
5
5.1
5.2
5.3
5.4
120 130 140 150
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
64 % isipadu 65 % isipadu
Rajah 6.10 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk halus
Apabila beban serbuknya ditingkatkan ke 65% isipadu (Rajah 6.10),
ketumpatan jasad anum ini akan bertambah. Secara perbandingan di antara Rajah 6.4
dan 6.6; dengan Rajah 6.10 dan 6.11 menunjukkan bahawa kekuatan dan ketumpatan
jasad anum ini dipengaruhi oleh beban serbuk bahan suapan tersebut. Ketumpatannya
bertambah dengan penambahan beban serbuknya. Ini disokong oleh ANOVA yang
ditunjukkan oleh Jadual 6.3, 6.6, dan 6.8 yang menunjukkan beban serbuk (C) adalah
signifikan terhadap ketumpatan dan kekuatan jasad anum. Disebabkan oleh beban
serbuk menyumbangkan sebanyak 56.90% terhadap ketumpatan jasad anum serbuk
halus ini (Jadual 6.8), maka Jadual 6.9 menunjukkan perbezaan aras kelasakan di
164
antara dua beban serbuk tersebut. Jadual tersebut menunjukkan beban serbuk 65%
isipadu lebih tahan lasak terhadap suhu penyuntikan.
Rajah 6.11 menunjukkan ketumpatan jasad anum serbuk kasar yang lebih
tinggi pada beban serbuk 65% isipadu. Ini adalah seperti ditunjukkan oleh Jadual 6.8
yang menunjukkan faktor ini sangat signifikan dengan aras seerti α = 0.01 dan
sumbangannya yang tinggi iaitu sebanyak 56.9% terhadap ketumpatan jasad anum ini.
4.6
4.7
4.8
4.9
5
5.1
5.2
5.3
120 130 140 150
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
64 % isipadu 65 % isipadu
Rajah 6.11 Pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk kasar
6.3 KESAN SUHU PENYUNTIKAN TERHADAP KUALITI JASAD ANUM YANG MENGGUNAKAN BAHAN SUAPAN SERBUK SS316L PENGATOMAN GAS DALAM TABURAN BIMODAL
165
Bahagian ini akan membincangkan keputusan kajian ke atas ciri kualiti jasad anum
yang menggunakan serbuk SS316L pengatoman gas dalam taburan bimodal. Bahan
suapan yang dibincangkan dalam bahagian ini akan menggunakan singkatan seperti
digunakan dalam bab sebelum ini. Bahan suapan A1_64 terdiri daripada 70% jisim
serbuk halus manakala B1_64 pula terdiri daripada 30% jisim serbuk halus seperti
disyorkan oleh model Furnas.
6.3.1 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan beban serbuk terhadap kekuatan lentur jasad anum
Rajah 6.12 menunjukkan kekuatan jasad anum yang menggunakan lebih banyak
serbuk halus (A1_64) lebih lemah berbanding B1_64 yang menggunakan lebih banyak
serbuk kasar. Selain dari itu juga, jasad anum A1_64 didapati mengalami penyusutan
kekuatan lenturnya daripada 3.86 MPa ke 3.61 MPa apabila suhu penyuntikan
ditingkatkan ke 140oC. Ini disebabkan pada suhu penyuntikan ini lebih banyak serbuk
halus akan mengalir bersama-sama bahan pengikat masuk ke dalam kaviti acuan dan,
dengan kehadiran lebih banyak serbuk halus ini sebenarnya akan mengurangkan
ruangan kosong di celah-celah partikel serbuk kasar yang sepatutnya diisi oleh bahan
pengikat. Keadaan ini sebenarnya akan mengurangkan kekuatan jasad anum tersebut.
166
3.003.50
4.004.505.00
5.506.006.50
7.007.50
115 120 125 130 135 140 145
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
B1_64 A1_64
Rajah 6.12 Kekuatan jasad anum dalam taburan serbuk bimodal dengan beban serbuk 64% isipadu dengan tekanan penyuntikan 350 bar
Jasad anum B1_64, didapati semakin kuat apabila suhu penyuntikannya
ditingkatkan (Rajah 6.12). Ini menunjukkan bahawa kuantiti serbuk halus dalam
matrik bahan suapan (30% jisim) berupaya menguatkan ikatan partikel serbuk dalam
jasad anum. Selain dari itu, seperti ditunjukkan oleh Jadual 5.8 dalam bab sebelum ini,
nilai indek tenaga pengaktifan bagi bahan suapan B1_64 ini lebih tinggi berbanding
A1_64. Ini menunjukkan lebih banyak bahan pengikat yang berada dalam jasad anum
B1_64 berbanding A1_64 dan bahan pengikat ini membantu untuk menambah
kekuatan jasad anum selain dari kesan tautan partikel serbuk halus dan serbuk kasar
dalam jasad anum tersebut yang disumbangkan oleh kekasaran partikel serbuk
berkenaan. Nilai tenaga pengaktifan yang sederhana bahan suapan ini (Yimin et al.
1999 dan Iriany 2002) menunjukkan bahawa bahan suapan ini tidak terlalu peka
terhadap fenomena turun naik suhu penyuntikan dan menyebabkan ianya tidak mudah
membeku secara mengejut apabila mengalami penurunan suhu apabila bahan suapan
tersebut memasuki acuan. Nilai tenaga pengaktifan yang lebih tinggi berbanding
A1_64 membolehkan bahan pengikat dan serbuk logam bersama-sama memasuki
kaviti acuan tanpa mengalami masalah pemisahan bahan pengikat justeru
menghasilkan kekuatan jasad anum yang lebih baik daripada A1_64. Selain dari itu
juga, kehadiran serbuk halus dalam A1_64 yang banyak adalah faktor yang akan
mengurangkan kekuatan jasad anumnya disebabkan ruang-ruang di antara partikel
167
serbuk yang sepatutnya diisi oleh bahan pengikat telah digantikan dengan serbuk
halus.
Kekuatan jasad anum A1_65 seperti ditunjukkan oleh Rajah 6.13 pada suhu
penyuntikan 130°C didapati lebih lemah berbanding sekiranya dihasilkan pada suhu
120°C dan 140°C. Keadaan yang sama ditunjukkan oleh Rajah 6.12 pada A1_64
didapati lebih lemah pada suhu penyuntikan 130oC berbanding sekiranya dihasilkan
pada suhu 120°C dan 140°C. Yang berbeza hanyalah kekuatan lenturnya sahaja
didapati lebih tinggi pada beban serbuk 65% isipadu (Rajah 6.13). Ini disumbangkan
oleh tautan di antara partikel serbuk logam pada beban serbuk 65% isipadu yang lebih
baik berbanding beban serbuk 64% isipadu.
Keadaan yang berbeza berlaku pada B1_65 di mana ianya didapati lebih kuat
apabila dihasilkan pada suhu 130°C, berbanding dengan yang dihasilkan pada suhu
120°C. Bagaimanapun, kekuatannya didapati berkurangan apabila disuntik pada suhu
140°C. Kekuatan jasad anum A1_65 didapati lebih baik berbanding B1_65 apabila
dihasilkan pada suhu 140°C. Keadaan yang sama juga didapati berlaku pada suhu
120°C, malah A1_65 merekodkan kekuatan yang tertinggi pada suhu 120°C (Rajah
6.13). Ini menunjukkan kehadiran lebih banyak serbuk halus (70% jisim) pada beban
serbuk yang lebih tinggi berupaya menguatkan jasad anum. Ini disebabkan oleh
peningkatan geseran di antara partikel yang telah bertambah telah membantu
menguatkan jasad anum tersebut.
168
9.00
10.00
11.00
12.00
13.00
14.00
115 120 125 130 135 140 145
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
B1_65 A1_65
Rajah 6.13 Kekuatan jasad anum dalam taburan serbuk bimodal dengan beban serbuk 65% isipadu pada tekanan 350 bar
Fakta tersebut disokong oleh ANOVAyang ditunjukkan oleh Jadual 6.10 yang
menunjukkan beban serbuk (C) mempunyai tahap signifikan yang amat kuat iaitu
sebanyak α = 0.01 serta menyumbangkan pengaruh yang amat besar sebanyak 91.96%
terhadap kekuatan jasad anum ini. Bagaimanapun, faktor-faktor lain dalam Jadual ini
tidak menunjukkan sebarang signifikan. Selain dari itu juga, seperti ditunjukkan oleh
Rajah 6.14, jasad anum yang menggunakan serbuk bimodal ini mempunyai kekuatan
lentur yang lebih tinggi pada beban serbuk 65% isipadu. Bagaimanapun, rajah tersebut
tidak menunjukkan sebarang perubahan kekuatan lentur yang ketara apabila suhu
penyuntikan ditingkatkan. Ini kerana seperti ditunjukkan oleh Jadual 6.11, bahan
suapan ini lebih tahan lasak terhadap perubahan suhu penyuntikan. Ini boleh dilihat
bahawa nisbah S/N bagi bahan suapan ini pada beban serbuk 65% didapati lebih
tinggi daripada yang berbeban serbuk 64% isipadu.
169
Jadual 6.10 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan serbuk bimodal B1_64 dan B1_65
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C
(Beban serbuk) 138.8266 1 138.8266 241.5878 F0.01,1,16= 8.53 91.96
B (Suhu) 0.695746 3 0.231915 0.403582 F0.1,3,16= 2.46 -0.68 C ×B 1.61802 3 0.53934 0.938566 F0.1,3,16= 2.46 -0.07
e 9.194282 16 0.574643 8.79 T 150.3347 23 100
0
2
4
6
8
10
12
120 130 140 150
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m(M
Pa)
64 % isipadu 65 % isipadu
Rajah 6.14 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus)
Jadual 6.11 Nisbah isyarat hingar (S/N) kekuatan dan ketumpatan jasad anum bagi beban serbuk bahan suapan bimodal
Beban Serbuk (% isipadu)
Kekuatan Ketumpatan
64 15.87 13.41
65 20.83 14.64
170
6.3.2 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan beban serbuk terhadap ketumpatan jasad anum
Rajah 6.15 menunjukkan ketumpatan jasad anum dalam taburan serbuk bimodal pada
beban serbuk 64% isipadu. Kehadiran serbuk halus sebanyak 70% jisim berupaya
meningkatkan ketumpatan jasad anum berbanding dengan yang mempunyai 30%
jisim serbuk halus. Ini disebabkan oleh serbuk halus tersebut telah mengisi ruang-
ruang kosong di celah partikel serbuk kasar. Keadaan yang sama juga berlaku apabila
beban serbuknya ditingkatkan kepada 65% isipadu seperti ditunjukkan Rajah 6.16.
Bagaimanapun, Rajah 6.12 menunjukkan penggunaan 70% jisim serbuk halus
(A1_64) akan melemahkan jasad anum. Luas permukaan tentu yang lebih besar bagi
serbuk halus berupaya meningkatkan ketumpatan jasad anum bimodal ini tetapi telah
mengurangkan kekuatannya. Ini disebabkan oleh ruang-ruangan kosong di celah
partikel serbuknya telah berkurangan berbanding jasad anum yang mempunyai 70%
jisim serbuk kasar. Selain daripada itu juga, jumlah serbuk halus yang terlalu banyak
akan mengurangkan permukaan yang bersentuhan di antara partikel-partikel serbuk
kasar dan serbuk halus, seterusnya mengurangkan ikatan mekanikal di antara partikel
serbuk tersebut. Ikatan mekanikal tersebut berpunca daripada geseran di antara
partikel-partikel yang bersentuhan. Semakin besar luas permukaan tentu partikel
tersebut, semakin tinggi daya ikatan mekanikal di antara partikel serbuk SS316L
tersebut.
Rajah 6.16 menunjukkan ketumpatan jasad anum A1_65 merupakan yang
tertinggi (5.4269 g/cm3) sekiranya dihasilkan pada suhu 120oC berbanding jasad-jasad
anum bimodal yang lain (Rajah 6.15 dan Rajah 6.16). Bagaimanapun dalam Rajah
6.16, jasad anum B1_65 adalah yang mempunyai ketumpatan tertinggi apabila
disuntik pada suhu 130°C dan 140°C iaitu 5.358 g/cm3 dan 5.407 g/cm3 masing-
masing. Ketumpatan jasad anum bimodal ini pada beban serbuk 64% isipadu dalam
Rajah 6.15 didapati semakin meningkat apabila suhu penyuntikan ditingkatkan. Ini
boleh dilihat bahawa ketumpatan A1_64 meningkat daripada 4.790 g/cm3, 4.860
g/cm3 dan 5.074 g/cm3 apabila dihasilkan pada suhu 120°C, 130°C dan 140°C
masing-masing. Keadaan yang sama juga berlaku kepada jasad anum B1_64 di mana
171
ketumpatannya meningkat daripada 4.530 g/cm3, 4.603 g/cm3 dan 4.652 g/cm3 apabila
disuntik dengan menggunakan suhu yang sama.
Keadaan yang sedikit berbeza berlaku ke atas jasad anum B1_65 dan A1_65
berbanding B1_64 dan A1_64 di mana ketumpatannya agak rendah apabila dihasilkan
pada suhu 130°C. Ketumpatan jasad anum B1_65 menyusut pada suhu 130°C (5.358
g/cm3) berbanding 5.374 g/cm3 dan, 5.407 g/cm3 pada suhu 120°C dan 140°C masing-
masing. Selanjutnya, ketumpatan jasad anum A1_65 menyusut pada suhu 130°C
(5.284 g/cm3) berbanding 5.426 g/cm3 dan, 5.386 g/cm3 pada suhu 120°C dan 140°C
masing-masing.
4.000
4.500
5.000
5.500
6.000
115 120 125 130 135 140 145
Suhu Penyuntikan (o C)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
A1_64 B1_64
Rajah 6.15 Ketumpatan jasad anum dalam taburan serbuk bimodal dengan beban serbuk 64% isipadu pada tekanan 350 bar
Secara umumnya, apabila dibandingkan dengan ketumpatan jasad anum yang
dihasilkan dengan bahan suapan monomodal serbuk kasar dan halus, taburan serbuk
bimodal ini berupaya meningkatkan ketumpatan jasad anum yang dihasilkan
terutamanya apabila mempunyai beban serbuk 65% isipadu dengan 30% jisim serbuk
halus (B1_65), terutamanya apabila disuntik pada suhu 140oC (Rajah 6.16).
Keputusan ini adalah seiring dengan dapatan kajian oleh Yimin et al. (2007), bahawa
serbuk logam dalam taburan bimodal adalah paling sesuai untuk menghasilkan jasad
172
anum pada beban serbuk yang tinggi. Ini kerana serbuk halus akan bertindak sebagai
galas yang akan membantu merendahkan kelikatan bahan suapan tersebut walaupun
beban serbuk yang dikenakan ke atas bahan suapan tersebut itu tinggi dan
menghampiri beban serbuk kritikal. Selanjutnya, kajian ini mendapati bahawa apabila
bahan pengikat tersebut telah membeku dan membentuk jasad anum, partikel serbuk
halus bimodal ini (dalam kuantiti peratusan jisim 30%) akan meningkatkan geseran di
antara partikel serbuk tersebut dan seterusnya menambahkan lagi kekuatan jasad anum
yang dihasilkan di samping ketumpatan jasad anum tersebut.
5.2
5.25
5.3
5.35
5.4
5.45
5.5
5.55
115 120 125 130 135 140 145
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
A1_65 B1_65
Rajah 6.16 Ketumpatan jasad anum dalam taburan serbuk bimodal dengan beban serbuk 65% isipadu pada tekanan 350 bar
ANOVA mengenai pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap
ketumpatan jasad anum bimodal ini ditunjukkan oleh Jadual 6.12. Keputusan yang
ditunjukkan menunjukkan beban serbuk (C) mempunyai signifikan yang kuat
sebanyak α = 0.01 terhadap ketumpatan jasad anum bimodal ini, dan ianya juga
menyumbang sebanyak 72.09% ke atas ciri kualiti ini. Sumbangan beban serbuk ini
didapati agak kurang berbanding kekuatan jasad anum seperti yang telah ditunjukkan
oleh Jadual 6.10 sebelum ini (91.96%). Bagaimanapun, Jadual 6.12 menunjukkan
bahawa suhu penyuntikan (B) masih lagi signifikan terhadap ciri kualiti ini, walaupun
hanya pada aras yang lemah iaitu α = 0.1 sahaja. Rajah 6.17 menunjukkan tidak
berlaku perubahan ketumpatan jasad anum yang ketara apabila suhu penyuntikan
173
ditingkatkan. Keadaan ini adalah sama seperti yang telah ditunjukkan oleh Rajah 6.14
bagi kekuatan jasad anum. Keadaan ini telah dijelaskan oleh nisbah S/Nnya seperti
yang ditunjukkan oleh Jadual 6.11 yang menunjukkan beban serbuk 65% isipadu lebih
tahan lasak berbanding beban serbuk 64% isipadu.
Jadual 6.12 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk bimodal B1_64 dan B1_65
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C
(Beban serbuk) 2.862555 1 2.862555 79.37379 F0.01,1,16=8.53 72.09
B (Suhu) 0.318847 3 0.106282 2.947032 F0.1,3,16=2.46 5.37 C ×B 0.162343 3 0.054114 1.5005 F0.1,3,16=2.46 1.38
e 0.577028 16 0.036064 21.16 T 3.920773 23 100
0
1
2
3
4
5
6
120 130 140 150
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
64 % isipadu 65 % isipadu
Rajah 6.17 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan dalam taburan bimodal (30 % jisim serbuk halus)
174
6.4 KESAN SUHU DAN TEKANAN TERHADAP KUALITI JASAD ANUM YANG MENGGUNAKAN BAHAN SUAPAN SERBUK SS3166L PENGATOMAN AIR BERSAIZ KASAR DAN HALUS
6.4.1 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan beban serbuk terhadap ketumpatan jasad anum
Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pengatoman air pada beban
serbuk 62% isipadu ditunjukkan oleh Rajah 6.18. Penurunan ketumpatan jasad anum
didapati berlaku apabila suhu penyuntikannya meningkat ke 155°C. Bagaimanapun,
disebabkan oleh tekanan penyuntikan yang lebih tinggi pada 650 bar telah
meningkatkan ketumpatan jasad anum tersebut pada suhu 160°C. Rajah 6.18
menunjukkan bahawa suhu penyuntikan tersebut tidak berupaya untuk meningkatkan
ketumpatan jasad anum ini pada tekanan penyuntikan 550 bar. Keadaan ini
dipengaruhi oleh luas permukaan partikel serbuk halus pengatoman air ini yang lebih
luas memerlukan tekanan serta suhu penyuntikan yang lebih tinggi bagi menghasilkan
jasad anum yang berketumpatan tinggi.
Rajah 6.18 Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62% isipadu
ANOVA bagi ketumpatan jasad anum serbuk ini ditunjukkan oleh Jadual 6.13.
ANOVA dalam jadual tersebut menunjukkan interaksi di antara kedua-dua faktor
175
yang dikaji (A × B) signifikan pada aras signifikan yang sangat tinggi α = 0.01
berbanding suhu penyuntikan (B) dan tekanan penyuntikan (A). Interaksi di antara
kedua-dua faktor ini yang mempunyai pengaruh sebanyak 82.91% dapat dilihat pada
dua garisan yang hampir bersilangan pada Rajah 6.18.
Jadual 6.13 ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 0.009266 1 0.009266 3.995647 F0.1,1,12=3.18 1.70 B (Suhu) 0.028249 2 0.014125 6.090837 F0.025,2,12=5.10 5.77
AxB 0.344062 2 0.172031 74.1833 F0.01,2,12=6.93 82.91 e 0.02783 12 0.002319 9.63 T 0.409408 17 100
5.255.265.275.285.295.3
5.315.325.335.345.355.36
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3 )
550 bar 650 bar
Rajah 6.19 Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62.5% isipadu
Rajah 6.19 menunjukkan penurunan ketumpatan jasad anum yang pantas apabila
suhu penyuntikan ditingkatkan pada tekanan 550 bar. Bagaimanapun, ketumpatan
jasad anum yang dihasilkan didapati sedikit meningkat apabila suhu penyuntikan
ditingkatkan pada tekanan 650 bar.
176
ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 6.14 menunjukkan suhu penyuntikan
mempunyai aras signifikan yang lebih baik berbanding tekanan penyuntikan (A).
Begitu juga dengan sumbangan suhu penyuntikan (B) terhadap ketumpatan jasad
anum ini di mana, suhu penyuntikan (B) menyumbangkan sebanyak 32.11%
berbanding tekanan penyuntikan (A) sebanyak 10% sahaja. Garis bagi plot tekanan
550 bar dan 650 bar yang saling bersilangan dalam Rajah 6.19 menunjukkan
wujudnya interaksi di antara kedua-dua faktor berkenaan dan ini jelas ditunjukkan
oleh Jadual 6.14 bahawa interaksi faktor tersebut menyumbang sebanyak 16.66%
terhadap ketumpatan jasad anum ini, walaupun pada tahap signifikan yang lemah.
Jadual 6.14 ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62.5% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 0.0013911 1 0.0013911 5.1257549 F0.05,1,12=4.75 10.00 B (Suhu) 0.0041359 2 0.002068 7.619653 F0.01,2,12=6.93 32.11
AxB 0.0024075 2 0.0012038 4.4354005 F0.05,2,12=3.89 16.66 e 0.0032572 12 0.0002714 41.23 T 0.0111918 17 100
Rajah 6.20 menunjukkan, pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu
penyuntikan bahan suapan serbuk kasar pengatoman air ini pada beban serbuk 63.5%
isipadu. Ketumpatan jasad anum ini didapati meningkat apabila tekanan penyuntikan
700 bar digunakan tetapi keadaan sebaliknya berlaku pada tekanan 650 bar. Ini kerana
pada tekanan 700 bar, bahan pengikat dan serbuk pengatoman air telah memasuki
kaviti acuan dengan sekata menyebabkan ketumpatannya bertambah walaupun pada
suhu penyuntikan yang tinggi.
177
5.26
5.28
5.3
5.32
5.34
5.36
5.38
5.4
5.42
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
650 bar 700 bar
Rajah 6.20 Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 63.5% isipadu
ANOVA bagi bahan suapan ini pada beban serbuk 63.5% isipadu ditunjukkan
oleh Jadual 6.15. Jadual ini menunjukkan interaksi di antara suhu penyuntikan dengan
tekanan penyuntikan (A × B) menunjukkan aras signifikan yang lemah α = 0.1,
manakala faktor-faktor lain tidak menunjukkan sebarang signifikan. Interaksi tersebut
mempunyai pengaruh terhadap ketumpatan jasad anum ini sebanyak 20.86%.
Walaupun tahap signifikannya adalah lemah, interaksi kedua-dua faktor ini masih lagi
jelas kelihatan dalam Rajah 6.20 di mana terdapat persilangan di antara kedua-dua
garis tersebut.
Jadual 6.15 ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 63.5% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 0.0003813 1 0.0003813 0.2330953 F0.1,1,12=3.18 -3.80 B (Suhu) 0.0028691 2 0.0014345 0.8768518 F0.1,2,12=2.81 -1.22
AxB 0.0101673 2 0.0050837 3.1073686 F0.1,2,12=2.81 20.86 e 0.0196319 12 0.001636 84.15 T 0.0330496 17 100
178
5.28
5.3
5.32
5.34
5.36
5.38
5.4
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
650 bar 700 bar
Rajah 6.21 Ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu
Rajah 6.21 menunjukkan ketumpatan jasad anum yang menggunakan bahan
suapan yang sama pada beban serbuk 64% isipadu. Pada aras beban serbuk ini,
tekanan 650 bar berupaya menghasilkan jasad anum yang lebih tumpat pada suhu
155°C dan 160°C berbanding dengan yang dihasilkan pada tekanan penyuntikan 700
bar. Oleh itu, Jadual 6.16 menunjukkan keputusan yang sedikit berbeza dengan yang
ditunjukkan Jadual 6.15. Apabila beban serbuknya ditingkatkan ke 64% isipadu,
interaksi suhu penyuntikan dengan tekanan penyuntikan (A × B) didapati signifikan,
begitu juga dengan tekanan penyuntikan (A) yang juga signifikan walaupun pada aras
signifikan yang lemah iaitu α = 0.05 dan α = 0.1 masing-masing. Di samping itu juga,
peratus sumbangan bagi interaksi kedua-dua faktor yang dikaji menunjukkan
peningkatan dari 20.86% ke 26.95%. Keputusan ini menunjukkan sebarang perubahan
ke atas kedua-dua faktor tesebut akan mempengaruhi ketumpatan jasad anum yang
dihasilkan oleh bahan suapan ini dan ini jelas kelihatan pada persilangan kedua-dua
garisan dalam Rajah 6.21.
179
Jadual 6.16 ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum bahan suapan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 0.0020766 1 0.0020766 3.3440308 F0.1,1,12=3.18 8.70 B (Suhu) 0.0014475 2 0.0007237 1.1654329 F0.1,2,12=2.81 1.23
AxB 0.0057507 2 0.0028754 4.6302194 F0.05,2,12=3.89 26.95 e 0.0074538 12 0.0006211 63.12 T 0.0167286 17 100
5.28
5.3
5.32
5.34
5.36
5.38
5.4
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3 )
63 % isipadu 63.5 % isipadu 64 % isipadu
Rajah 6.22 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air yang kasar
Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan ke atas ketumpatan jasad anum
serbuk SS316L kasar pengatoman air ditunjukkan oleh Rajah 6.22. Beban serbuk 63%
isipadu dan 63.5% isipadu menunjukkan penurunan ketumpatan apabila suhu
penyuntikan ditingkatkan. Bagaimanapun, pada beban serbuk 64% isipadu,
ketumpatan jasad anum tersebut didapati semakin bertambah apabila suhu
penyuntikannya ditingkatkan. Ini dipengaruhi oleh bentuk partikel serbuk pengatoman
air yang berbentuk tidak sekata serta berligamen berupaya mengelakkan fenemomena
pemisahan bahan pengikat daripada berlaku dan ianya menghasilkan jasad anum yang
lebih tumpat terutama pada suhu penyuntikan yang lebih tinggi. Rajah 6.22 juga
menunjukkan jasad anum yang lebih tumpat dapat dihasilkan pada suhu penyuntikan
155oC dan 160oC dengan beban serbuk 64% isipadu. Selain itu juga, Rajah 6.22
180
menunjukkan interaksi di antara padatan yang mempunyai beban serbuk 63.5% dan
64% isipadu berbanding padatan yang berbeban serbuk 63% isipadu. Ini jelas
ditunjukkan oleh Jadual 6.17 bahawa terdapat interaksi di antara kedua-dua faktor
tersebut walaupun ianya hanya menyumbang sebanyak 1.66% terhadap ketumpatan
jasad anum ini.
Jadual 6.17 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air yang kasar
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C (Beban serbuk) 0.0095605 2 0.0047803 5.9216233 F0.025,2,18= 4.56 28.51 B (Suhu
Penyuntikan) 9.308 ×
10-5 2 4.654E-05 0.0576544 F0.1,2,18= 2.62 -5.46 C ×B 0.0036913 4 0.0009228 1.143159 F0.1,4,18= 2.29 1.66
e 0.0145306 18 0.0008073 75.29 T 0.0278754 26 100
ANOVA yang ditunjukkan Jadual 6.17 menunjukkan beban serbuk (C)
mempunyai signifikan yang tinggi (α = 0.025) terhadap ketumpatan jasad anum
serbuk kasar pengatoman air ini. Beban serbuk (C) ini didapati mempunyai pengaruh
sebanyak 28.51% terhadap ketumpatan jasad anum yang dihasilkan.
5.1
5.15
5.2
5.25
5.3
5.35
5.4
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3 )
62 % isipadu 62.5 % isipadu 63 % isipadu
Rajah 6.23 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk halus pengatoman air
181
Rajah 6.23 menunjukkan pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan
terhadap ketumpatan jasad anum serbuk halus pengatoman air. Rajah 6.23
menunjukkan terdapatnya interaksi di antara kedua-dua faktor yang dikaji di mana
garis beban serbuk 63% isipadu didapati bersilang dengan beban serbuk 62% dan
62.5% isipadu. Ini jelas ditunjukkan oleh ANOVA dalam Jadual 6.18 yang
menunjukkan tahap signifikan yang tinggi (α = 0.01) serta peratusan sumbangan yang
terbaik (32.91%) bagi interaksi tersebut. Beban serbuk (C) didapati mempunyai
pengaruh yang juga tinggi terhadap ketumpatan jasad anum ini (29.05%) diikuti
dengan suhu penyuntikan (14.21%) dengan aras seerti yang sama.
Jadual 6.18 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air yang halus
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C (Beban serbuk) 0.0184056 2 0.0092028 16.853739 F0.01,2,18= 6.01 29.05 B (Suhu
Penyuntikan) 0.0095606 2 0.0047803 8.7544568 F0.01,2,18= 6.01 14.21 C ×B 0.0217972 4 0.0054493 9.9796474 F0.01,4,18= 4.58 32.91
e 0.0098287 18 0.000546 23.82 T 0.0595921 26 100
6.4.2 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan beban serbuk terhadap kekuatan lentur jasad anum
Bentuk patrikel yang berligamen dan tidak sekata berbanding serbuk SS316L
pengatoman gas dipercayai akan menambahkan kekuatan jasad anum yang dihasilkan.
Ini adalah seperti yang telah dibincangkan dalam Bab 4, bahawa serbuk pengatoman
air mempunyai luas permukaan tentu yang lebih besar berbanding serbuk pengatoman
gas. Luas permukaan tentu yang lebih besar serta bentuk yang berligamen akan
menambahkan lagi kekuatan jasad anum dan jasad perangnya berbanding serbuk
pengatoman gas yang hanya bergantung kepada kekasaran permukaan partikel sahaja.
Rajah 6.24 menunjukkan kesan suhu penyuntikan dan tekanan penyuntikan
terhadap kekuatan jasad anum yang dihasilkan dengan bahan suapan serbuk halus
pengatoman air pada beban serbuk 62% isipadu. Rajah ini menunjukkan berlakunya
peningkatan kekuatan jasad anum apabila tekanan penyuntikan ditingkatkan.
182
Bagaimanapun, pada tekanan 550 bar dan 650 bar, kekuatannya didapati bertambah
dengan peningkatan suhu penyuntikan. Tetapi keadaan sebaliknya berlaku pada
tekanan 700 bar. Penurunan kekuatan lentur ini berlaku disebabkan oleh pemisahan
bahan pengikat daripada matrik bahan suapan yang berlaku pada suhu dan tekanan
penyuntikan yang tinggi. Bagaimanapun, persilangan di antara garisan tekanan
penyuntikan 700 bar dengan garisan yang lain dalam Rajah 6.24 menunjukkan
wujudnya interaksi di antara tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad
anum ini.
0
2
4
6
8
10
12
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
550 bar 650 bar 700 bar
Rajah 6.24 Kekuatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62% isipadu
Kewujudan interaksi tersebut boleh dilihat dalam ANOVA yang ditunjukkan
oleh Jadual 6.19. Jadual tersebut jelas menunjukkan interaksi di antara kedua-dua
faktor tersebut mempunyai pengaruh yang paling besar terhadap kekuatan jasad anum
(31.86%) dengan aras seerti sebanyak α = 0.025 berbanding tekanan dan suhu
penyuntikan yang hanya signifikan pada aras seerti yang lebih rendah iaitu α = 0.1.
183
Jadual 6.19 ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 62% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 10.24467 2 5.122333 3.135077 F0.1,2,18=2.62 9.56 B (Suhu) 3.555503 2 1.777752 1.088057 F0.1,2,18=2.62 0.39
AxB 29.79703 4 7.449257 4.55925 F0.025,4,18=3.61 31.86 e 29.4098 18 1.633878 58.19 T 73.007 26 100
Apabila beban serbuk bahan suapan serbuk halus ini ditingkatkan ke 63%
isipadu seperti ditunjukkan oleh Rajah 6.25, kekuatan jasad anum yang dihasilkan
pada tekanan 550 bar dan 650 bar yang semakin berkurangan. Bagaimanapun, apabila
suhu penyuntikannya ditingkatkan ke 155°C, kekuatannya didapati meningkat,
sebelum ianya kembali turun apabila disuntik pada suhu 160°C.
ANOVA bagi bahan suapan ini ditunjukkan oleh Jadual 6.20 menunjukkan
tekanan penyuntikan (A) dan interaksi di antara tekanan penyuntikan dan suhu
penyuntikan (A × B) adalah signifikan terhadap kekuatan jasad anum ini. Interaksi
tersebut menunjukkan aras signifikan yang lebih tinggi (α = 0.01) berbanding tekanan
penyuntikan (α = 0.025) dengan peratus sumbangannya sebanyak 39.8% dan 14.20%
masing-masing. Interaksi tersebut juga boleh dilihat pada persilangan yang
ditunjukkan dalam Rajah 6.25.
184
02468
10121416
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
550 bar 650 bar 700 bar
Rajah 6.25 Kekuatan jasad anum yang menggunakan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 63% isipadu
Jadual 6.20 ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan serbuk halus pengatoman air pada beban serbuk 63% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 19.73593 2 9.867966 4.954625 F0.025,2,18=4.56 14.20 B (Suhu) 3.239037 2 1.619518 0.813147 F0.1,2,18=2.62 -0.67
AxB 52.12668 4 13.03167 6.543095 F0.01,4,18=4.58 39.80 e 35.85002 18 1.991668 46.67 T 110.9517 26 100
Apabila beban serbuk bagi serbuk kasar pengatoman air ini ditingkatkan ke
64% isipadu, keadaan yang berbeza berbanding dengan yang ditunjukkan oleh rajah
sebelum ini telah berlaku. Ini boleh dilihat dalam Rajah 6.26 di mana, jasad anum
yang dihasilkan pada tekanan yang lebih tinggi (700 bar) adalah lebih kuat berbanding
dengan yang dihasilkan pada tekanan yang lebih rendah. Jasad anum yang dihasilkan
pada tekanan penyuntikan 700 bar didapati semakin kuat apabila suhu penyuntikan
ditingkatkan dari 150°C ke 155°C tetapi menjadi lemah pada suhu penyuntikan
160°C. Keadaan sebaliknya didapati berlaku pada tekanan penyuntikan 650 bar, jasad
anum tersebut menjadi semakin lemah apabila suhu penyuntikannya ditingkatkan dari
185
150°C ke 155°C. Tetapi menjadi lebih kuat apabila suhu penyuntikan ditingkatkan ke
160°C. Ini disebabkan oleh jasad anum yang dihasilkan pada tekanan tersebut
berupaya membawa serbuk SS316L bersama-sama bahan pengikat memasuki kaviti
acuan pada suhu dan tekanan tersebut.
0
2
4
6
8
10
12
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
650 bar 700 bar
Rajah 6.26 Kekuatan jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu
Persilangan kedua-dua garisan yang ditujukkan dalam Rajah 6.26 jelas
menunjukkan wujudnya pengaruh bagi interaksi di antara kedua-dua faktor tersebut.
Ini disokong oleh ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 6.21 bahawa interaksi
tersebut adalah signifikan pada aras seerti α = 0.05 dan ianya menyumbang sebanyak
22.15% terhadap kekuatan jasad anum ini.
186
Jadual 6.21 ANOVA bagi pengaruh tekanan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum bahan suapan serbuk kasar pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 3.527798 1 3.527798 1.543693 F0.1,1,12=3.18 2.05 B (Suhu) 11.69407 2 5.847037 2.558545 F0.1,2,12=2.81 11.75
AxB 18.00239 2 9.001194 3.93874 F0.05,2,12=3.89 22.15 e 27.42357 12 2.285298 64.06 T 60.64784 17 100
Rajah 6.27 menunjukkan pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan
terhadap kekuatan jasad anum yang menggunakan serbuk kasar pengatoman air. Rajah
ini menunjukkan jasad anum yang lebih kuat dapat dihasilkan pada suhu penyuntikan
155°C pada beban serbuk 63.5% isipadu. Ini diikuti dengan beban serbuk 63% isipadu
dan 64% isipadu. Malahan, jasad anum yang berbeban serbuk 63.5% isipadu ini hanya
mengalami sedikit penyusutan kekuatan apabila suhu penyuntikannya ditingkatkan ke
160°C. Selanjutnya, Rajah 6.28 pula menunjukkan jasad anum serbuk halus
pengatoman air yang berbeban serbuk 63% isipadu lebih kuat sekiranya disuntik pada
suhu 155°C, diikuti dengan beban serbuk 62.5% isipadu dan 62% isipadu.
Bagaimanapun, seperti ditunjukkan oleh Rajah 6.28, jasad anum yang berbeban
serbuk 62% isipadu didapati mengalami peningkatan kekuatan apabila suhu
penyuntikannya ditingkatkan. Keadaan sebaliknya berlaku pada beban serbuk
berikutnya yang melihatkan turun naik kekuatan jasad anum apabila suhu penyuntikan
diubah-ubah.
187
0
2
4
6
8
10
12
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m(M
Pa)
63 % isipadu 63.5 % isipadu 64 % isipadu
Rajah 6.27 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air yang kasar
0
2
4
6
8
10
12
14
16
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m(M
Pa)
62 % isipadu 62.5 % isipadu 63 % isipadu
Rajah 6.28 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air yang halus
ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 6.22 menunjukkan beban serbuk (C)
mempunyai aras signifikan yang kuat sebanyak α = 0.01 dan ianya menyumbang
sebanyak 25.85% terhadap kekuatan jasad anum serbuk kasar ini. Bagaimanapun,
jasad anum yang dihasilkan dengan serbuk halus pengatoman air, seperti ditunjukkan
oleh Jadual 6.23 menunjukkan beban serbuk (C) dan interaksi di antara beban serbuk
188
dengan suhu penyuntikan (C × B) mempunyai aras signifikan yang kuat (α = 0.01)
dan faktor-faktor tersebut menyumbang sebanyak 47.59% dan 30.37% masing-masing
terhadap kekuatan jasad anum serbuk halus pengatoman air. Keputusan ini
menunjukkan bahawa peningkatan beban serbuk akan meningkatkan kekuatan jasad
anum tersebut (German & Hens 1992; German & Bose 1997). Ini disumbangkan oleh
tautan partikel yang berbentuk tidak sekata selain daripada daya lekatan yang
dihasilkan oleh bahan pengikat.
Jadual 6.22 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air yang kasar
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan, Pn
C 23.74906 2 11.87453 6.685588 F0.01,2,18= 6.01 25.85 B 6.242372 2 3.121186 1.757287 F0.1,2,18= 2.62 3.44
C ×B 16.18065 4 4.045162 2.277503 F0.1,4,18= 2.29 11.62 e 31.97049 18 1.776138 59.10 T 78.14257 26 100
Jadual 6.23 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air yang halus
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C 67.06173 2 33.53086 27.51162 F0.01,2,18= 6.01 47.59 B 0.667612 2 0.333806 0.273883 F0.1,2,18=2.62 -1.304
C ×B 46.11638 4 11.52909 9.459467 F0.01,4,18= 4.58 30.37 e 21.9382 18 1.218789 23.34 T 135.7839 26 100
189
6.5 KESAN SUHU PENYUNTIKAN TERHADAP KUALITI JASAD ANUM YANG MENGGUNAKAN BAHAN SUAPAN SERBUK SS316L PENGATOMAN AIR DALAM TABURAN BIMODAL
6.5.1 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan beban serbuk terhadap ketumpatan jasad anum
Rajah 6.29 menunjukkan ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk SS316L
pengatoman dalam taburan bimodal. Rajah tersebut menunjukkan bahawa tekanan
penyuntikan 650 bar dapat menghasilkan jasad anum yang lebih tumpat.
Bagaimanapun, penurunan ketumpatan jasad anum didapati berlaku apabila jasad
anum tersebut dihasilkan pada tekanan penyuntikan 650 bar dengan suhu penyuntikan
155°C tetapi, ketumpatannya kembali meningkat pada suhu penyuntikan 160°C.
Keadaan yang sebaliknya pula didapati berlaku pada tekanan penyuntikan 550
bar di mana, jasad anum tersebut didapati semakin tumpat pada suhu penyuntikan
155°C sebelum, ketumpatannya kembali menyusut pada suhu 160°C. Penurunan
ketumpatan yang berlaku ini disebabkan oleh pemisahan bahan pengikat dari matrik
bahan suapan tersebut. Jelas sekali, kemasukan lebih banyak bahan pengikat ke dalam
kaviti acuan akan mengurangkan ketumpatan jasad anum yang dihasilkan.
5.3
5.31
5.32
5.33
5.34
5.35
5.36
5.37
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
unpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3 )
550 bar 650 bar
Rajah 6.29 Ketumpatan jasad anum dalam taburan partikel secara bimodal (30% jisim serbuk halus) bagi SS316L pengatoman air pada beban serbuk 63% isipadu
190
ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 6.24 bagi bahan suapan ini pada beban
serbuk 63% isipadu menunjukkan tekanan penyuntikan (A) adalah signifikan pada
aras yang kuat iaitu α = 0.01 dan faktor ini menyumbang sebanyak 34.50% terhadap
ketumpatan jasad anum ini. Selanjutnya, interaksi di antara kedua-dua faktor tersebut
didapati signifikan pada aras seerti yang amat lemah iaitu α = 0.1 dengan
sumbangannya terhadap ketumpatan jasad anum ini sebanyak 14.35%. Wujudnya
pengaruh bagi interaksi ini, walaupun dalam aras seerti yang sangat lemah telah
menyebabkan wujudnya persilangan di antara kedua-dua garisan dalam Rajah 6.29.
Jadual 6.24 ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) pada beban serbuk 63% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 0.0022245 1 0.0022245 11.707879 F0.01,1,12=9.33 34.50 B (Suhu) 0.0001724 2 8.622E-05 0.4537738 F0.1,2,12=2.81 -3.51
AxB 0.0012256 2 0.0006128 3.2251518 F0.1,2,12=2.81 14.35 e 0.0022753 12 0.0001896 54.65 T 0.0058978 17 100
Seterusnya, apabila beban serbuknya ditingkatkan ke 63.5% isipadu seperti
ditunjukkan oleh Rajah 6.30, peningkatan ketumpatan jasad anum ini didapati berlaku
apabila suhu penyuntikan dan tekanan penyuntikannya ditingkatkan. Ini disebabkan
oleh bahan suapan yang berbeban serbuk 63.5% isipadu ini berupaya mengekang
bahan pengikatnya daripada terpisah daripada matriknya walaupun pada suhu
penyuntikan dan tekanan penyuntikan yang tinggi. Ini boleh dilihat dalam Rajah 6.30
yang mempamerkan jasad anum yang lebih tumpat dapat dihasilkan pada tekanan 650
bar dan ketumpatannya didapati terus meningkat apabila suhu penyuntikannya
ditingkatkan. Di samping itu juga, ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 6.25
menunjukkan suhu penyuntikan (A) dan tekanan penyuntikan (B) signifikan terhadap
ketumpatan jasad anum ini. Suhu penyuntikan menunjukkan aras signifikan yang
lebih baik iaitu α = 0.025 berbanding tekanan penyuntikan yang hanya signifikan pada
aras yang lemah iaitu α = 0.05. Peningkatan ketumpatan jasad anum yang mantap
didapati berlaku apabila suhu penyuntikan ditingkatkan, dan ini ditunjukkan oleh
ANOVA dalam Jadual 6.25 yang menunjukkan suhu penyuntikan (B) menyumbang
191
sebanyak 29.04% terhadap ciri kualiti ini berbanding tekanan penyuntikan yang hanya
menyumbang sebanyak 16.49%.
5.28
5.35.32
5.34
5.36
5.385.4
5.42
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
550 bar 650 bar
Rajah 6.30 Ketumpatan jasad anum dalam taburan partikel secara bimodal (30% jisim serbuk halus) bagi SS316L pengatoman air pada beban serbuk 63.5% isipadu
Jadual 6.25 ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan
terhadap ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) pada beban serbuk 63.5% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 0.0031665 1 0.0031665 5.6645772 F0.05,1,12=4.75 16.49 B (Suhu) 0.0057089 2 0.0028544 5.1063485 F0.025,2,12=5.10 29.04
AxB 0.0002206 2 0.0001103 0.1973583 F0.1,2,12=2.81 -5.68 e 0.0067124 12 0.0005594 60.15 T 0.0158084 17 100
Rajah 6.31 menunjukkan pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan
terhadap ketumpatan jasad anum ini. Rajah ini menunjukkan berlakunya peningkatan
ketumpatan jasad anum apabila suhu penyuntikan ditingkatkan bagi jasad anum yang
berbeban serbuk 63.5% isipadu dan 64% isipadu. Keadaan yang berbeza berlaku pada
suhu penyuntikan 160°C yang menunjukkan berlakunya sedikit penyusutan
ketumpatan jasad anum tersebut. Bagaimanapun, pada beban serbuk 63% isipadu,
ketumpatan jasad anum tersebut didapati sedikit merosot pada suhu penyuntikan
155°C sebelum ianya kembali meningkat ke suhu penyuntikan 160oC. Keadaan yang
192
berlaku ini jelas menunjukkan interaksi di antara beban serbuk dengan suhu
penyuntikan mempengaruhi ketumpatan jasad anum dihasilkan. Ini jelas ditunjukkan
oleh Rajah 6.31 di mana, garis bagi beban serbuk 64% isipadu bersilang dengan garis
bagi beban serbuk 63% dan 63.5% isipadu. Begitu juga dengan garis bagi beban
serbuk 63% isipadu yang bersilangan dengan garis bagi beban serbuk 63.5% isipadu
yang juga saling bersilangan di antara satu sama lain.
Interaksi di antara kedua-dua faktor tersebut yang mempunyai pengaruh
terhadap ketumpatan jasad anum ini juga ditunjukkan oleh ANOVA dalam Jadual
6.26. Interaksi tersebut adalah signifikan pada aras seerti yang tinggi iaitu α = 0.05
dengan sumbangannya terhadap ketumpatan jasad anum ini sebanyak 20.71%. Suhu
penyuntikan (B) adalah signifikan pada aras seerti yang lebih rendah daripada
interaksi faktor-faktor tersebut iaitu α = 0.025 dengan sumbangannya yang lebih
rendah iaitu 19.80%.
5.26
5.28
5.3
5.32
5.34
5.36
5.38
5.4
5.42
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d A
num
(g/c
m3)
63 % isipadu 63.5 % isipadu 64 % isipadu
Rajah 6.31 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus)
193
Jadual 6.26 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap ketumpatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus)
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C
(Beban serbuk) 0.0022614 2 0.0011307 1.3487841 F0.1,2,18= 2.62 1.55
B (Suhu) 0.009125 2 0.0045625 5.442567 F0.025,2,18= 4.56 19.80 C ×B 0.0111461 4 0.0027865 3.324032 F0.05,4,18= 2.93 20.71
e 0.0150894 18 0.0008383 57.93 T 0.0376218 26 100
6.5.2 Kesan suhu penyuntikan, tekanan penyuntikan dan beban serbuk terhadap kekuatan lentur jasad anum
Kekuatan jasad anum bagi bahan suapan serbuk SS316L pengatoman air dalam
taburan bimodal dibincangkan dalam bahagian ini. Seperti ditunjukkan oleh Rajah
6.32, jasad anum yang menggunakan bahan suapan ini pada beban serbuk 63% isipadu
didapati lebih kuat sekiranya dihasilkan pada tekanan penyuntikan 650 bar,
berbanding tekanan penyuntikan 550 bar. Tetapi rajah tersebut didapati menunjukkan
sedikit penurunan kekuatan jasad anum apabila suhu penyuntikannya ditingkatkan ke
155oC dan, tiada perubahan ketara didapati berlaku pada suhu berikutnya.
02468
10121416
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
550 bar 650 bar
Rajah 6.32 Kekuatan jasad anum dalam taburan partikel secara bimodal (30% jisim serbuk halus) bagi SS316L pengatoman air pada beban serbuk 63% isipadu
194
ANOVA bagi bahan suapan ini pada beban serbuk 63% isipadu seperti dalam
Jadual 6.27 menunjukkan hanya suhu penyuntikan sahaja yang signifikan walaupun
pada aras signifikan yang lemah iaitu sebanyak α = 0.1 dengan sumbangannya
sebanyak 19.38% terhadap kekuatan jasad anum ini. Bagaimanapun, seperti
ditunjukkan oleh Jadual 6.27, tekanan penyuntikan menunjukkan aras signifikan yang
terlalu lemah iaitu melebihi α = 0.1, bagaimanapun, faktor ini masih memberikan
sumbangan terhadap kekuatan jasad anum ini pada peratusan yang rendah iaitu
sebanyak 8.91%.
Jadual 6.27 ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) pada beban serbuk 63% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan, fn
Varian, vn Nisbah varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan, Pn
A (Tekanan) 3.247953 1 3.247953 3.103138 F0.1,1,12=3.18 8.91 B (Suhu) 6.882202 2 3.441101 3.287674 F0.1,2,12=2.81 19.38 AxB 2.021719 2 1.010859 0.965789 F0.1,2,12=2.81 -0.29 e 12.56001 12 1.046667 72.00 T 24.71188 17 100
Selanjutnya, seperti ditunjukkan oleh Rajah 6.33, apabila beban serbuk bagi
bahan suapan ini ditingkatkan ke 64% isipadu, didapati tekanan yang lebih tinggi
masih mendominasi kekuatan jasad anum ini. Bagaimanapun, kekuatan jasad anum ini
yang dihasikan pada tekanan penyuntikan 650 bar didapati tidak berubah apabila suhu
penyuntikan bagi menghasilkannya diubah. Ianya sedikit berbeza dengan tekanan
penyuntikan 700 bar di mana, Rajah 6.33 menunjukkan berlaku sedikit pengurangan
kekuatan jasad anum sejurus suhu penyuntikan meningkat ke 155oC.
Ini boleh dilihat dalam ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 6.28 bahawa
kesemua faktor yang dikaji tidak menunjukkan sebarang aras signifikan.
Bagaimanapun, tekanan penyuntikan (A) dan suhu penyuntikan (B) didapati
menujukkan aras signifikan yang menghampiri α = 0.1 dengan pengaruh sebanyak
14.50% diikuti dengan tekanan penyuntikan sebanyak 8.97% terhadap kekuatan jasad
anum ini. Secara ringkasnya, aras signifikan tekanan penyuntikan dan suhu
195
penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum yang menggunakan bahan suapan ini
semakin menurun apabila beban serbuknya ditingkatkan.
0
2
4
6
8
10
12
14
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
650 bar 700 bar
Rajah 6.33 Kekuatan jasad anum dalam taburan partikel secara bimodal (30% jisim serbuk halus) bagi SS316L pengatoman air pada beban serbuk 64% isipadu
Jadual 6.28 ANOVA bagi pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus) pada beban serbuk 64% isipadu
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A
(Tekanan) 4.40318 1 4.40318 3.050291 F0.1,1,12=3.18 8.97 B (Suhu) 7.672165 2 3.836082 2.657436 F0.1,2,12=2.81 14.50
AxB 3.596158 2 1.798079 1.245614 F0.1,2,12=2.81 2.15 e 17.32233 12 1.443528 74.38 T 32.99384 17 100
196
0
2
4
6
8
10
12
14
150 155 160
Suhu Penyuntikan (oC)
Kek
uata
n L
entu
rJa
sad
Anu
m
(MP
a)
63 % isipadu 63.5 % isipadu 64 % isipadu
Rajah 6.34 Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus)
Pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum
ini ditunjukkan oleh Rajah 6.34. Rajah tersebut menunjukkan pada suhu penyuntikan
150oC, beban serbuk 64% isipadu memberikan jasad anum yang lebih kuat, manakala
jasad anum berbeban serbuk 63.5% isipadu pula adalah yang paling lemah. Rajah 6.34
menunjukkan tiada perubahan terhadap kekuatan jasad anum apabila suhu
penyuntikan ditingkatkan dari 155oC ke 160oC. ANOVA yang ditunjukkan oleh
Jadual 6.29 menunjukkan semua faktor mempunyai aras signifikan yang terlalu lemah
iaitu melebihi α = 0.1. Beban serbuk (C) dan interaksi di antara beban serbuk dengan
suhu penyuntikan (C × B) didapati mempunyai aras signifikan yang menghampiri α =
0.1 dengan pengaruh sebanyak 9.35% dan 14.28% terhadap kekuatan jasad anum ini.
197
Jadual 6.29 ANOVA bagi pengaruh beban serbuk dan suhu penyuntikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal (30% jisim serbuk halus)
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C
(Beban serbuk) 6.524634 2 3.262317 2.593496 F0.1,2,18= 2.62 9.35
B (Suhu) 2.538353 2 1.269176 1.008977 F0.1,2,18= 2.62 0.05 C ×B 11.15057 4 2.787641 2.216136 F0.1,4,18= 2.29 14.28
e 22.64191 18 1.257884 76.32 T 42.85546 26 100
6.6 KESAN SUHU PENYUNTIKAN TERHADAP TABURAN KETUMPATAN PADA JASAD ANUM
Bahagian ini membincangkan mengenai kesan suhu penyuntikan terhadap taburan
ketumpatan pada jasad anum. Kajian ini dilakukan memandangkan suhu penyuntikan
dan kadar penyejukan bahan suapan yang bermula daripada muncung, spru, get dan
kaviti acuan akan mempengaruhi kemasukan bahan suapan ke dalam kaviti,
seterusnya menyebabkan taburan serbuk SS316L yang tidak seragam pada jasad
anum. Masalah pemisahan bahan pengikat daripada matrik bahan suapan juga
dipercayai menjadi punca ketidakseragaman taburan ketumpatan pada jasad anum
berlaku. Bagi menghasilkan produk MIM yang baik, taburan ketumpatan pada jasad
anum hendaklah seragam. Keseragaman ketumpatan ini adalah bergantung kepada
kehomogenan bahan suapan yang digunakan (Muhammad Hussain Ismail 2002).
Rajah 6.35 menunjukkan bahagian get, bahagian tengah dan bahagian hujung
jasad anum yang dinomborkan sebagai 1, 2 dan 3. Bahagian get (bahagian 1) adalah
bahagian di mana bahan suapan mula-mula memasuki kaviti acuan. Pembekuan bahan
suapan akan mula berlaku semasa bahan suapan mengalir memasuki kaviti sehingga
ke hujungnya. Ketika ini peranan tenaga pengaktifan bahan suapan seperti yang
dibincangkan oleh Bab 5 adalah amat penting. Bahan suapan yang mempunyai nilai
tenaga pengaktifan yang tinggi berkemungkinan akan membeku sebelum bahan
suapan tersebut sampai di bahagian hujung kaviti acuan dan berkemungkinan
198
menyebabkan taburan ketumpatan yang tidak seragam akan berlaku pada jasad anum
tersebut.
6.6.1 Taburan ketumpatan bagi jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas
Taburan ketumpatan jasad anum yang dihasilkan dengan menggunakan serbuk
SS316L pengatoman gas ditunjukkan oleh Rajah 6.36. Bahan suapan cair akan mula
memasuki bahagian 1 dan seterusnya mengalir menerusi bahagian yang berkeratan
rentas kecil iaitu bahagian tengah kaviti acuan ini yang dinamai bahagian 2, sebelum
diakhiri dengan bahagian 3 iaitu bahagian paling hujung kaviti acuan ini. Keputusan
yang ditunjukkan oleh Rajah 6.36 (a) menunjukkan A1_64 mempunyai min
ketumpatan yang lebih baik berbanding dengan B1_64. Pada masa yang sama,
ketumpatan jasad anum monomodal didapati sama di antara satu sama lain.
Rajah 6.35 Sampel bar tegangan yang dihasilkan menunjukkan bahagian 1, 2 dan 3
199
Bahagian tengah jasad anum yang ditunjukkan Rajah 6.36 (b) merupakan
bahagian yang penting bagi bar tegangan yang dihasilkan ini. Pada suhu 120oC dan
130oC, ketumpatan B1_64 merupakan yang terendah tetapi ianya meningkat semasa
disuntik pada suhu 140oC. Bagaimanapun, ketumpatan A1_64 didapati masih lagi
yang tertinggi. Rajah 6.36 (c) menunjukkan bahagian hujung jasad anum B1_64
mempunyai ketumpatan yang paling tinggi apabila dihasilkan pada suhu 140oC,
walaupun ketumpatannya didapati hampir sama semasa dihasilkan pada suhu 120 dan
130oC. Ketumpatan yang tinggi pada bahagian-bahagian tersebut menunjukkan
bahagian berkenaan lebih kaya dengan serbuk SS316L. Perbezaan taburan ketumpatan
yang terlalu ketara akan mengakibatkan pengecutan jasad anum yang tidak setara
semasa proses pensinteran.
Penelitian yang dilakukan oleh Muhammad Hussain Ismail (2002) ke atas
jasad anum yang berbentuk sama seperti ditunjukkan oleh Rajah 6.35 dan beliau
menggunakan bahan pengikat gred komersial yang dikenali sebagai Hostamont
EK583 yang diadunkan dengan serbuk keluli karbonil, mendapati bahawa bahagian
tengah jasad anum adalah yang paling tumpat. Bagaimanapun, keputusan yang
ditunjukkan Rajah 6.36 mendapati tiada perubahan ketumpatan yang signifikan
berlaku pada suhu penyuntikan 120 oC dan 130oC kecuali pada suhu 140oC.
44.24.44.64.8
55.25.45.65.8
115 120 125 130 135 140 145
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
(g/c
m3 )
A1_64 B1_64 16_64 31_64
(a) Bahagian 1 (get)
bersambung...
200
...sambungan
44.5
55.5
66.5
77.5
88.5
115 120 125 130 135 140 145
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
(g/c
m3)
A1_64 B1_64 16_64 31_64
(b) Bahagian 2 (tengah)
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
115 120 125 130 135 140 145
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
(g/c
m3)
A1_64 B1_64 16_64 31_64
(c) Bahagian 3 (hujung)
Rajah 6.36 Taburan ketumpatan pada sampel di bahagian get (1), tengah (2) dan hujung (3) pada jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas
Rajah 6.37 menunjukkan taburan ketumpatan maksimum dan minimum pada
jasad anum yang dihasilkan pada suhu 140oC. Suhu ini dipilih berdasarkan kepada
keputusan kajian yang ditunjukkan dalam bahagian 6.2 dan 6.3 menunjukkan suhu
tersebut adalah paling sesuai bagi mendapatkan ketumpatan jasad anum yang lebih
baik. Rajah 6.36 juga menunjukkan suhu tersebut dapat menghasilkan jasad anum
201
yang mempunyai ketumpatan di bahagian tengah yang lebih baik. Keputusan yang
ditunjukkan Rajah 6.37 menunjukkan ketumpatan puncak jasad anum A1_64 dan
16_64 adalah pada bahagian tengah. Keputusan ini adalah selari dengan yang
diperolehi oleh Muhammad Hussain Ismail (2002). Bagaimanapun, jasad anum B1_64
didapati mempunyai ketumpatan yang lebih baik berbanding 16_64 dan 31_64 di
bahagian tengah, tetapi jasad anum A1_64 didapati lebih tumpat berbanding B1_64.
Keputusan kajian ini juga menunjukkan bahawa ketumpatan jasad anum B1_64
meningkat secara beransur-ansur apabila bahan suapan lebur mengalir ke hujung
kaviti acuan. Keadaan ini berlaku disebabkan oleh kesan graviti yang menarik serbuk
logam ke hujung kaviti sebelum bahan suapan tersebut beku sepenuhnya dalam kaviti
acuan.
Bahagian tengah jasad anum adalah lebih tumpat berbanding bahagian-
bahagian lain disebabkan bahagian tersebut mempunyai keratan rentas yang lebih
kecil. Keratan rentas yang kecil akan menyebabkan halaju bahan suapan lebur
meningkat dengan cepat seterusnya merendahkan tekanan hidrodinamik dan
menyebabkan lebih banyak serbuk SS316L tertinggal di bahagian tengah. Ini
merupakan alasan yang signifikan mengapa bahagian tengah jasad anum didapati
lebih tumpat berbanding bahagian yang lainnya.
23456789
10111213
0 1 2 3
Bahagian pada sampel
Ket
umpa
tan
(g/c
m3 )
A1_64 B1_64 16_64 31_64
Rajah 6.37 Taburan ketumpatan pada sampel serbuk SS316L pengatoman gas yang disuntik pada suhu 140oC
202
6.6.2 Taburan ketumpatan bagi jasad anum serbuk SS316L pengatoman air
Taburan ketumpatan bagi jasad anum yang menggunakan serbuk SS316L pengatoman
air ditunjukkan oleh Rajah 6.38. Rajah 6.38 (a) menunjukkan taburan ketumpatan di
bahagian get iaitu yang mula-mula dimasuki oleh bahan suapan cair. Bahan suapan
serbuk SS316L kasar dan serbuk SS316L bimodal menunjukkan ketumpatan yang
hampir sama pada suhu 150oC dan 155oC. Bagaimanapun pada suhu 160oC, serbuk
SS316L kasar didapati menghasilkan ketumpatan yang terbaik. Akan tetapi, jasad
anum serbuk halus tidak boleh dibuat perbandingan dalam kes ini disebabkan oleh
beban serbuknya yang berbeza dan, pastinya ianya mempunyai ketumpatan yang lebih
rendah berbanding yang lainnya. Beban serbuk 63% isipadu bagi serbuk SS316L
pengatoman air bersaiz halus ini merupakan beban serbuk yang tertinggi mampu
dihasilkan bagi bahan suapan tersebut. Rajah 6.38 (a) menunjukkan suhu penyuntikan
155oC berupaya meningkatkan ketumpatannya pada bahagian kemasukan.
Seterusnya, Rajah 6.38 (b) menunjukkan walaupun bahan suapan serbuk
SS316L halus yang ternyata mempunyai beban serbuk yang lebih rendah berbanding
yang lainnya, tetapi ianya berupaya menghasilkan jasad anum yang mempunyai
ketumpatan bahagian tengah yang setara dengan serbuk-serbuk yang lain. Malah, pada
suhu 155oC jasad anum yang menggunakan serbuk halus pada 63% isipadu
menunjukkan ketumpatan di bahagian tengah adalah yang terbaik berbanding
bahagian lain. Selain dari itu juga, bahan suapan ini dalam taburan serbuk bimodal
didapati dapat menghasilkan ketumpatan di bahagian tengah yang terbaik pada suhu
penyuntikan 150oC dan 160oC.
Keadaan yang sama juga berlaku di hujung acuan ini, di mana seperti
ditunjukkan oleh Rajah 6.38 (c) menunjukkan bahan suapan dalam taburan bimodal
dapat menghasilkan ketumpatan yang terbaik. Pada suhu penyuntikan 150oC dan
155oC bahan serbuk kasar dapat menghasilkan ketumpatan di bahagian hujung acuan
yang kedua terbaik selepas bahan suapan bimodal. Bagaimanapun, pada suhu
penyuntikan 160oC, bahan suapan serbuk halus yang berbeban serbuk 63% isipadu
dapat menghasilkan ketumpatan yang lebih baik berbanding serbuk halus yang
berbeban serbuk 64% isipadu. Bahan suapan bimodal pada beban serbuk 64% isipadu
203
mempunyai ketumpatan yang tertinggi apabila dihasilkan pada suhu penyuntikan
160oC. Bahan suapan bimodal pada beban serbuk 64% isipadu dapat menghasilkan
jasad anum yang terbaik dan mempunyai cerun taburan ketumpatan yang rendah
sekiranya dihasilkan pada suhu penyuntikan 160oC (lihat Rajah 6.38 (a) dan (b)).
5.25
5.3
5.35
5.4
5.45
148 150 152 154 156 158 160 162
Tekanan Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
(g/c
m3)
bimodal 64 % isipadu, 650 bar kasar 64 % isipadu, 650 barhalus 63 % isipadu, 550 bar
(a) Bahagian 1 (get)
5.15
5.2
5.25
5.3
5.35
5.4
5.45
148 150 152 154 156 158 160 162
Suhu Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
(g/c
m3 )
bimodal 64 % isipadu, 650 bar kasar 64 % isipadu, 650 barhalus 63 % isipadu, 550 bar
(b) Bahagian 2 (tengah)
bersambung...
204
...sambungan
5.15.155.2
5.255.3
5.355.4
5.45
148 150 152 154 156 158 160 162
Tekanan Penyuntikan (oC)
Ket
umpa
tan
(g/c
m3)
bimodal 64 % isipadu, 650 bar kasar 64% isipadu, 650 barhalus 63 % isipadu, 550 bar
(c) Bahagian 3 (hujung)
Rajah 6.38 Taburan ketumpatan pada sampel di bahagian get (1), tengah (2) dan hujung (3) pada jasad anum SS316L pengatoman air
Taburan ketumpatan pada sampel tersebut yang dihasilkan pada tekanan
penyuntikan 160oC ditunjukkan oleh Rajah 6.39. Keputusan dalam rajah tersebut
menunjukkan ketumpatan yang paling tinggi dihasilkan pada bahagian kemasukan
iaitu bahagian get kaviti acuan tersebut. Manakala, ketumpatan pada bahagian tengah
dan hujung adalah hampir sama di antara satu dengan yang lain. Ketumpatan jasad
anum yang dihasilkan dengan bahan suapan bimodal mendahului ketumpatan jasad
anum yang dihasilkan oleh bahan-bahan suapan yang lain dan ini selari dengan
dapatan kajian oleh Yimin et al. (2007) yang membuktikan bahawa taburan partikel
secara bimodal dapat meningkatkan ketumpatan jasad anum memudahkan proses
pengacuan.
Bagaimanapun, keputusan yang ditunjukkan oleh Rajah 6.39 didapati berbeza
dengan yang ditunjukkan oleh Rajah 6.37. Kedua-dua rajah tersebut menunjukkan
perbezaan ketara bagi taburan ketumpatan jasad anum yang dihasilkan oleh bahan
suapan yang menggunakan serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air. Jelas
sekali, serbuk SS316L pengatoman gas berupaya menghasilkan ketumpatan jasad
anum yang lebih baik berbanding serbuk yang sama dihasilkan secara pengatoman air.
205
Selain dari itu juga, ketumpatan tertinggi diperolehi pada bahagian get jasad
anum serbuk SS316L pengatoman air. Bagi jasad anum serbuk pengatoman gas pula
bahagian tengah mempunyai ketumpatan yang tertinggi. Ini menunjukkan bahawa
bentuk partikel yang tidak sekata dan berligamen ini telah menghalangnya untuk
mengalir ke hujung acuan.
5.15
5.2
5.25
5.3
5.35
5.4
5.45
5.5
5.55
5.6
0 1 2 3
Bahagian pada sampel
Ket
umpa
tan
(g/c
m3 )
bimodal 64 % isipadu, 650 bar kasar 64 % isipadu, 650 bar halus 63 % isipadu, 550 bar
Rajah 6.39 Taburan ketumpatan pada sampel serbuk SS316L pengatoman air yang disuntik pada suhu 160oC
6.7 KESIMPULAN
Kajian kesan suhu penyuntikan terhadap bahan suapan serbuk kasar dan halus
menunjukkan bahawa kejayaan proses pengacuan suntikan logam adalah bergantung
kepada kepekaan bahan suapan tersebut terhadap suhu penyuntikan. Bahan suapan
serbuk kasar yang berbeban serbuk tinggi didapati menghasilkan kekuatan lentur yang
lebih baik berbanding yang dihasilkan dengan bahan suapan serbuk halus. Kekuatan
jasad anum didapati semakin bertambah apabila beban serbuk ditingkatkan. Di
samping itu juga, bentuk partikel serbuk pengatoman air yang tidak sekata dan
berligamen dengan luas permukaan tentu partikel yang lebih besar telah meningkatkan
geseran di antara partikel serbuk ini dan seterusnya menguatkan jasad anumnya.
206
Bagaimanapun, penggunaan serbuk ini telah mengurangkan ketumpatan jasad anum
selain memerlukan tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan yang lebih tinggi.
Jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas adalah paling sesuai dihasilkan
pada suhu penyuntikan pada 140ºC. Ini terbukti apabila kajian ini mendapati
ketumpatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas adalah paling baik dihasilkan
pada suhu tersebut. Manakala, suhu penyuntikan yang lebih tinggi diperlukan untuk
menghasilkan jasad anum dengan serbuk SS316L pengatoman air. Sebaliknya, suhu
160ºC didapati sesuai untuk menghasilkan jasad anum dengan serbuk pengatoman air.
Selanjutnya, kajian ini mendapati bahawa penggunaan serbuk SS316L dalam taburan
bimodal berupaya meningkatkan ketumpatan dan kekuatan jasad anum. Selain dapat
membantu memudahkan proses penghasilan jasad anum yang menggunakan serbuk
SS316L pengatoman air.
Analisis varian bagi kekuatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas
menunjukkan bahawa interaksi di antara tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan
jasad anum serbuk SS316L halus mempunyai pengaruh yang lebih besar (23.88%)
terhadap kekuatan jasad anum berbanding serbuk kasar yang hanya menyumbangkan
sebanyak 10.82% sahaja. Walau bagaimanapun, interaksi bagi serbuk SS316L halus
mempunyai aras signifikan yang lebih baik berbanding serbuk SS316L kasar, tetapi
tekanan penyuntikan bagi serbuk kasar ini mempunyai aras signifikan yang tinggi
iaitu α = 0.01 dan ianya menyumbangkan sebanyak 25.32% terhadap kekuatan jasad
anum ini. Selanjutnya, beban serbuk dan interaksinya dengan suhu penyuntikan juga
signifikan terhadap kekuatan jasad anum ini. Walau bagaimanapun, beban serbuk bagi
serbuk kasar pengatoman gas lebih banyak mempengaruhi kekuatan jasad anum
berbanding serbuk halus.
Beban serbuk bagi serbuk kasar memberi sumbangan yang lebih besar
sebanyak 76% terhadap ketumpatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas
berbanding serbuk halus. Tetapi, aras signifikan bagi kedua-dua serbuk kasar dan
halus tersebut adalah tinggi iaitu sebanyak α = 0.01. Bagaimanapun, bagi taburan
serbuk secara bimodal, beban serbuk memberikan pengaruh yang sangat besar iaitu
207
sebanyak 91.96% terhadap kekuatan jasad anum ini berbanding hanya sebanyak
72.09% terhadap ketumpatan jasad anum.
Bagi kekuatan jasad anum serbuk halus pengatoman air, tekanan penyuntikan
dan interaksinya dengan suhu penyuntikan didapati yang signifikan. Bagaimanapun,
interaksi faktor-faktor tersebut memberikan sumbangan yang lebih besar terhadap
kekuatan jasad anum tersebut. Disamping itu juga beban serbuk bagi serbuk halus dan
serbuk kasar memberikan sumbangan yang besar iaitu 47.59% dan 25% masing-
masing terhadap kekuatan jasad anum ini.
Suhu penyuntikan memberikan sumbangan yang besar dengan aras signifikan
yang tinggi terhadap ketumpatan jasad anum serbuk halus pengatoman air.
Bagaimanapun, sama seperti kekuatan jasad anum, beban serbuk dan interaksinya
dengan suhu penyuntikan mempunyai pengaruh yang besar terhadap ketumpatan jasad
anum ini. Beban serbuk bagi serbuk halus menunjukkan aras signifikan yang lebih
baik berbanding serbuk kasar terhadap ketumpatan jasad anum.
BAB VII
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN: PENGOPTIMUMAN PARAMETER PROSES PENYUNTIKAN
7.1 PENGENALAN
Bab ini menerangkan mengenai hasil kajian pengoptimuman parameter penyuntikan
bagi bahan suapan yang menggunakan serbuk SS316 L pengatoman gas dalam
taburan bimodal, dan serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan monomodal dan
bimodal. Serbuk logam monomodal bagi serbuk SS316L pengatoman air akan
menggunakan serbuk halus dan serbuk kasar. Interaksi di antara parameter seperti
tekanan penyuntikan, suhu penyuntikan dan beban serbuk juga akan dibincangkan.
Kajian ke atas interaksi bagi parameter tersebut bertujuan untuk melihat kesan ke atas
parameter yang berikutnya apabila parameter tersebut diubah.
7.2 PENGOPTIMUMAN PARAMETER PROSES PENYUNTIKAN BAHAN SUAPAN SS316L, PENGATOMAN GAS DALAM TABURAN BIMODAL
7.2.1 Kecacatan jasad anum
Bahagian ini membincangkan keputusan pengoptimuman parameter penyuntikan bagi
mengurangkan kecacatan jasad anum. Nilai bagi skor kecacatan jasad anum ini yang
ditunjukkan Jadual 7.1 ditentukan dengan menjumlah nilai kadaran bagi kecacatan
jasad anum seperti ditunjukkan oleh Jadual 3.6. Semakin banyak kecacatan yang
terdapat pada jasad anum tersebut, maka semakin banyaklah jumlah skor kecacatan
yang diperolehi. Lima das penyuntikan dilakukan bagi setiap ujian yang bermula
209
daripada ujian pertama hingga ke ujian ke dua puluh tujuh. Nilai-nilai skor bagi das
pertama hingga kelima bagi setiap ujian, ditentukan nisbah S/Nnya dengan
menggunakan persamaan 3.7, yang berdasarkan kepada yang terkecil terbaik.
Jadual 7.1 Tatacara ortogonal L27(3)13 yang menunjukkan skor bagi kecacatan jasad anum dan nisbah S/N dikira berdasarkan kepada yang terkecil terbaik
Ujian
Parameter Skor bagi kecacatan jasad anum S/N (dB)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A B A
X B
e C A X C
e B X C
D e e E F Ulangan
1
Ulangan
2
Ulangan
3
Ulangan
4
Ulangan
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 2 0 1 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
4.5 3.5 3.5 2.0 2.0 3.5 1.0 2.0 6.5
4.0 4.0 3.5 2.0 3.5 3.5 1.5 4.0 5.5
5.5 3.5 4.0 4.5 3.5 4.0 2.0 2.0 3.5
3.5 3.5 3.5 2.0 3.5 3.5 1.0 4.0 4.5
4.0 6.5 4.0 3.0 3.0 4.0 1.0 6.5 5.0
-12.78 -12.79 -11.38 -9.16 -9.98 -11.38 -2.67 -12.16 -14.15
10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 1 1 1 2 2 2
1 1 1 2 2 2 0 0 0
2 2 2 0 0 0 1 1 1
0 1 2 0 1 2 0 1 2
1 2 0 1 2 0 1 2 0
2 0 1 2 0 1 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
1 2 0 2 0 1 0 1 2
2 0 1 0 1 2 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
1 2 0 0 1 2 2 0 1
2 0 1 1 2 0 0 1 2
4.5 8.5 2.0 2.0 4.5 6.0 4.0 2.5 3.5
8.5 4.0 4.0 2.0 4.0 1.5 4.0 4.0 3.0
2.0 3.5 2.5 2.5 4.0 4.0 4.0 4.5 5.5
6.5 6.0 3.0 2.0 4.0 3.0 2.0 4.0 3.5
5.0 5.5 3.0 2.0 4.0 4.0 3.5 6.5 4.0
-15.15 -15.23 -9.47 -6.48 -12.27 -12.00 -11.09 -13.04 -12.03
19 20 21 22 23 24 25 26 27
2 2 2 2 2 2 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
2 2 2 0 0 0 1 1 1
1 1 1 2 2 2 0 0 0
0 1 2 0 1 2 0 1 2
2 0 1 2 0 1 2 0 1
1 2 0 1 2 0 1 2 0
0 1 2 1 2 0 2 0 1
2 0 1 0 1 2 1 2 0
1 2 0 2 0 1 0 1 2
0 1 2 2 0 1 1 2 0
2 0 1 1 2 0 0 1 2
1 2 0 0 1 2 2 0 1
4.5 2.5 3.5 6.5 3.5 8.5 5.5 2.5 4.5
2.0 2.5 6.0 3.5 2.5 2.0 3.5 2.0 6.5
1.5 2.0 3.0 4.5 4.0 8.0 3.5 2.0 6.5
2.5 2.0 4.0 6.0 3.5 6.0 4.0 7.5 6.0
2.5 2.0 4.0 6.0 3.5 6.0 4.0 7.5 6.0
-8.66 -7.28 -12.52 -14.18 -10.99 -15.94 -12.39 -12.38 -15.34
∑ -312.91 T -11.59
Peratusan sumbangan faktor terhadap kecacatan jasad anum ditunjukkan oleh
Jadual 7.2. Jadual tersebut menunjukkan bahawa interaksi A × B mempunyai
pengaruh yang terbesar terhadap kecacatan jasad anum iaitu sebanyak 24% diikuti
dengan interaksi di antara A × C (18.08%); F (13.6%); B × C (13.02%); C (10.92%);
D (6.85%) dan A (3.95%). Bagaimanapun, faktor B dan E tidak memberikan sebarang
210
pengaruh terhadap kecacatan jasad anum. Keputusan ini menunjukkan bahawa
interaksi bagi faktor seperti tekanan penyuntikan, suhu penyuntikan dan beban serbuk
adalah amat mempengaruhi penyudahan permukaan jasad anum yang baik.
Jadual 7.2 Jadual ANOVA yang menunjukkan jumlah kuasa dua, varian, nisbah varian dan peratusan sumbangan parameter yang dikaji terhadap kecacatan jasad anum
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan
2 10.74 8.96 5.37 6.03 3.95
B Suhu Penyuntikan
2 0.61 -1.17 0.31 0.34 0.00
A × B Interaksi 1 × 2 4 58.23 54.67 14.56 16.34 24.10 C Beban Serbuk 2 26.56 24.78 13.28 14.91 10.92
A × C Interaksi 1 × 5 4 44.58 41.02 11.15 12.51 18.08 B × C Interaksi 2 × 5 4 33.09 29.53 8.27 9.29 13.02
D Suhu Acuan 2 17.33 15.55 8.67 9.73 6.85 E Tekanan
Pegangan 2 1.31 -0.47 0.66 0.74 0.00
F Kadar penyuntikan
2 32.63 30.85 16.32 18.32 13.60
Ralat, e 2 1.782 0.89 9.49 Jumlah: 26 226.87 100.00
Jadual 7.3 Perbandingan nisbah varian bagi faktor yang dikaji terhadap nilai F kritikal pada aras keyakinan 90% (aras signifikan α = 0.1)
Faktor fn Fn F kritikal pada
aras keyakinan 90%
(α = 0.1) A 2 6.03 ⊕ 9 B 2 0.34 ⊕ 9
A × B 4 16.34 9.2434 C 2 14.91 9
A × C 4 12.51 9.2434 B × C 4 9.29 9.2434
D 2 9.73 9 E 2 0.74 ⊕ 9 F 2 18.32 9
Ralat, e 2 ⊕ kurang dari aras keyakinan 90% (α > 0.1)
Jadual 7.3 menunjukkan nisbah varian yang di ambil dari Jadual 7.2, dan
dibandingkan dengan nilai F kritikal pada aras keyakinan 90% (α = 0.1).
211
Perbandingan ini menunjukkan bahawa faktor-faktor A, B dan E mempunyai nisbah
varian yang lebih rendah dari aras keyakinan 90% (α = 0.1), dan ini menunjukkan
faktor-faktor tersebut tidak signifikan bagi meminimumkan kecacatan jasad anum.
Selain dari itu juga, peratus sumbangan faktor tersebut yang ditunjukkan oleh Jadual
7.2 adalah amat rendah iaitu sebanyak 3.95% dan 0% masing-masing. Faktor-faktor
yang tidak signifikan tersebut akan dikumpulkan seperti ditunjukkan oleh Jadual 7.4.
Jadual 7.4 Jadual ANOVA setelah faktor yang tidak signifikan dikumpulkan bagi meminimumkan kecacatan jasad anum serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan (2) (10.74) Dikumpulkan
B Suhu Penyuntikan (2) (0.61) Dikumpulkan
A × B Interaksi 1 × 2 4 58.23 50.99 14.56 8.04‡ 22.48 C Beban Serbuk 2 26.56 22.94 13.28 7.34* 10.11
A × C Interaksi 1 × 5 4 44.58 37.34 11.15 6.16* 16.46 B × C Interaksi 2 × 5 4 33.09 25.85 8.27 4.57** 11.39
D Suhu Acuan 2 17.33 13.71 8.67 4.79** 6.04
E Tekanan Pegangan (2) (1.31) Dikumpulkan
F Kadar penyuntikan 2 32.63 29.01 16.32 9.02‡ 12.79
Ralat, e 8 14.44 1.81 20.73 Jumlah: 26 226.87 100
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Jadual 7.4 menunjukkan ralat darjah kebebasan telah meningkat kepada 8. Ini
memandangkan darjah kebebasan bagi faktor-faktor yang tidak signifikan telah
dikumpulkan sebagai ralat darjah kebebasan. Jadual 7.4 menunjukkan nilai peratusan
sumbangan, Pn bagi faktor-faktor yang dikaji telah berkurangan apabila pengumpulan
bagi faktor-faktor yang tidak signifikan dilakukan. Jadual tersebut menunjukkan
bahawa interaksi A × B dan F berada pada aras signifikan yang tinggi α = 0.01. Di
samping itu juga, faktor-faktor seperti beban serbuk (C) dan interaksi tekanan
penyuntikan dengan beban serbuk (A × C) adalah signifikan pada aras yang juga
tinggi iaitu α = 0.025, manakala suhu acuan (D) dan interaksi B × C signifikan pada
212
aras yang rendah iaitu α = 0.05 sahaja. Jadual 7.4 menunjukkan pengaruh yang
terendah bagi suhu acuan (D) terhadap kecacatan jasad anum dan ini berbeza dengan
dapatan kajian oleh Berginc et al. (2006a) yang mendapati suhu acuan mempunyai
pengaruh yang besar terhadap pengekalan dimensi jasad anum dengan aras signifikan
sebanyak α = 0.01. Bagaimanapun, Jadual 7.4 menunjukkan aras signifikan yang sama
bagi kadar penyuntikan dengan keputusan kajian oleh Berginc et al. (2006a). Kadar
penyuntikan merupakan faktor yang amat penting bagi memastikan bahan suapan
memasuki kaviti acuan dengan pantas sebelum ianya membeku, manakala suhu acuan
juga perlu bagi mengawal perubahan suhu daripada muncung penyuntik dengan suhu
disekitar kaviti acuan (Berginc et al. 2006a). Suhu acuan yang terlalu tinggi akan
menyebabkan jasad anum melekat pada dinding acuan.
Oleh itu, tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan perlulah dikawal bagi
mengekalkan kecairan bahan suapan semasa ianya memasuki kaviti acuan. Jadual 7.4
menunjukkan interaksi tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan (A × B)
menyumbang sebanyak 22.48% dengan aras signifikan pada α = 0.01 adalah amat
penting bagi mengurangkan kecacatan jasad anum. Ini diikuti dengan interaksi di
antara tekanan penyuntikan dengan beban serbuk (A × C) sebanyak 16.46%. Sebarang
perubahan terhadap tekanan penyuntikan hendaklah dilakukan secara serentak dengan
suhu penyuntikan. Begitu juga dengan beban serbuk yang perubahannya perlu diikuti
dengan perubahan tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan. Ini boleh dilihat dalam
keputusan sifat reologi bahan suapan ini yang telah dibincangkan dalam Bab 5 di
mana, kelikatan bahan suapan ini akan berkurangan dengan peningkatan tekanan
penyuntikan serta suhu penyuntikan.
213
Med
ian
bagi
nis
bah
isya
rat h
inga
r (d
B)
210
-10
-11
-12
-13210 210
210
-10
-11
-12
-13210 210
A B C
D E F
Nisbah Isyarat Hingar: Yang terkecil terbaik
Rajah 7.1 Plot kesan utama bagi nisbah isyarat hingar
Plot kesan utama bagi nisbah isyarat hingar, S/N yang ditunjukkan oleh Rajah
7.1 menunjukkan parameter penyuntikan yang optimum. Ianya diringkaskan seperti
dalam Jadual 7.5. Perhatikan dalam Jadual 7.5, tekanan penyuntikan dan suhu
penyuntikan untuk meminimumkan kecacatan jasad anum tidak semestinya berada
pada aras yang tertinggi (aras 2). Bagaimanapun, suhu acuan (D) yang tinggi iaitu
51oC adalah paling sesuai untuk mengurangkan kecacatan jasad anum ini. Jasad anum
yang disuntik dengan suhu acuan 51oC berupaya mengurangkan garis kimpal pada
bahagian hujung jasad anum berbanding dengan yang dihasilkan pada suhu acuan
yang lebih rendah dari 51oC (Rajah 7.2). Tekanan, suhu dan kadar penyuntikan yang
terlalu tinggi akan menyebabkan berlakunya fenomena pemisahan bahan pengikat
daripada matrik bahan suapan. Oleh itu, kajian ini mendapati bahawa parameter
optimum bagi faktor- faktor tersebut tidak semestinya berada pada aras tertinggi (aras
2).
214
Jadual 7.5 Faktor optimum tanpa mengambil kira interaksi
Faktor Aras Parameter
Tekanan Penyuntikan A 0 350 bar Suhu Penyuntikan B 1 140oC
Beban Serbuk C 0 64% isipadu Suhu Acuan D 2 51oC
Tekanan Pegangan E 0 700 bar Kadar penyuntikan F 1 15 ccm/s
Beban serbuk (C) juga adalah faktor yang penting bagi mengawal kecacatan
jasad anum. Ini boleh dilihat pada Jadual 7.2 dan Jadual 7.4 masing-masing bahawa
beban serbuk (C) berpengaruh bagi meminimumkan kecacatan jasad anum. Kajian
oleh Murtadhahadi (2006) yang menggunakan bahan suapan yang sama dengan kajian
ini dalam taburan monomodal mendapati bahawa beban serbuk 63.5% isipadu
berupaya menghasilkan jasad anum yang mempunyai paling sedikit kecacatan
berbanding dengan yang berbeban serbuk lebih tinggi dari 63.5% isipadu.
Bagaimanapun, sekiranya beban serbuk dikurangkan, masalah kesukaran untuk
mengeluarkan jasad anum dari kaviti acuan pula akan berlaku. Ini juga dijelaskan oleh
Mohd Afian Omar (1999) dan Muhamad Hussain Ismail (2002). Hasil kajian ini telah
membuktikan bahawa penggunaan bahan suapan dalam taburan bimodal
membolehkan penggunaan bahan suapan pada beban serbuk yang lebih tinggi dengan
kecacatan fizikal yang minimum. Ini juga telah dibuktikan oleh Yimin et al. (2007)
dalam kajian beliau, bahawa taburan saiz partikel bimodal berupaya meningkatkan
beban serbuk bahan suapan. Peningkatan beban serbuk bagi bahan suapan akan
meningkatkan kelikatan bahan suapan tersebut (German & Bose 1997) tetapi dengan
taburan bimodal, serbuk halus akan bertindak seperti galas yang akan merendahkan
kadar ricih bahan suapan tersebut apabila dikenakan tekanan justeru merendahkan
kelikatannya.
215
(a)
(b)
Rajah 7.2 (a) Kecacatan garis kimpal kelihatan pada jasad anum yang dihasilkan pada suhu acuan kurang dari 51oC dan (b) garis kimpal tidak kelihatan apabila hasilkan pada suhu acuan 51oC
216
Rajah 7.3 Keputusan pengoptimuman parameter penyuntikan oleh Murtadhahadi
(2006)
Rajah 7.3 menunjukkan keputusan pengoptimuman parameter penyuntikan
bahan suapan dalam taburan monomodal oleh Murtadhahadi (2006). Keputusan kajian
secara cuba dan jaya oleh beliau menunjukkan bahawa tekanan penyuntikan dan suhu
penyuntikan adalah saling berinteraksi di antara satu dengan lain. Ini bersetuju dengan
keputusan kajian ini yang ditunjukkan oleh Jadual 7.2 dan Jadual 7.4, bahawa
interaksi di antara kedua-dua faktor tersebut mempengaruhi kecacatan fizikal jasad
anum. Perhatikan suhu penyuntikan dan tekanan penyuntikan yang terlalu tinggi atau
terlalu rendah tidak dapat menghasilkan jasad anum yang bebas dari sebarang
kecacatan. Sekiranya suhu penyuntikan rendah dan tekanan penyuntikan tinggi,
masalah das pendek, garis kimpalan dan kedutan permukaan akan berlaku. Masalah
percikan dan pemisahan bahan pengikat pula akan berlaku sekiranya suhu
penyuntikan dan tekanan penyuntikan yang terlalu tinggi digunakan (German & Bose
1997).
217
A
-10.0
-12.5
-15.0
B
C
210
210
-10.0
-12.5
-15.0
210
-10.0
-12.5
-15.0
012
A
012
B
012
C
Nisbah Isyarat Hingar: Yang terkecil terbaik
Rajah 7.4 Plot interaksi bagi nisbah isyarat hingar (S/N)
Interaksi faktor yang optimum yang ditunjukkan oleh Rajah 7.4 adalah
berdasarkan kepada nisbah S/N yang tertinggi bagi faktor berkenaan. Nisbah S/N
optimum tersebut ditunjukkan oleh Jadual 7.6. Seterusnya, untuk menentukan
parameter optimum dengan mengambilkira interaksi faktor-faktor tersebut, faktor-
faktor tersebut disusun semula seperti dalam Jadual 7.7, bermula dari yang
mempunyai nisbah S/N yang terbesar hingga terkecil menjadi, A0C0, B2C0 dan A2B0.
Sehubungan dengan itu, faktor A0C0 didapati lebih optimum berbanding B2C0 dan
A2B0.
Jadual 7.6 Nisbah S/N optimum bagi faktor yang berinteraksi
Faktor yang berinteraksi Nilai median bagi S/N (dB)
A2B0 -9.488 A0C0 -8.204 B2C0 -8.718
ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 7.2 dan Jadual 7.4 tidak menunjukkan
sebarang pengaruh tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan terhadap kecacatan
218
jasad anum tetapi interaksi di antara kedua-dua faktor tersebut memang mempunyai
pengaruh. Oleh itu, faktor optimum yang boleh menghasilkan jasad anum dengan
kecacatan jasad anum yang minimum adalah seperti ditunjukkan Jadual 7.8.
Seterusnya, nisbah S/N optimum dan julat bagi prestasi optimum ditunjukkan oleh
Jadual 7.8.
Jadual 7.7 Parameter yang optimum
Faktor yang optimum Nilai median bagi S/N (dB)
A0B2 -9.66 A0C0 -8.20 B2C0 -8.72 D2 -10.53 F1 -10.09
Parameter optimum A0 B2 C0 D2 F1
Jadual 7.8 Nisbah S/N optimum, selang keyakinan dan julat prestasi optimum
Parameter optimum yang signifikan: A0 B2 C0 D2 E0 F1
Pengiraan pada prestasi optimum:
⎟⎠⎞⎜
⎝⎛ −+⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛ −+⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛ −+⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛ −+⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛ −+ T
1T
2T
02T
00T
20T FDCBCABA
-11.59 + (-9.66 + 11.59) + (-8.20+11.59) + (-8.72+11.59) + (-10.53+11.59) +(-10.09+11.59) = -0.84 dB Prestasi purata keseluruhan semasa -11.59 dB Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) ± 1.99 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ -2.827 dB < µ < 1.143 dB
Eksperimen pengesahan adalah bertujuan untuk mengesahkan keputusan
pengoptimuman yang ditunjukkan Jadual 7.7 dan Jadual 7.8. Eksperimen ini
dilakukan dengan sepuluh ulangan dengan menggunakan parameter optimum yang
diperolehi. Keputusan eksperimen tersebut ditunjukkan dalam Jadual 7.9. Ianya
menunjukkan nisbah S/N bagi sampel tersebut berada dalam julat prestasi optimum
seperti ditunjukkan oleh Jadual 7.8.
219
Jadual 7.9 Keputusan eksperimen pengesahan yang menggunakan parameter optimum
Ulangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S/N (dB) (Yang terkecil terbaik)
Skor Kecacatan 1.5 0 1.5 1.5 1.5 1.5 0 0 1.5 1 -1.614 **
** Nisbah S/N berada dalam julat aras keyakinan 90% (α = 0.1)
7.2.2 Kekuatan jasad anum
Kekuatan jasad anum diperlukan bagi memudahkan proses mengeluarkan jasad anum
tersebut dari acuan di samping bagi mengelakkan kerosakan jasad anum semasa ianya
dipindahkan untuk proses-proses seterusnya sebelum disinter.
Jadual 7.10 menunjukkan keputusan kajian bagi kekuatan jasad anum yang
dihasilkan berdasarkan kepada rekabentuk eksperimen tatacara ortogonal L27(3)13.
Kekuatan jasad anum ini diuji dengan menggunakan kaedah ujian lenturan tiga titik
berdasarkan piawai MPIF 15. Mesin ujian tegangan INSTRON 5567 digunakan untuk
tujuan ini. Berbeza dengan bahagian sebelum ini, nisbah S/N yang digunakan bagi
kajian ini adalah yang terbesar adalah yang terbaik (persamaan 3.6) dan ianya
ditunjukkan oleh Jadual 7.10. Nisbah S/N yang terbesar akan digunakan bagi
mendapatkan parameter optimum untuk memaksimumkan kekuatan jasad anum.
220
Jadual 7.10 Tatacara ortogonal L27(3)13 yang menunjukkan kekuatan jasad anum dan nisbah S/N dtentukan berdasarkan kepada yang terbesar terbaik
Ujian
Parameter Kekuatan Jasad Anum (MPa)
S/N (dB)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A B A
X B
e C A X C
e B X C
D e e E F Ulangan
1
Ulangan
2
Ulangan
3
Ulangan
4
Ulangan
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 2 0 1 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
11.43 9.15 8.92
11.31 9.03
11.63 8.49
10.49 9.8
10.52 9.41 7.02
11.47 8.93
10.93 10
10.41 9.66
10.64 9.57 8.05 9.55
11.34 10.73 9.53 9.22
7.71
10.02 11.26 8.49
10.78 9.07 11.1 9.34
10.87 9.06
10.34 10.022
7.54 10.51 10.14 10.78 9.25 8.22
8.39
20.4734 19.8297 17.9721 20.5511 19.6288 20.8438 19.3528 19.7190
18.9049
10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 1 1 1 2 2 2
1 1 1 2 2 2 0 0 0
2 2 2 0 0 0 1 1 1
0 1 2 0 1 2 0 1 2
1 2 0 1 2 0 1 2 0
2 0 1 2 0 1 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
1 2 0 2 0 1 0 1 2
2 0 1 0 1 2 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
1 2 0 0 1 2 2 0 1
2 0 1 1 2 0 0 1 2
9.61 9.71 10.6
10.92 11.02 9.54
12.23 10.84 6.6
7.39 9.6
11.06 10.19 11.32 9.85 9.97
10.64 8.02
11.63 10.25 10.51
8.7 9.63
10.12 10.47 11.71 8.16
8.71 11.21 10.72 9.94
11.78 9.84
11.35 9.14
6.5
9.51 10.41 10.89 9.45
10.94 9.98
11.35 8.31 7.33
19.1527 20.1628 20.6286 19.7842 20.7178 19.8778 20.8204 19.9066
17.1759
19 20 21 22 23 24 25 26 27
2 2 2 2 2 2 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
2 2 2 0 0 0 1 1 1
1 1 1 2 2 2 0 0 0
0 1 2 0 1 2 0 1 2
2 0 1 2 0 1 2 0 1
1 2 0 1 2 0 1 2 0
0 1 2 1 2 0 2 0 1
2 0 1 0 1 2 1 2 0
1 2 0 2 0 1 0 1 2
0 1 2 2 0 1 1 2 0
2 0 1 1 2 0 0 1 2
1 2 0 0 1 2 2 0 1
10.64 11.2 7.86 7.82 8.67 7.78 8.28 8.56
9.48
8.24 10.78 8.92
10.55 10.34 7.81 9.96 9.33
10.55
8.18 12
8.46 11.75 11.3 7.75 9.31 7.15
12.85
9.44 11.77 8.41
11.48 10.52 6.69
10.24 8.89
10.96
8.81 11.52 8.39 9.96
10.72 7.51 9.84 6.45
11.91
19.0231 21.1605 18.4727 19.9785 20.1569 17.4647 19.5025 17.8842
20.8048 ∑ 529.9503
T 19.6278
Jadual 7.11 menunjukkan analisis varian bagi nisbah S/N yang ditunjukkan
Jadual 7.10. Tanpa mengambilkira aras keyakinan, suhu acuan (D) didapati
mempunyai pengaruh yang terbesar terhadap kekuatan jasad anum diikuti dengan
beban serbuk (C), kadar penyuntikan (F), tekanan pegangan (E) dan seterusnya. Ini
berbeza dengan yang diperolehi dalam kajian sebelum ini bagi kecacatan jasad anum
di mana interaksi di antara faktor A × B mempunyai pengaruh terbesar diikuti dengan
interaksi faktor A × C dan kadar penyuntikan (F). Suhu acuan (D) mempunyai
pengaruh yang besar memandangkan suhu acuan yang sesuai akan memastikan bahan
221
pengikat boleh disuntik ke dalam kaviti acuan sepenuhnya. Ini adalah seiring dengan
dapatan kajian oleh Berginc et al. (2006a) yang mendapati suhu acuan juga
mempunyai pengaruh yang terbesar terhadap pengekalan dimensi jasad anum. Ini
kerana suhu acuan yang optimum akan mengurangkan cerun penyusutan suhu bahan
suapan yang memasuki kaviti acuan daripada muncung penyuntik. Ini penting kerana
cerun penyusutan suhu bahan suapan ini bergantung kepada nilai tenaga pengaktifan
bahan suapan seperti yang telah dibincangkan dalam Bab 5 sebelum ini. Bahan suapan
yang mempunyai nilai tenaga pengaktifan yang tinggi akan lebih cepat membeku jika
terdapat perbezaan suhu yang ketara di antara muncung penyuntik dengan acuan.
Bagaimanapun, bagi bahan suapan yang mempunyai nilai tenaga pengaktifan yang
rendah pula akan lambat membeku dalam kaviti acuan, justeru memerlukan masa
penyejukan yang lebih lama.
Jadual 7.11 Jadual ANOVA yang menunjukkan jumlah kuasa dua, varian, nisbah varian dan peratusan sumbangan parameter yang dikaji terhadap kekuatan jasad anum
Tekanan pegangan (E) akan memantapkan kedudukan partikel serbuk
bersama-sama dengan bahan pengikat bagi membentuk jasad anum di dalam kaviti.
Tekanan pegangan akan memampatkan bahan suapan dan akan memenuhkan kaviti
acuan sebelum bahan pengikat mengecut setelah ianya sejuk. Bagaimanapun, Jadual
7.11 menunjukkan tekanan pegangan hanya memberikan pengaruh yang sedikit
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 0.8585 0.6125 0.4292 3.49 2.02
B Suhu Penyuntikan 2 1.3601 1.1141 0.6801 5.53 3.68
A × B Interaksi 1 × 2 4 1.8732 1.3812 0.4683 3.81 4.56 C Beban Serbuk 2 3.3975 3.1515 1.6988 13.81 10.40
A × C Interaksi 1 × 5 4 0.5206 0.0286 0.1301 1.06 0.09 B × C Interaksi 2 × 5 4 1.957 1.465 0.4893 3.98 4.83
D Suhu Acuan 2 15.5046 15.2586 7.7523 63.03 50.35
E Tekanan Pegangan 2 1.9 1.654 0.95 7.72 5.46
F Kadar penyuntikan 2 2.6891 2.4431 1.3445 10.93 8.06
Ralat, e 2 0.2459 0.1230 10.55 Jumlah: 26 30.3066 100
222
terhadap kekuatan jasad anum, keadaan yang sama juga ditunjukkan oleh Berginc et
al. (2006a) dalam kajiannya terhadap pengekalan dimensi jasad anum, tetapi beliau
mendapati bahawa kombinasi tekanan pegangan dengan kadar penyuntikan pada aras
faktor yang lebih tinggi akan dapat mengurangkan perubahan dimensi jasad anum
yang diperolehi oleh setiap percubaan eksperimen.
Jadual 7.12 menunjukkan perbandingan nisbah varian, Fn yang diambil dari
Jadual 7.11. Nisbah varian tersebut akan dibandingkan dengan nilai F kritikal pada
aras keyakinan 90% (α = 0.1). Perhatikan, hanya tiga faktor sahaja yang menunjukkan
nisbah Fn yang melebihi nilai F kritikal. Faktor-faktor tersebut adalah faktor D, C dan
F, manakala faktor selainnya didapati kurang signifikan terhadap kekuatan jasad
anum. Ini boleh juga dilihat dalam Jadual 7.11 bahawa faktor-faktor tersebut
memberikan peratusan pengaruh, Pn yang rendah terhadap ciri kualiti yang dikaji.
Interaksi di antara faktor-faktor yang dikaji juga didapati kurang signifikan bagi kajian
ini berbanding dengan kajian dalam bahagian sebelum ini.
Jadual 7.12 Perbandingan nisbah varian bagi faktor yang dikaji terhadap nilai F pada aras keyakinan 90% (aras signifikan α = 0.1)
Faktor fn Fn F kritikal pada aras keyakinan 90%
A 2 3.49 ⊕ 9 B 2 5.53 ⊕ 9
A × B 4 3.81 ⊕ 9.2434 C 2 13.81 9
A × C 4 1.06 ⊕ 9.2434 B × C 4 3.98 ⊕ 9.2434
D 2 63.03 9 E 2 7.72 ⊕ 9 F 2 10.93 9
⊕ kurang dari aras keyakinan 90% (α > 0.1)
Jadual 7.13 menunjukkan suhu acuan (D) mempunyai aras signifikan yang
paling tinggi diikuti dengan beban serbuk (C) dan kadar penyuntikan (F). Jadual ini
menunjukkan beban serbuk (C) mempunyai aras signifikan yang lebih rendah
berbanding dengan yang ditunjukkan oleh ANOVA bagi kecacatan jasad anum yang
ditunjukkan oleh Jadual 7.4. Begitu juga dengan kadar penyuntikan (F) yang
menunjukkan aras signifikan yang lebih rendah berbanding dengan yang ditunjukkan
oleh Jadual 7.4 bagi kecacatan jasad anum. Bagaimanapun, suhu acuan (D) yang
223
ditunjukkan oleh Jadual 7.13 adalah lebih signifikan berbanding dengan yang
ditunjukkan oleh Jadual 7.4 bagi kecacatan jasad anum. Jadual 7.13 menunjukkan
suhu acuan (D) lebih mendominasikan kekuatan jasad anum serbuk pengatoman gas
dalam taburan bimodal ini berbanding beban serbuk (C) dan kadar penyuntikan (F).
Walaupun faktor-faktor yang tidak signifikan telah dikumpulkan, tetapi faktor-
faktor tersebut masih lagi diperlukan bagi proses penyuntikan. Sebagai contoh, suhu
penyuntikan (B), tekanan penyuntikan (A) dan sebagainya masih diperlukan untuk
menghasilkan jasad anum. Tetapi apa yang ditunjukkan oleh Jadual 7.13 adalah
kekuatan jasad anum ini tidak dipengaruhi oleh faktor-faktor yang tidak signifikan. Ini
bermaksud, parameter tersebut tidak memberikan kesan yang signifikan.
Jadual 7.13 Jadual ANOVA setelah faktor yang tidak signifikan dikumpulkan
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Rajah 7.5 menunjukkan plot kesan utama bagi nisbah S/N dalam kajian ini.
Jadual 7.14 pula menunjukkan parameter yang optimum bagi memaksimumkan
kekuatan jasad anum ini dengan tidak mengambilkira faktor-faktor yang berinteraksi.
Perhatikan dalam Rajah 7.5 dan Jadual 7.14, suhu acuan yang tinggi tidak semestinya
diperlukan untuk menghasilkan jasad anum yang kuat. Kajian ini mendapati suhu
acuan (D) yang optimum hanyalah 45oC manakala, beban serbuk (C) serta kadar
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua tulen, '
nS Varian, vn
Nisbah Varian
, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan (2) (0.8585) dikumpulkan
B Suhu Penyuntikan (2) (1.3601) dikumpulkan
A × B Interaksi 1 × 2 (4) (1.8732) dikumpulkan C Beban Serbuk 2 3.3975 2.5260 1.6988 3.9** 8.33
A × C Interaksi 1 × 5 (4) (0.5206) dikumpulkan B × C Interaksi 2 × 5 (4) (1.957) dikumpulkan
D Suhu Acuan 2 15.5046 14.6331 7.7523 17.79‡ 48.28
E Tekanan Pegangan (2) (1.9) dikumpulkan
F Kadar penyuntikan 2 2.6891 1.8176 1.3445 3.09± 6.00
Ralat, e
20 8.7154 0.43577 37.38
Jumlah 26 30.3066 100
224
penyuntikan (F) yang sederhana berupaya menghasilkan jasad anum yang kuat. Di
samping itu, parameter bagi faktor-faktor yang lain seperti tekanan penyuntikan (A),
suhu penyuntikan (B) dan tekanan pegangan (E) yang optimum ditunjukkan oleh
Rajah dan Jadual tersebut. Bagaimanapun, analisis varian yang ditunjukkan oleh
Jadual 7.13 tidak menunjukkan sebarang signifikan faktor-faktor terhadap ciri kualiti
yang dikaji. Maka, parameter bagi faktor-faktor tersebut hanyalah sebagai panduan
sahaja.
Med
ian
bagi
nis
bah
isya
rat h
inga
r (d
B)
210
20.5
20.0
19.5
19.0
18.5210 210
210
20.5
20.0
19.5
19.0
18.5210 210
A B C
D E F
Nisbah Isyarat Hingar: Yang terbesar terbaik
Rajah 7.5 Plot kesan utama bagi nisbah isyarat hingar
Jadual 7.14 Faktor optimum tanpa mengambil kira interaksi
Faktor Aras Parameter
Tekanan Penyuntikan A 1 450 bar Suhu Penyuntikan B 1 140oC
Beban Serbuk C 1 64.5% isipadu
Suhu Acuan D 0 45oC Tekanan Pegangan E 2 1100 bar Kadar penyuntikan F 1 15 ccm/s
225
Rajah 7.6 menunjukkan nisbah S/N bagi interaksi faktor A, B dan C. Secara
umumnya, faktor-faktor tersebut menunjukkan interaksi di antara satu dengan yang
lain, walaupun ANOVA menunjukkan ianya tidak signifikan ke atas ciri kualiti yang
dikaji. Jadual 7.15 menunjukkan nisbah S/N yang optimum bagi faktor-faktor
tersebut. Akan tetapi faktor-faktor ini tidak memberikan sebarang kesan ke atas
pengoptimuman parameter bagi ciri kualiti yang dikaji dalam bahagian ini.
A
20.0
19.5
19.0
B
C
210
210
20.0
19.5
19.0
210
20.0
19.5
19.0
012
A
012
B
012
C
Nisbah Isyarat Hingar: Yang terbesar terbaik
Rajah 7.6 Plot interaksi bagi nisbah isyarat hingar (S/N)
Jadual 7.15 Nisbah S/N optimum bagi faktor yang berinteraksi
Faktor yang berinteraksi Nilai median bagi S/N (dB)
A0B1 20.34 A1C1 20.26 B0C1 20.38
Prestasi bagi parameter optimum ditunjukkan oleh Jadual 7.16. Perhatikan,
hanya faktor yang signifikan sahaja diambil kira bagi menentukan prestasi optimum
untuk menghasilkan jasad anum yang kuat. Sepuluh sampel telah dihasilkan dengan
menggunakan parameter optimum dan keputusannya menunjukkan bahawa nisbah
S/Nnya berada dalam julat prestasi optimum (Jadual 7.17). Perhatikan eksperimen
226
pengesahan ini dijalankan dengan mempelbagaikan nilai tekanan penyuntikan (A)
sementara, suhu penyuntikan dan tekanan pegangan masing-masing dikekalkan pada
130oC dan 1100 bar. Ini bertujuan untuk menunjukkan bahawa parameter bagi faktor
tersebut tidak mempunyai kesan ke atas kekuatan jasad anum yang dihasilkan.
Jadual 7.16 Nisbah S/N optimum, selang keyakinan dan julat prestasi optimum
Parameter optimum yang signifikan: C1 D0 F1
Pengiraan pada prestasi optimum: :
( ) ( ) ( )TTTT −+−+−+ 101 FDC
19.6278 + (19.91 - 19.6278) + (20.57 - 19.6278) + (20.04 - 19.6278) = 21.2644 dB Prestasi purata keseluruhan semasa 19.6278 dB Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) ± 0.58 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ 20.685 dB < µ < 21.844 dB
Jadual 7.17 Keputusan eksperimen pengesahan yang menggunakan parameter optimum
Ulangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S/N (dB) (Yang
terbesar terbaik)
Tekanan (bar) 550 440 330 440 550 330 440 330 330 550
Kekuatan Lentur (MPa)
10.74 12.17 13.24 11.01 9.61 10.56 10.45 10.67 12.23 9.63 20.73 **
** Berada dalam julat aras keyakinan 90% (α = 0.1)
7.2.3 Ketumpatan jasad anum
Selain dari menghasilkan jasad anum yang bebas dari sebarang kecacatan dan mudah
dikeluarkan daripada acuan untuk proses-proses seterusnya, jasad anum yang
dihasilkan hendaklah berketumpatan tinggi. Ini penting kerana ketumpatan jasad anum
yang tinggi akan memastikan jasad sinter yang dihasilkan juga berketumpatan tinggi.
Bagaimanapun, keputusan pengoptimuman bagi ketumpatan jasad anum ini tidak akan
sama dengan yang diperolehi dalam bahagian-bahagian sebelum ini, kerana faktor
yang mempengaruhi ciri kualitinya adalah berbeza.
227
Jadual 7.18 menunjukkan tatacara ortogonal L27(3)13 yang digunakan bagi
eksperimen ini. Nisbah S/N yang digunakan bagi kajian ini adalah berdasarkan kepada
yang terbesar terbaik. Sebanyak lima das suntikan dilakukan bagi setiap ujian yang
ditunjukkan oleh tatacara ortogonal ini dan ketumpatan jasad anum ini ditentukan
dengan menggunakan kaedah rendaman air Archimedes berdasarkan piawai MPIF 42.
Jadual ANOVA yang ditunjukkan Jadual 7.19 diperolehi daripada nisbah S/N
yang ditunjukkan oleh Jadual 7.18. Kaedah untuk mengira maklumat-maklumat dalam
jadual ini adalah sama seperti dilakukan dalam bahagian-bahagian sebelum ini.
Perhatikan suhu acuan (D) adalah penyumbang terbesar terhadap ketumpatan jasad
anum ini, dikuti dengan tekanan penyuntikan (A) dan beban serbuk (C).
Bagaimanapun, suhu penyuntikan memberikan sumbangan yang terlalu rendah iaitu
sebanyak 0.54%. Dengan itu, faktor yang mempunyai nilai varian, vn yang rendah
akan dikumpulkan seperti ditunjukan oleh Jadual 7.20, dan ini akan mengubah
peratusan sumbangan bagi faktor-faktor yang lain.
228
Jadual 7.18 Tatacara ortogonal L27(3)13 yang menunjukkan ketumpatan jasad anum dan nisbah S/N dikira berdasarkan kepada yang terbesar terbaik
Ujian
Parameter Nisbah S/N: Yang terbesar terbaik 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
A
B A X B
e C A X C
e B X C
D E e E F Ulangan
1
Ulangan
2
Ulangan
3
Ulangan
4
Ulangan
5
S/N (dB)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 0 1 2 0 1 2
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
0 1 2 2 0 1 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
5.476 5.289 5.379 5.331 5.311 5.498 5.204 5.379 5.207
5.473 5.384 5.232 5.381 5.344 5.520 5.280 5.412 5.484
4.758 5.344 5.428 5.353 5.364 5.498 5.295 5.372 5.206
5.407 5.162 5.306 5.356 5.266 5.509 5.242 5.390 5.299
5.380 5.251 5.336 5.355 5.321 5.507 5.255 5.287 5.299
14.445 14.460 14.543 14.575 14.519 14.818 14.411 14.595 14.479
10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 1 1 1 2 2 2
1 1 1 2 2 2 0 0 0
2 2 2 0 0 0 1 1 1
0 1 2 0 1 2 0 1 2
1 2 0 1 2 0 1 2 0
2 0 1 2 0 1 2 0 1
0 1 2 1 2 0 2 0 1
1 2 0 2 0 1 0 1 2
2 0 1 0 1 2 1 2 0
0 1 2 2 0 1 1 2 0
1 2 0 0 1 2 2 0 1
2 0 1 1 2 0 0 1 2
5.145 5.333 5.496 5.279 5.378 5.411 5.346 5.302 5.209
5.062 5.238 5.501 5.228 5.390 5.239 5.400 5.375 5.279
5.284 5.327 5.567 5.223 5.379 5.221 5.416 5.377 5.359
5.140 5.333 5.521 5.253 5.285 5.290 5.266 5.307 5.138
5.158 5.308 5.521 5.246 5.358 5.290 5.361 5.315 5.246
14.246 14.498 14.840 14.396 14.579 14.468 14.578 14.543 14.394
19 20 21 22 23 24 25 26 27
2 2 2 2 2 2 2 2 2
0 0 0 1 1 1 2 2 2
2 2 2 0 0 0 1 1 1
1 1 1 2 2 2 0 0 0
0 1 2 0 1 2 0 1 2
2 0 1 2 0 1 2 0 1
1 2 0 1 2 0 1 2 0
0 1 2 1 2 0 2 0 1
2 0 1 0 1 2 1 2 0
1 2 0 2 0 1 0 1 2
0 1 2 2 0 1 1 2 0
2 0 1 1 2 0 0 1 2
1 2 0 0 1 2 2 0 1
5.152 5.482 5.174 5.399 5.376 5.041 5.217 5.256 5.420
5.188 5.429 5.088 5.279 5.379 5.307 5.270 5.164
5.367
5.034 5.440 5.061 5.338 5.281 5.031 5.175 5.119 5.503
5.125 5.346 5.107 5.343 5.263 5.144 5.347 5.314 5.394
5.125 5.424 5.085 5.239 5.325 5.131 5.252 5.091 5.421
14.192 14.686 14.156 14.516 14.525 14.199 14.406 14.298 14.681
∑ 391.047
T 14.483
229
Jadual 7.19 Jadual ANOVA yang menunjukkan jumlah kuasa dua, varian, nisbah varian dan peratusan sumbangan parameter yang dikaji terhadap ketumpatan jasad anum
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua tulen, '
nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 0.0846 0.0729 0.0423 7.232 9.56
B Suhu Penyuntikan 2 0.0158 0.0041 0.0079 1.350 0.54
A × B Interaksi 1 × 2 4 0.0526 0.0292 0.0131 2.247 3.83 C Beban Serbuk 2 0.0574 0.0457 0.0287 4.906 5.99
A × C Interaksi 1 × 5 4 0.0582 0.0348 0.0146 2.489 4.57 B × C Interaksi 2 × 5 4 0.0644 0.0410 0.0161 2.750 5.37
D Suhu Acuan 2 0.3312 0.3195 0.1656 28.313 41.92
E Tekanan Pegangan 2 0.0379 0.0262 0.0190 3.244 3.44
F Kadar penyuntikan 2 0.0484 0.0367 0.0242 4.140 4.82
Ralat, e 2 0.0117 0.0059 19.95 Jumlah: 26 0.7622 100.00
Seperti ditunjukkan dalam Jadual 7.20, ralat bagi darjah kebebasan, fe telah
meningkat kepada empat, seterusnya mengubah nilai-nilai yang lain seperti jumlah
kuasa dua tulen, varian, nisbah varian dan peratusan sumbangan. Jadual 7.20
menunjukkan peratusan sumbangan, Pn bagi faktor-faktor yang dikaji mula
berkurangan disebabkan faktor B telah dikumpulkan sebagai ralat. Pengaruh suhu
acuan (D) terhadap ketumpatan jasad anum telah berkurangan kepada 41.65%
berbanding sebelumnya, sebanyak 41.92% diikuti dengan tekanan penyuntikan (A)
dan beban serbuk (C) yang menurun kepada 9.30% dan 5.73% masing-masing.
230
Jadual 7.20 Jadual ANOVA setelah dikumpulkan faktor yang mempunyai peratusan sumbangan yang rendah (faktor B)
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Jumlah Kuasa
Dua tulen, 'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 0.0846 0.0423 0.0423 6.155 9.30
B Suhu Penyuntikan (2) (0.0158) dikumpulkan
A × B Interaksi 1 × 2 4 0.0526 0.0131 0.0131 1.912 3.29 C Beban Serbuk 2 0.0574 0.0287 0.0287 4.175 5.73
A × C Interaksi 1 × 5 4 0.0582 0.0146 0.0146 2.118 4.03 B × C Interaksi 2 × 5 4 0.0644 0.0161 0.0161 2.341 4.84
D Suhu Acuan 2 0.3312 0.1656 0.1656 24.096 41.65
E Tekanan Pegangan 2 0.0379 0.0190 0.0190 2.760 3.17
F Kadar penyuntikan 2 0.0484 0.0242 0.0242 3.523 4.55
Ralat, e 4 0.0275 0.0069 23.44 26 0.7622 100
Jadual 7.21 menunjukkan perbandingan di antara nisbah varian, Fn dengan
nilai F kritikal pada aras keyakinan 90% (α = 0.1). Faktor A dan D mempunyai nisbah
varian, Fn yang lebih tinggi dari nilai F kritikal. Ini menunjukkan faktor-faktor
tersebut adalah signifikan terhadap ciri kualiti yang dikaji. Seterusnya, Jadual 7.22
menunjukkan faktor-faktor yang nisbah variannya, Fn kurang dari aras keyakinan 90%
(α = 0.1) dikumpulkan sebagai ralat.
Jadual 7.21 Perbandingan nisbah varian, Fn bagi faktor yang dikaji terhadap nilai F pada aras keyakinan 90% (aras signifikan α = 0.1) Faktor fn Fn F kritikal pada aras
keyakinan 90% A 2 6.155 ⊗ 4.3246
A × B 4 1.912 4.1073 C 2 4.175 4.3246
A × C 4 2.118 4.1073 B × C 4 2.341 4.1073
D 2 24.096 ⊗ 4.3246 E 2 2.760 4.3246 F 2 3.523 4.3246
Ralat, e 4 ⊗ lebih dari aras keyakinan 90% (α < 0.1)
231
Jadual 7.22 menunjukkan hanya dua faktor yang mempunyai nisbah varian , Fn
yang melebih aras keyakinan 90% (α = 0.1). Ralat bagi darjah kebebasannya, fe telah
bertambah. Ini disebabkan oleh darjah kebebasan, fn bagi faktor-faktor yang tidak
signifikan telah dikumpulkan dengan ralat. Oleh itu, ianya mempengaruhi nisbah
varian, Fn dan peratusan sumbangan, Pn. Paling penting, Jadual 7.22 menunjukkan
faktor D dan A mempunyai pengaruh sebanyak 39.32% dan 6.97% masing-masing
terhadap ketumpatan jasad anum. Jadual 7.22 menunjukkan penurunan peratusan
sumbangan berbanding dengan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.19 sebelum ini.
Walaupun hanya dua faktor sahaja yang signifikan, tetapi faktor-faktor tersebut
masih lagi penting bagi proses penyuntikan jasad anum, cuma ianya tidak memberikan
pengaruh terhadap ketumpatan jasad anum. Plot kesan utama nisbah S/N bagi
ketumpatan jasad anum ditunjukkan oleh Rajah 7.7. Faktor optimumnya yang tidak
mengambilkira interaksi faktor-faktor tersebut ditunjukkan oleh Jadual 7.23. Faktor
optimum bagi ketumpatan jasad anum ini kelihatan hampir sama dengan faktor
optimum bagi kekuatan jasad anum (Jadual 7.14), cuma yang berbeza hanyalah pada
tekanan penyuntikannya sahaja. Jadual 7.23 menunjukkan tekanan penyuntikan
optimum bagi ketumpatan jasad anum ini ialah 350 bar berbanding 450 bar bagi
kekuatan jasad anum.
Kandungan serbuk SS316L yang banyak dipercayai akan memaksimumkan
ketumpatan jasad anum. Bagaimanapun, keputusan pengoptimuman yang ditunjukkan
oleh Rajah 7.7 tidak menunjukkan beban serbuk 65% isipadu sebagai beban serbuk
yang optimum, begitu juga dengan faktor-faktor yang lain seperti suhu penyuntikan
dan suhu acuan.
Jadual 7.22 menunjukkan suhu acuan (D) lebih banyak mempengaruhi
ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal ini. Ini adalah
sama seperti ditunjukkan oleh Jadual 7.13 bagi kekuatan jasad anum yang
menunjukkan suhu acuan (D) mempunyai pengaruh yang besar. Ini disebabkan oleh
suhu acuan yang sesuai akan dapat menghalang bahan suapan daripada membeku
sebelum ianya sempat memenuhi kaviti acuan. Selain itu juga, suhu acuan yang sesuai
akan memastikan kuantiti serbuk logam yang maksimum dapat dibawa masuk oleh
232
bahan pengikat ke dalam kaviti acuan tanpa berlakunya masalah pemisahan bahan
pengikat dengan serbuk logam. Bagaimanapun, ini perlu dibantu dengan tekanan
penyuntikan yang sesuai. Tekanan penyuntikan dan suhu acuan yang terlalu tinggi
akan menyebabkan pemisahan bahan pengikat dengan serbuk logam berlaku justeru
mengurangkan ketumpatan jasad anum (Murtadhahadi 2006). Ralat eksperimen, e
yang ditunjukkan oleh Jadual 7.22 sebanyak 53.71% bukan bermakna eksperimen ini
tidak sah. Nilai ralat ini menunjukkan bahawa terdapat pengaruh faktor-faktor lain
(yang boleh dikawal dan tidak boleh dikawal), yang tidak diambil sebagai faktor
dalam eksperimen ini seperti kehomogenan bahan suapan, kelikatan dan sebagainya
(Berginc et al. 2006a).
Jadual 7.22 Jadual ANOVA setelah dikumpulkan faktor-faktor yang tidak signifikan dikumpulkan
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua,
Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 0.08460 0.0531 0.0423 2.69± 6.97
B Suhu Penyuntikan (2) (0.01579) dikumpulkan
A × B Interaksi 1 × 2 (4) (0.05257) dikumpulkan
C Beban Serbuk (2) (0.05739) dikumpulkan
A × C Interaksi 1 × 5 (4) (0.05822) dikumpulkan
B × C Interaksi 2 × 5 (4) (0.06435) dikumpulkan
D Suhu Acuan 2 0.33120 0.2997 0.1656 10.51‡ 39.32
E Tekanan Pegangan (2) (0.03794) dikumpulkan
F Kadar penyuntikan (2) (0.04843) dikumpulkan
Ralat, e 22 0.34639 0.01575 53.71 Jumlah: 26 0.76219 100
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
233
Med
ian
bagi
nis
bah
isya
rat h
inga
r (d
B)
210
14.64
14.58
14.52
14.46
14.40
210 210
210
14.64
14.58
14.52
14.46
14.40
210 210
A B C
D E F
Nisbah Isyarat Hingar: Yang terbesar terbaik
Rajah 7.7 Plot kesan utama bagi nisbah isyarat hingar (S/N)
Jadual 7.23 Faktor optimum tanpa mengambil kira interaksi
Faktor Aras Parameter
Tekanan Penyuntikan A 0 350 bar Suhu Penyuntikan B 1 140oC
Beban Serbuk C 1 64.5% isipadu
Suhu Acuan D 0 45oC Tekanan Pegangan E 2 1100 bar Kadar penyuntikan F 1 15 ccm/s
Rajah 7.8 menunjukkan interaksi bagi faktor A, B dan C ke atas ciri kualiti
yang dikaji. Plot berkenaan menunjukkan interaksi di antara faktor-faktor tersebut
walaupun, analisis varian bagi ciri kualiti ini tidak menunjukkan sebarang signifikan
interaksi tersebut ke atas ciri kualiti yang dikaji. Nisbah S/N yang optimum bagi
interaksi tersebut ditunjukkan oleh Jadual 7.24.
234
A
14.65
14.50
14.35
B
C
210
210
14.65
14.50
14.35
210
14.65
14.50
14.35
012
A
012
B
012
C
Nisbah Isyarat Hingar: Yang terbesar terbaik
Rajah 7.8 Plot interaksi bagi nisbah isyarat hingar (S/N)
Jadual 7.24 Nisbah S/N optimum bagi faktor yang berinteraksi
Faktor yang berinteraksi
Nilai median bagi S/N (dB)
A0B1 14.637 A0C2 14.613 B0C1 14.548
Interaksi bagi faktor-faktor yang ditunjukkan oleh Jadual 7.24 menunjukkan
interaksi bagi faktor A0B1 mempunyai nisbah S/N yang tertinggi berbanding dengan
yang lainnya, dan ini akan mengekalkan A0B1 sebagai parameter optimum.
Bagaimanapun, interaksi A0C2 menghasilkan nisbah S/N yang lebih tinggi dari
interaksi B0C1, dan ini menyebabkan parameter optimum yang ditunjukkan oleh
Jadual 7.23 berubah menjadi seperti yang ditunjukkan oleh Jadual 7.25.
235
Jadual 7.25 Parameter optimum setelah mengambilkira interaksi
Faktor Aras Parameter
Tekanan Penyuntikan A 0 350 bar Suhu Penyuntikan B 1 140oC
Beban Serbuk C 2 65% isipadu
Suhu Acuan D 0 45oC Tekanan Pegangan E 2 1100 bar Kadar penyuntikan F 1 15 ccm/s
Setelah mengambilkira interaksi faktor-faktor tersebut, parameter optimum
bagi menghasilkan jasad anum yang berketumpatan tinggi telah berubah seperti
ditunjukan oleh Jadual 7.25. Perhatikan bahawa parameter-parameter yang lain masih
lagi sama seperti ditunjukkan oleh Jadual 7.23, kecuali parameter bagi beban serbuk
telah berubah ke 65% isipadu. Ini berlaku disebabkan oleh interaksi A0C2 mempunyai
nisbah S/N yang lebih besar berbanding interaksi B0C1 dan telah mengubah parameter
optimum daripada C1 ke C2. Ini menjadikan beban serbuk sebanyak 65% isipadu
sebagai yang optimum justeru akan memaksimumkan ketumpatan jasad anum serbuk
pengatoman gas bimodal ini.
Prestasi bagi parameter yang optimum ditunjukkan oleh Jadual 7.26.
Perhatikan, hanya faktor yang signifikan sahaja diambil kira bagi menentukan prestasi
optimum ini iaitu dengan hanya mengambilkira faktor A dan D. Bagaimanapun,
eksperimen pengesahan yang dilakukan ke atas sepuluh sampel yang dihasilkan
dengan menggunakan parameter seperti dalam Jadual 7.25 menunjukkan nisbah
S/Nnya berada dalam julat prestasi optimum (Jadual 7.27). Ini membuktikan
kebenaran analisis varian yang ditunjukkan oleh Jadual 7.22.
236
Jadual 7.26 Nisbah S/N optimum, selang keyakinan dan julat prestasi optimum
Parameter optimum yang signifikan: A0 D0
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( )TTT −+−+ 00 DA
14.483 + (14.54 – 14.483) + (14.64 - 14.483) = 14.697 dB Prestasi purata keseluruhan semasa 14.483 dB Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) ± 0.093 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ 14.604 dB < µ < 14.790 dB
Jadual 7.27 Keputusan eksperimen pengesahan yang menggunakan parameter optimum
Ulangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
S/N (dB) (Yang
terbesar terbaik)
Ketumpatan
(g/cm3) 5.486 5.444 5.415 5.418 5.480 5.406 5.466 5.293 5.369 5.440 14.68 **
** Nisbah S/N berada dalam julat aras keyakinan 90% (α = 0.1)
7.2.4 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Bahagian ini akan membincangkan keputusan pengoptimuman parameter pengacuan
secara menyeluruh yang akan mempengaruhi kesemua ciri-ciri kualiti yang dikaji
dalam tesis ini. Pengoptimuman parameter secara menyeluruh ini diperlukan kerana
parameter optimum yang dihasilkan dalam bahagian sebelum ini hanya tertumpu
kepada satu ciri kualiti yang tertentu sahaja.
Keputusan yang ditunjukkan dalam bahagian-bahagian sebelum ini
menunjukkan bahawa interaksi seperti A×B, A×C dan B×C hanya signifikan untuk
meminimumkan kecacatan jasad anum sahaja, manakala ciri-ciri kualiti yang lain
banyak dipengaruhi oleh faktor-faktor tunggal tanpa interaksi. Untuk mengurangkan
kecacatan dan juga meningkatkan ketumpatan jasad anum, tekanan penyuntikan pada
350 bar telah dikenalpasti sebagai tekanan penyuntikan yang optimum. Manakala
suhu penyuntikan 140oC pula telah dikenalpasti sebagai suhu penyuntikan yang
optimum untuk kekuatan dan ketumpatan jasad anum. Walau bagaimanapun, suhu
237
penyuntikan yang lebih tinggi (150oC) diperlukan untuk meminimumkan kecacatan
jasad anum. Begitu juga dengan faktor-faktor lain seperti suhu acuan, tekanan
pegangan dan kadar penyuntikan yang berkongsi parameter yang sama untuk
memaksimumkan kekuatan dan ketumpatan jasad anum iaitu 45oC, 1100 bar dan 15
ccm/s masing-masing. Bagaimanapun, suhu acuan yang lebih tinggi iaitu 51oC dan
tekanan pegangan yang lebih rendah iaitu 700 bar diperlukan untuk meminimumkan
kecacatan jasad anum. Akan tetapi, kadar penyuntikannya tetap sama untuk ketiga-
tiga ciri kualiti tersebut.
Kajian tesis ini telah membuktikan bahawa beban serbuk yang tinggi akan
meningkatkan ketumpatan jasad anum. Begitu juga dengan kecacatan jasad anum, di
mana jumlah kecacatan boleh diminimumkan dengan mengurangkan beban serbuk
bahan suapan tersebut. Ini boleh dilihat dalam bahagian 7.2.1 bahawa beban serbuk
64% isipadu berupaya meminimumkan kecacatan jasad anum. Keputusan yang
diperolehi dalam kajian ini mendapati bahawa beban serbuk optimum adalah 0.5%
isipadu lebih tinggi berbanding dengan yang diperolehi oleh Murtadhahadi (2006). Ini
disebabkan oleh taburan serbuk SS316L yang digunakan adalah dalam taburan
bimodal dan ricihan di antara partikel serbuk tersebut telah dikurangkan dengan
kehadiran serbuk halus yang bertindak seperti galas kepada partikel serbuk kasar.
Sementara itu, keputusan pengoptimuman kekuatan jasad anum mendapati
bahawa beban serbuk pada kadar yang sederhana diperlukan untuk memaksimumkan
kekuatan jasad anum. Ini disebabkan oleh kekuatan jasad anum juga dipengaruhi oleh
kandungan bahan pengikat yang berada dicelah partikel serbuk logam tersebut,
disamping tautan mekanikal di antara partikel serbuk logam.
Jadual 7.28 menunjukkan parameter optimum bagi ketiga-tiga ciri kualiti yang
dikaji. Faktor-faktor tersebut telah dibandingkan di antara satu dengan yang lain
berdasarkan kepada peratusan signifikan faktor tesebut. Semakin rendah peratus
signifikan, menunjukkan semakin tinggi aras keyakinan faktor tersebut.
Semakin rendah peratus signifikan tersebut, menunjukkan semakin relevan
faktor tersebut terhadap ciri kualiti berkenaan. Peratus signifikan ini adalah merujuk
kepada nisbah varian yang nilainya paling hampir dengan nilai F kritikal pada aras
238
keyakinan yang tertinggi. Nisbah varian, Fn ini adalah merujuk kepada nisbah varian
yang terakhir setelah kesemua faktor-faktor yang tidak signifikan dikumpulkan. Ini
penting kerana ralat darjah kebebasan, fe akan berubah setelah faktor-faktor yang tidak
relevan dikumpulkan. Sebagai contoh, seperti ditunjukkan dalam Jadual 7.28, faktor A
× B bagi kecacatan jasad anum mempunyai peratus signifikan sebanyak α = 0.01. Ini
adalah berdasarkan kepada nisbah varian, Fn bagi faktor tersebut ialah 8.04 (Jadual
7.4). Bagaimanapun, nilai F kritikal pada aras signifikan α = 0.1 bagi interaksi A × B
ialah: F0.1, 4, 8 = 2.8064. Memandangkan nilai F kritikal pada aras signifikan α = 0.1
masih jauh dengan nisbah varian, Fn, maka nilai F kritikal pada aras keyakinan yang
lebih tinggi perlu dipilih. Nilai F kritikal yang paling hampir dengan nisbah varian, Fn
bagi faktor ini ialah F0.01, 4, 8 = 7.0060 yang berada pada aras keyakinan (α = 0.01).
Jadual 7.28 menunjukkan faktor A mempunyai peratus signifikan yang lebih
besar untuk memaksimumkan ketumpatan jasad anum berbanding dengan interaksi
faktor A×B yang lebih signifikan untuk mengurangkan kecacatan jasad anum iaitu
sebanyak α = 0.01. Tambahan pula, faktor C0 lebih signifikan untuk mengurangkan
kecacatan jasad anum (α = 0.025) dan faktor tersebut kurang signifikan untuk
kekuatan jasad anum (α = 0.05). Sementara itu, faktor D0 didapati lebih signifikan
untuk kedua-dua ciri kualiti secara serentak iaitu ketumpatan dan kekuatan jasad anum
dengan peratus signifikan sebanyak α = 0.01 berbanding dengan faktor D2 yang hanya
signifikan sebanyak α = 0.05 untuk kecacatan jasad anum. Seterusnya, faktor F1
didapati lebih signifikan untuk kecacatan jasad anum berbanding kekuatan jasad
anum.
239
Jadual 7.28 Pengoptimuman parameter penyuntikan menyeluruh
FAKTOR ARAS KECACATAN
A×B**, A×C*, B×C†, C*, D†,
F**
KETUMPATAN JASAD ANUM A‡, D**
KEKUATAN JASAD ANUM
C†, D**, F‡
OPTIMUM SECARA
MENYELURUH
A
0 1 2
14.54 14.50 14.41
B
0 1 2
C
0 1 2
-10.29 -11.79 -12.69
19.85 19.91 19.13
√
D
0 1 2
-11.77 -12.47 -10.53
14.64 14.43 14.38
20.57 19.59 18.72
√
E
0 1 2
F
0 1 2
-12.70 -10.09 -11.98
19.58 20.04 19.27
√
A×B
A0 B0 A0 B1 A0 B2 A1 B0 A1 B1 A1 B2 A2 B0 A2 B1 A2 B2
-12.32 -10.1753
-9.66 -13.28 -10.25 -12.05 -9.49 -13.71 -13.37
√
A×C
A0 C0 A0 C1 A0 C2 A1 C0 A1 C1 A1 C2 A2 C0 A2 C1 A2 C2
-8.20 -11.64 -12.31 -10.91 -13.51 -11.17 -11.75 -10.22 -14.60
B×C
B0 C0 B0 C1 B0 C2 B1 C0 B1 C1 B1 C2 B2 C0 B2 C1 B2 C2
-12.20 -11.77 -11.12 -9.94 -11.08 -13.11 -8.72 -12.53 -13.84
Aras signifikan, α:**: 0.01; *: 0.025; †: 0.05; ‡: 0.1
240
Memandangkan interaksi A×B didapati lebih signifikan terhadap kecacatan
jasad anum dengan peratus signifikan sebanyak α = 0.01, maka faktor A2B0 telah
dipilih sebagai parameter yang optimum. Bagaimanapun, faktor B dan E didapati
tidak signifikan dan ianya tidak memberikan sumbangan kepada pengoptimuman
keseluruhan. Selanjutnya, faktor B×C yang hanya α = 0.05 didapati kurang bermakna
berbanding dengan interaksi A×B dan faktor C yang lebih signifikan dengan peratus
signifikan sebanyak α = 0.01 dan α = 0.025 masing-masing.
Dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang lebih signifikan, parameter
optimum keseluruhan bagi bahan suapan ini adalah A2B0 C0 D0 F1. Jadual 7.29
menunjukkan parameter optimum tersebut secara lebih terperinci. Perhatikan bahawa
faktor E tidak disenaraikan dalam jadual tersebut. Ini disebabkan oleh keputusan yang
ditunjukkan oleh Jadual 7.28 menunjukkan faktor E tidak signifikan terhadap ketiga-
tiga ciri kualiti yang dikaji. Oleh itu, jasad anum yang memenuhi ciri kualiti ini boleh
dihasilkan dengan menggunakan apa-apa nilai tekanan pegangan (faktor E) kerana
kajian ini telah membuktikan bahawa ianya tidak mempengaruhi ciri kualiti jasad
anum tersebut.
Jadual 7.29 Parameter optimum yang memenuhi keperluan ketiga-tiga ciri kualiti yang dikaji
Faktor Aras Parameter
Tekanan Penyuntikan A 2 550 bar Suhu Penyuntikan B 0 130oC
Beban Serbuk C 0 64% isipadu
Suhu Acuan D 0 45oC Kadar penyuntikan F 1 15 ccm/s
Jadual 7.30 menunjukkan keputusan eksperimen pengesahan yang dijalankan
dengan sepuluh ulangan bagi mengesahkan parameter optimum yang ditunjukkan oleh
Jadual 7.29. Nilai tekanan pegangan telah diubah-ubah bermula dari 700 hingga 1100
bar seperti ditunjukkan Jadual 7.31. Ini dilakukan untuk menunjukkan bahawa faktor
tersebut tidak mempengaruhi ciri kualiti jasad anum yang dihasilkan.
Keputusan eksperimen pengesahan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.30
mengesahkan parameter pengacuan ini memenuhi keperluan ketiga-tiga ciri kualiti
241
yang dikaji. Bagi kekuatan jasad anum, nisbah S/N yang diperolehi bagi eksperimen
pengesahan adalah 20.69 dB. Manakala bagi ketumpatan jasad anum pula ialah 14.53
dB dan kecacatan jasad anum pula -5.017 dB. Nisbah S/N tersebut kesemuanya masih
berada dalam julat selang keyakinan pada aras keyakinan 90% (α = 0.1).
Jadual 7.30 Eksperimen pengesahan bagi parameter optimum menyeluruh
Kekuatan Jasad Anum:
Prestasi optimum: 21.127 dB Selang keyakinan: ± 0.58 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) Julat: 20.55dB < µ < 21.71 dB
Eksperimen pengesahan (MPa) ULANGAN
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S/N (dB)
10.120 10.769 12.133 11.110 10.483 12.232 11.836 9.625 10.329 10.59667
20.69
Ketumpatan Jasad Anum: Prestasi optimum: 14.501 dB Selang keyakinan: ± 0.093 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: 14.41dB < µ < 14.59 dB Eksperimen pengesahan (g/cm3)
ULANGAN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S/N
(dB) 5.399 5.373 5.305 5.371 5.258 5.310 5.210 5.368 5.320 5.369 14.53 Kecacatan Jasad Anum:
Prestasi optimum: -6.87 dB Selang keyakinan: ± 1.99 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) Julat: -8.86 dB < µ < -4.88 dB
Eksperimen pengesahan ULANGAN
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S/N (dB) 2 2 2 1.5 1.5 2 2 1 2 1.5 -5.017
Jadual 7.31 Nilai tekanan pegangan yang dikenakan bagi setiap ulangan
Ulangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tekanan
Pegangan
(bar)
700 700 900 900 700 700 900 900 1100 1100
242
7.3 KESAN SAIZ PARTIKEL DAN TABURAN PARTIKEL TERHADAP PENGOPTIMUMAN PARAMETER PROSES PENYUNTIKAN BAHAN SUAPAN SS316L PENGATOMAN AIR
Bahagian ini membincangkan mengenai kesan saiz partikel dan taburan partikel
serbuk SS316L pengatoman air terhadap pengoptimuman parameter penyuntikannya.
Penelitian terhadap pengoptimuman parameter tersebut dilakukan dengan
menggunakan kaedah Taguchi. Parameter bagi eksperimen ini adalah seperti yang
telah ditunjukkan oleh Jadual 3.5 dalam Bab 3 sebelum ini.
Analisis dengan menggunakan kaedah Taguchi bagi bahan-bahan suapan ini
ditunjukkan dengan lebih terperinci dalam Lampiran E. Bahagian ini akan hanya
membincangkan mengenai faktor-faktor yang signifikan terhadap ciri kualiti yang
dikaji sahaja. Nilai beban serbuk bagi bahan suapan SS316L pengatoman air bersaiz
halus ialah 62.5% isipadu manakala bagi serbuk kasar pula 63.5% isipadu. Ini
disebabkan oleh nilai beban serbuk kritikal yang amat jauh berbeza di antara serbuk
kasar dan halus. Nilai beban serbuk yang digunakan dalam kajian ini dipertimbangkan
berdasarkan kepada keputusan ujian reologi yang telah dibincangkan dalam Bab 5
sebelum ini.
Selain daripada itu, beban serbuk bagi bahan suapan serbuk dengan taburan
partikel secara bimodal ditetapkan dengan tiga aras bagi beban serbuk yang berbeza
iaitu: 63% isipadu, 63.5% isipadu, dan 64% isipadu. Ini dilakukan bagi tujuan
perbandingan dengan bahan suapan serbuk pengatoman gas yang telah dibincangkan
dalam bahagian sebelum ini.
7.3.1 Kecacatan jasad anum
Nisbah S/N bagi kecacatan jasad anum yang menggunakan bahan suapan serbuk
pengatoman air ini ditunjukkan oleh Jadual 7.32. Sebanyak 27 ulangan eksperimen
berdasarkan kepada tatacara ortogonal L27(3)13 yang sama seperti digunakan dalam
bahagian sebelum ini dilakukan dan kecacatan jasad anum tersebut dinilai berdasarkan
kepada pemberat yang ditunjukkan oleh Jadual 3.6 dalam Bab 3. Nisbah S/N
ditentukan berdasarkan kepada yang terkecil terbaik seperti ditunjukkan oleh
243
persamaan (3.7), sama seperti yang telah dilakukan ke atas jasad anum serbuk
pengatoman gas yang dibincangkan sebelum ini. Nilai min, yang ditunjukkan oleh
Jadual 7.32 merupakan purata bagi nisbah-nisbah S/N tersebut dan ianya merupakan
prestasi keseluruhan purata bagi ulangan-ulangan eksperimen tersebut.
Jadual 7.32 Nisbah S/N bagi kecacatan jasad anum yang dihasilkan serbuk SS316L pengatoman air bersaiz halus, kasar dan bimodal
Ulangan Halus Kasar Bimodal 1 -11.259 -11.990 -14.921 2 -10.864 -9.644 -10.054 3 -8.104 -11.438 -13.838 4 -7.033 -14.104 -13.064 5 -12.504 -8.949 -11.434 6 -11.779 -3.522 -12.912 7 -8.949 -11.584 -12.836 8 -11.259 -9.945 -13.464 9 -8.573 -13.722 -9.567
10 -9.567 -5.152 -11.222 11 -10.000 -10.881 -12.455 12 -13.016 -11.584 -10.000 13 -8.573 -13.064 -15.159 14 -9.644 -9.644 -12.324 15 -10.881 -12.075 -10.569 16 -8.104 -3.522 -9.945 17 -14.257 -11.903 -10.212 18 -14.257 -13.838 -10.846 19 -5.966 -8.949 -8.692 20 -11.779 -10.846 -12.628 21 -10.569 -4.661 -13.357 22 -9.031 -14.680 -9.714 23 -13.683 -7.033 -13.979 24 -13.064 -13.464 -12.958 25 -11.779 -7.033 -11.259 26 -8.573 -3.522 -11.903 27 -3.522 -10.774 -13.357
Min, -10.244 -9.908 -11.951
244
Nilai-nilai S/N yang ditunjukkan oleh Jadual 7.32 digunakan bagi menentukan
jumlah kuasa dua, Sn yang ditunjukkan oleh jadual-jadual ANOVA dalam Jadual 7.33,
Jadual 7.34 dan Jadual 7.35.
Jadual 7.33 Jadual ANOVA bagi kecacatan jasad anum serbuk halus
Faktor Darjah Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua tulen, '
nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
F kritikal pada aras keyakinan 90% (10% signifikan)
A Tekanan Penyuntikan 2 6.516 dikumpulkan
B Suhu Penyuntikan 2 2.852 dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 28.044 21.66287 14.022 4.394836** 2.6682
D Tekanan Pegangan 2 4.202 dikumpulkan
E Kadar penyuntikan 2 20.811 14.42987 10.4055 3.261337± 2.6682
F Tempoh pegangan 2 38.468 32.08687 19.234 6.028403* 2.6682
G Tempoh penyejukan 2 3.135 dikumpulkan
A X B 4 31.792 19.02975 7.948 2.491096± 2.3327 A X C 4 17.829 dikumpulkan B X C 4 16.515 dikumpulkan
Ralat, e 16 51.049 3.190563 Jumlah: 26 170.164
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Jadual 7.33 menunjukkan jadual ANOVA bagi faktor-faktor signifikan yang
meminimumkan kecacatan jasad anum serbuk halus SS316L, pengatoman air.
Perhatikan dalam jadual tersebut bahawa faktor-faktor seperti suhu acuan (C); kadar
penyuntikan (E); tempoh pegangan (F) serta interaksi di antara tekanan penyuntikan
dengan suhu penyuntikan (A × B) adalah signifikan bagi mengurangkan kecacatan
jasad anum ini. Ianya adalah sama seperti ditunjukkan dalam bahagian sebelum ini,
signifikan faktor-faktor tersebut ditentukan berdasarkan kepada nisbah variannya yang
melebihi nilai F kritikal pada aras keyakinan 90% (α = 0.1). Keadaan sebaliknya
berlaku bagi jasad anum serbuk kasar, seperti ditunjukkan oleh Jadual 7.34 di mana
faktor-faktor seperti: tempoh pegangan (F) dan interaksi-interaksi seperti A × B, A ×
C dan B × C didapati signifikan bagi mengurangkan kecacatan jasad anum serbuk
pengatoman air ini.
245
Ini menunjukkan bahawa perubahan saiz partikel serbuk logam akan
memberikan pengaruh kepada faktor-faktor yang signifikan terhadap ciri kualiti yang
dikaji. Bagaimanapun, tempoh pegangan (F), iaitu masa yang dilengahkan sejurus
bahan suapan disuap ke dalam kaviti acuan dan, sebelum ianya disejukkan dalam
acuan didapati penting bagi meminimumkan kecacatan kedua-dua jasad anum serbuk
halus dan kasar. Begitu juga dengan interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan
suhu penyuntikan (A × B) bagi kedua-dua serbuk kasar dan halus didapati signifikan
bagi mengurangkan kecacatan jasad anum ini. Ini menunjukkan sebarang perubahan
terhadap tekanan penyuntikan yang dituruti dengan perubahan suhu penyuntikan akan
mempengaruhi penyudahan permukaan jasad anum tersebut. Bagaimanapun, kedua-
dua Jadual 7.33 dan Jadual 7.34 tidak menunjukkan sebarang signifikan pada faktor-
faktor tunggal A dan B.
Walaubagaimanapun, berdasarkan kepada penilaian aras signifikan faktor-
faktor tersebut, tempoh pegangan (F) didapati lebih signifikan bagi jasad anum serbuk
halus berbanding serbuk kasar. Ini ditunjukkan oleh Jadual 7.33 bahawa tempoh
pegangan bagi mengurangkan kecacatan jasad anum serbuk halus adalah α = 0.025
signifikan berbanding serbuk kasar yang hanya signifikan sebanyak α = 0.05 sahaja.
Manakala, Jadual 7.33 dan Jadual 7.34 menunjukkan interaksi di antara tekanan
penyuntikan dengan suhu penyuntikan (A × B) hanya signifikan sebanyak α = 0.1
sahaja. Tetapi, Jadual 7.34 menunjukkan interaksi di antara suhu penyuntikan dengan
suhu acuan (B × C) berada pada aras signifikan yang tinggi sebanyak α = 0.025 dan
ini menunjukkan sebarang perubahan ke atas suhu penyuntikan hendaklah dituruti
dengan perubahan terhadap suhu acuan bagi menjamin penghasilan jasad anum serbuk
kasar yang bebas daripada sebarang kecacatan. Ini berlaku disebabkan oleh bahan
suapan serbuk kasar mengandungi lebih banyak bahan pengikat berbanding serbuk
halus, oleh itu suhu penyuntikan dan suhu acuan yang sesuai adalah amat penting bagi
membolehkan bahan suapan tersebut mengalir seterusnya memenuhi ruangan kaviti
acuan bagi menghasilkan jasad anum yang bebas daripada sebarang kecacatan. Ini
berbeza dengan bahan suapan serbuk halus (Jadual 7.33) yang saiz partikel serbuknya
lebih halus, berbentuk berligamen dan tidak sekata serta mempunyai luas permukaan
bersentuhan dengan partikel serbuk lain yang lebih luas akan menghasilkan geseran di
antara partikel yang lebih tinggi berbanding serbuk kasar. Oleh itu, sepertimana
246
ditunjukkan oleh Jadual 7.33, empat faktor didapati signifikan bagi mengurangkan
kecacatan jasad anum serbuk halus ini dan tempoh pegangan (F) dan suhu acuan (C)
adalah yang mempunyai aras signifikan yang tinggi sebanyak α = 0.025 dan α = 0.05
masing-masing di samping kadar penyuntikan (E) dan interaksi di antara tekanan
penyuntikan dengan suhu penyuntikan (A × B) yang hanya signifikan sebanyak α =
0.1 masing-masing.
Jadual 7.34 Jadual ANOVA bagi kecacatan jasad anum serbuk kasar
Faktor Darjah Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
F kritikal pada aras keyakinan
90% (α = 0.1)
A Tekanan Penyuntikan 2 11.824 Dikumpulkan
B Suhu Penyuntikan 2 9.055 Dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 9.111 Dikumpulkan
D Tekanan Pegangan 2 7.15 Dikumpulkan
E Kadar penyuntikan 2 13.404 Dikumpulkan
F Tempoh pegangan 2 38.485 28.81 19.2425 3.977778** 2.8068
G Tempoh penyejukan 2 7.506 Dikumpulkan
A X B 4 49.085 29.735 12.27125 2.536693± 2.4801 A X C 4 68.428 49.078 17.107 3.536331** 2.4801 B X C 4 93.476 74.126 23.369 4.830801* 2.4801
Ralat, e 12 58.05 0 4.8375 Jumlah: 26 307.525
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Jadual ANOVA bagi mengurangkan kecacatan jasad anum serbuk ini yang
diadunkan dalam taburan bimodal ditunjukkan oleh Jadual 7.35. Jadual tersebut
menunjukkan hanya tekanan pegangan (E) dan interaksi di antara tekanan penyuntikan
dengan beban serbuk (A × C) menunjukkan aras signifikan yang tinggi sebanyak α =
0.01. Ini berbeza dengan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.4, bagi bahan suapan serbuk
pengatoman gas dalam taburan bimodal yang menunjukkan lebih banyak faktor yang
signifikan bagi mengurangkan kecacatan jasad anum serbuk pengatoman gas dalam
taburan bimodal seperti: A × B (α = 0.01); A × C (α = 0.025); B × C (α = 0.05); C (α =
0.025); D (α = 0.05) dan F (α = 0.01). Perbezaan ini berlaku disebabkan oleh
247
perbezaan bentuk partikel serta taburan saiz partikel kedua-dua jenis serbuk logam
berkenaan. Bagaimanapun, interaksi di antara tekanan penyuntikan dan beban serbuk
(A × C) masih lagi penting bagi kedua-dua bahan suapan tersebut, walaupun ianya
berada pada aras signifikan yang berbeza iaitu α = 0.01 dan α = 0.025 bagi serbuk
pengatoman air dan pengatoman gas masing-masing.
Jadual 7.35 Jadual ANOVA bagi kecacatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
F kritikal pada aras keyakinan
90% (α = 0.1)
A Tekanan Penyuntikan 2 4.8779 Dikumpulkan
B Suhu Penyuntikan 2 4.2542 Dikumpulkan
C Beban Serbuk 2 0.1533 Dikumpulkan
D Suhu Acuan 2 3.0838 Dikumpulkan
E Tekanan Pegangan 2 22.3827 19.86063 11.1914 8.874773‡ 2.5893
F Kadar penyuntikan 2 1.0349 Dikumpulkan
A X B 4 6.4471 Dikumpulkan A X C 4 30.4055 25.36136 7.6014 6.027906‡ 2.2489 B X C 4 2.0225 Dikumpulkan
Ralat, e 20 25.2207 1.261035 Jumlah: 26 78.0089
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Peratusan bagi pengaruh faktor-faktor tersebut untuk meminimumkan
kecacatan jasad anum ini ditunjukkan oleh Rajah 7.9 dan Rajah 7.10 masing-masing.
Nilai sebenar bagi peratusan tersebut ditunjukkan dengan lebih terperinci dalam
Lampiran E. Rajah 7.9 menunjukkan tempoh pegangan (F) mempunyai pengaruh yang
tinggi terhadap kecacatan jasad anum serbuk halus, dan diikuti dengan suhu acuan
(C). Manakala bagi jasad anum serbuk kasar pula, interaksi di antara suhu
penyuntikan dengan suhu acuan (B × C) memberikan sumbangan yang terbesar, dan
diikuti dengan interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan suhu acuan (A × C).
Selanjutnya, rajah tersebut juga menunjukkan bahawa tempoh pegangan (F) dan
interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan suhu penyuntikan (A × B) bagi jasad
anum serbuk halus lebih banyak mempengaruhi kecacatan jasad anum tersebut
248
berbanding bahan suapan serbuk kasar. Bagaimanapun, perbezaan ketara didapati
pada tempoh pegangan (F) di mana, kecacatan bagi jasad anum serbuk halus lebih
banyak dipengaruhi faktor tersebut berbanding jasad anum serbuk kasar.
Rajah 7.9 Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi meminimumkan kecacatan jasad anum serbuk halus dan serbuk kasar
Rajah 7.10 menunjukkan bahawa interaksi di antara tekanan penyuntikan
dengan beban serbuk (A × C) lebih mempengaruhi kecacatan jasad anum serbuk
pengatoman air dalam taburan bimodal berbanding tekanan pegangan (E).
Bagaimanapun dalam rajah tersebut, serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
menunjukkan interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan suhu penyuntikan
mempunyai pengaruh yang besar terhadap kecacatan jasad tersebut, diikuti dengan
interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan beban serbuk.
05
1015202530
Teka
nan
Peny
untik
an
Suhu
Pen
yunt
ikan
Suhu
Acu
an
Teka
nan
Pega
ngan
Kad
ar p
enyu
ntik
an
Tem
poh
pega
ngan
Tem
poh
peny
ejuk
an
Teka
nan
Peny
untik
an ×
…
Suhu
Pen
yunt
ikan
×Su
hu A
cuanPe
ratu
san
Sum
bang
an (%
)
Halus Kasar
249
Rajah 7.10 Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi meminimumkan kecacatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal bagi serbuk pengatoman air dan pengatoman gas
Plot respon bagi faktor tunggal dan interaksi bagi kesemua bahan suapan ini
yang memenuhi ciri kualiti yang dikaji serta parameter yang optimumnya ditunjukkan
dalam Lampiran E. Titik yang teratas merupakan yang optimum. Selain daripada itu,
parameter optimum bagi faktor yang signifikan juga ditunjukkan dalam lampiran
tersebut. Julat bagi prestasi optimum bagi bahan-bahan suapan ini yang memenuhi
keperluan ciri kualiti yang dikaji dalam bahagian ini ditunjukkan oleh Jadual 7.36.
0
5
10
15
20
25
30
35
Teka
nan
Peny
untik
an
Suhu
Pen
yunt
ikan
Beb
an S
erbu
k
Suhu
Acu
an
Teka
nan
Pega
ngan
Kad
ar p
enyu
ntik
an
Teka
nan
Peny
untik
an ×
Beb
an
serb
uk
Teka
nan
Peny
untik
an ×
Suhu
pe
nyun
tikan
Suhu
Pen
yunt
ikan
×B
eban
serb
uk
Pera
tusa
n Su
mba
ngan
(%)
pengatoman air pengatoman gas
250
Jadual 7.36 Julat nisbah S/N bagi prestasi penyuntikan optimum yang meminimumkan kecacatan jasad anum
Serbuk Julat nisbah S/N
Serbuk halus, monomodal -6.28832 dB < µ < -2.30768 dB
Serbuk kasar, monomodal -3.29222 dB < µ <2.551358 dB
Taburan bimodal -9.86849 dB < µ <-7.89611 dB
7.3.2 Ketumpatan jasad anum
Parameter penyuntikan bagi menghasilkan jasad anum dengan ketumpatan
yang maksimum adalah penting bagi memastikan ketumpatan maksimum diperolehi
pada jasad akhir kelak. Jadual 7.37 menunjukkan nisbah S/N bagi ketumpatan jasad
anum tersebut yang dihasilkan dengan serbuk pengatoman air yang bersaiz halus,
kasar dan bimodal. Nisbah S/N ini ditentukan dengan menggunakan persamaan (3.6)
berdasarkan kepada yang terbesar terbaik daripada nilai-nilai ketumpatan jasad anum
yang diperolehi bagi setiap ulangan eksperimen dari tatacara ortogonal yang
digunakan sebelum ini.
251
Jadual 7.37 Nisbah S/N bagi ketumpatan jasad anum yang dihasilkan serbuk SS316L pengatoman air bersaiz halus, kasar dan bimodal
Ulangan Halus Kasar Bimodal 1 14.1573 14.5009 14.4956 2 14.2806 14.4093 14.5808 3 14.2167 14.5928 14.5893 4 14.2725 14.2699 14.4674 5 14.3077 14.5486 14.5885 6 14.3091 14.5846 14.5894 7 14.1953 14.3738 14.5208 8 14.2801 14.5458 14.5777 9 14.1762 14.5881 14.5457
10 14.2134 14.3754 14.4693 11 14.3625 14.5413 14.5217 12 14.2731 14.5174 14.4318 13 14.3514 14.284 14.4846 14 14.4635 14.5219 14.5702 15 14.3154 14.4946 14.5347 16 14.3828 14.4384 14.5438 17 14.2631 14.3883 14.5942 18 14.2720 14.5497 14.5436 19 14.3490 14.7919 14.4997 20 14.3609 14.4684 14.5067 21 14.3666 14.4687 14.5967 22 14.4385 14.171 14.5042 23 14.3419 14.527 14.5943 24 14.2404 14.4637 14.6048 25 14.3145 14.4672 14.5066 26 14.3159 14.5096 14.5619 27 14.2916 14.3133 14.5971
Min, 14.3004 14.4706 14.5415
Jadual ANOVA bagi nisbah S/N ketumpatan jasad anum ditunjukkan oleh
Jadual 7.38, Jadual 7.39 dan Jadual 7.40 masing-masing. Jadual 7.38 menunjukkan
tekanan penyuntikan (A) mempunyai aras signifikan yang tinggi iaitu α = 0.01
berbanding suhu penyuntikan (B) yang hanya signifikan pada aras α = 0.1 sahaja bagi
memaksimumkan ketumpatan jasad anum serbuk halus ini. Ini menunjukkan tekanan
penyuntikan (A) lebih penting bagi memaksimumkan ketumpatan jasad anum serbuk
halus berbanding suhu penyuntikan (B). Keadaan ini berlaku disebabkan oleh saiz
partikel serbuk yang lebih halus serta bentuk partikelnya yang tidak sekata.
252
Jadual 7.38 Jadual ANOVA bagi ketumpatan jasad anum serbuk halus
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah Varian, Fn
F kritikal pada aras keyakinan
90% (α = 0.1)
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.043958 0.0368368 0.021979 6.172836039‡ 2.5613
B Suhu
Penyuntikan 2 0.019293 0.0121718 0.009646 2.709093973± 2.5613 C Suhu Acuan 2 0.014874 dikumpulkan
D Tekanan Pegangan 2 0.010905 dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 0.001711 dikumpulkan
F Tempoh pegangan 2 0.011314 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.002385 dikumpulkan A X B 4 0.011512 dikumpulkan A X C 4 0.011275 dikumpulkan B X C 4 0.014358 dikumpulkan
Ralat, e 22 0.078334 0.003560636 Jumlah: 26 0.141585
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Bagaimanapun, ketumpatan jasad anum serbuk kasar yang ditunjukkan oleh
Jadual 7.39 menunjukkan keputusan yang berbeza berbanding dengan yang
ditunjukkan oleh Jadual 7.38. Jadual tersebut menunjukkan interaksi di antara suhu
penyuntikan dengan suhu acuan (B × C) signifikan pada α = 0.1 terhadap ketumpatan
jasad anum serbuk kasar. Ini bermaksud, kedua-dua faktor tersebut iaitu suhu
penyuntikan dan suhu acuan hendaklah dilaras dengan serentak bagi memudahkan
bahan suapan memasuki kaviti acuan bagi memaksimumkan ketumpatan jasad anum
serbuk kasar. Perbezaan yang ditunjukkan oleh kedua-dua jadual tersebut dipengaruhi
oleh saiz serta bentuk partikel serbuk tersebut. Disebabkan oleh luas permukaan
bersentuhan serbuk halus pengatoman air ini lebih besar berbanding serbuk kasar,
tekanan penyuntikan yang lebih tinggi diperlukan bagi memastikan lebih banyak
serbuk logam dapat ditolak memasuki kaviti acuan (Suri et al. 2005; Gülsoy et al.
2007). Selain daripada itu juga, tekanan penyuntikan yang tinggi akan menghasilkan
tegasan ricih yang tinggi ke atas bahan suapan tersebut dan seterusnya akan
253
mengurangkan kelikatan bahan suapan tersebut (German & Hens 1992; Karatas &
Saritas 2001).
Jadual 7.39 Jadual ANOVA bagi ketumpatan jasad anum serbuk kasar
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua tulen,
'nS
Varian, vn Nisbah Varian, Fn
F kritikal pada aras keyakinan
90% (α = 0.1)
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005586 dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 0.036243 dikumpulkan C Suhu Acuan 2 0.053462 dikumpulkan
D Tekanan Pegangan 2 0.029725 dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 0.043276 dikumpulkan
F Tempoh
pegangan 2 0.016873 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.000348 dikumpulkan
A X B 4 0.028075 dikumpulkan A X C 4 0.062347 dikumpulkan B X C 4 0.122693 0.072523 0.03067325 2.445545147± 2.2193
Ralat, e 22 0.275935 0.0125425 81.80684749 Jumlah: 26 0.398628 100
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Bagi bahan suapan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal pula, Jadual
7.40 menunjukkan bahawa beban serbuk (C) mempunyai aras signifikan yang tinggi
sebanyak α = 0.01, diikuti dengan interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan
beban serbuk (A × C) sebanyak α = 0.025; tekanan penyuntikan (A) serta suhu
penyuntikan (B) sebanyak α = 0.05; dan interaksi di antara tekanan penyuntikan
dengan suhu penyuntikan (A × B) sebanyak α = 0.1. Jadual tersebut menunjukkan
beban serbuk (C) merupakan faktor yang amat penting bagi memaksimumkan
ketumpatan jasad anum yang menggunakan serbuk pengatoman air dalam taburan
bimodal. Bagaimanapun, bagi jasad anum serbuk pengatoman gas dalam taburan yang
sama, Jadual 7.21 menunjukkan hanya tekanan penyuntikan (A) dan suhu acuan (D)
yang signifikan, di mana suhu acuan mempunyai aras signifikan yang tertinggi iaitu
sebanyak α = 0.01 diikuti dengan tekanan penyuntikan yang signifikan pada α = 0.1.
254
Jadual 7.40 Jadual ANOVA bagi ketumpatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah Varian, Fn
F kritikal pada aras keyakinan
90% (α = 0.1)
A
Tekanan
Penyuntikan 2 0.005399 0.0042286 0.0026995 4.612952837**
2.8068
B Suhu
Penyuntikan 2 0.005677 0.0045066 0.0028385 4.850478469** 2.8068
C Beban Serbuk 2 0.024487 0.0233166 0.0122435 20.92190704‡
2.8068
D Suhu Acuan 2 0.000581 Dikumpulkan
E Tekanan Pegangan 2 0.000763 Dikumpulkan
F Kadar
penyuntikan 2 0.002217 Dikumpulkan A X B 4 0.007591 0.0052502 0.00189775 3.242908407± 2.4801 A X C 4 0.010927 0.0085862 0.00273175 4.668062201* 2.4801 B X C 4 0.003221 Dikumpulkan
Ralat, e 12 0.007022 0.000585167 Jumlah: 26 0.061103
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Rajah 7.11 menunjukkan pengaruh faktor-faktor yang signifikan terhadap
ketumpatan jasad anum serbuk halus dan kasar. Tekanan penyuntikan (A) adalah amat
mempengaruhi ketumpatan jasad anum serbuk halus, manakala interaksi di antara
suhu penyuntikan dengan suhu acuan (B ×C) juga menunjukkan pengaruhnya.
Sebarang peningkatan tekanan penyuntikan (A) semasa proses penyuntikan bahan
suapan serbuk halus pengatoman air yang ditunjukkan oleh Rajah 7.11 akan
meningkatkan ketumpatan jasad anum yang dihasilkan. Ini berlaku disebabkan oleh
kelikatan bahan suapan tersebut berkurangan apabila tekanan penyuntikan
ditingkatkan. Kelikatan bahan suapan ini berkurangan apabila tekanan penyuntikan
ditingkatkan disebabkan oleh peningkatan tegasan ricih pada bahan suapan tersebut
dan ianya memudahkan lebih banyak serbuk logam memasuki kaviti acuan bagi
membentuk jasad anum. Selain daripada itu, peningkatan suhu penyuntikan (B) juga
membantu untuk mengurangkan kelikatan bahan suapan serbuk halus tersebut.
Keadaan yang sama juga berlaku ke atas jasad anum serbuk kasar di mana,
perubahan ke atas suhu penyuntikan bersama-sama dengan suhu acuan akan
255
mempengaruhi ketumpatan jasad anum tersebut. Ini ditunjukkan oleh Rajah 7.11 yang
menunjukkan interaksi di antara suhu penyuntikan dengan suhu acuan (B × C)
mempengaruhi ketumpatan jasad anum serbuk kasar ini. Tekanan penyuntikan tidak
lagi merupakan faktor yang penting bagi kes serbuk kasar ini disebabkan oleh bahan
suapan serbuk kasar ini sememangnya mengandungi lebih banyak bahan pengikat
berbanding bahan suapan serbuk kasar, oleh itu peningkatan tegasan ricih bagi
mengurangkan kelikatan bahan suapan tidak lagi signifikan. Ianya memadai sekadar
suhu penyuntikan dan suhu acuan ditingkatkan bagi memudahkan serbuk kasar
tersebut memasuki kaviti acuan bersama-sama dengan bahan pengikat.
Rajah 7.11 Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi memaksimumkan ketumpatan jasad anum serbuk halus dan serbuk kasar
Selanjutnya, Rajah 7.12 menunjukkan beban serbuk (C) mempunyai pengaruh
yang terbesar ke atas ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan
bimodal. Ini menunjukkan sebarang penambahan ke atas beban serbuk bahan suapan
serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal akan meningkatkan ketumpatan jasad
anum tersebut. Bagaimanapun, faktor-faktor lain seperti tekanan penyuntikan (A),
suhu penyuntikan (B) serta interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan suhu
penyuntikan (A × B), dan interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan beban
0
5
10
15
20
25
30
Teka
nan
Peny
untik
an
Suhu
Pen
yunt
ikan
Suhu
Acu
an
Teka
nan
Pega
ngan
Kad
ar p
enyu
ntik
an
Tem
poh
pega
ngan
Tem
poh
peny
ejuk
an
Suhu
Pen
yunt
ikan
×Su
hu
Acu
an
Pera
tusa
n Su
mba
ngan
(%)
Halus Kasar
256
serbuk (A × C) mempengaruhi ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam
taburan bimodal ini.
Keadaan sebaliknya pula ditunjukkan oleh Rajah 7.12 bagi ketumpatan jasad
anum serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal, suhu acuan (D) didapati lebih
mempengaruhi berbanding tekanan penyuntikan (A). Selain daripada itu, Rajah 7.12
menunjukkan tekanan penyuntikan (A) mempunyai pengaruh yang sama terhadap
kedua-dua jenis serbuk berkenaan.
Rajah 7.12 Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi memaksimumkan ketumpatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal bagi serbuk pengatoman air dan pengatoman gas
Plot respon bagi faktor tunggal dan interaksi bagi bahan-bahan suapan ini yang
memaksimumkan ketumpatan jasad anum ini serta parameter optimumnya
ditunjukkan dalam Lampiran E. Titik yang paling tinggi dalam plot respon tersebut
merupakan yang optimum. Julat prestasi optimum bagi bahan-bahan suapan ini yang
dapat menghasilkan jasad anum yang mempunyai ketumpatan yang terbaik
ditunjukkan oleh Jadual 7.41.
05
1015202530354045
Teka
nan
Peny
untik
an
Suhu
Pen
yunt
ikan
Beb
an S
erbu
k
Suhu
Acu
an
Teka
nan
Pega
ngan
Kad
ar p
enyu
ntik
an
Teka
nan
Peny
untik
an ×
Suhu
Pen
yunt
ikan
Teka
nan
Peny
untik
an ×
Beb
an se
rbuk
Pera
tusa
n Su
mba
ngan
(%)
pengatoman air pengatoman gas
257
Jadual 7.41 Julat nisbah S/N bagi prestasi penyuntikan optimum yang memaksimumkan kekuatan jasad anum
Serbuk Julat nisbah S/N
Serbuk halus, monomodal 14.3152 dB < µ < 14.4033 dB
Serbuk kasar, monomodal 14.4733 dB < µ < 14.6389 dB
Taburan bimodal 14.5750 dB < µ <14.6189 dB
7.3.3 Kekuatan jasad anum
Selain daripada meminimumkan kecacatan dan memaksimumkan ketumpatan jasad
anum, aspek kekuatan jasad anum juga perlu dipertimbangkan. Selain dari untuk
memudahkan proses pemindahan jasad anum tersebut untuk proses-proses seterusnya
seperti proses penyahikatan dan pensinteran, kekuatan jasad anum diperlukan untuk
memudahkan jasad anum tersebut dikeluarkan daripada kaviti acuan. Kekuatan jasad
anum ini sebenarnya bergantung kepada kandungan bahan pengikat dan keadaan
padatan serbuk logam yang berada di dalam jasad anum berkenaan. Aspek sifat
partikel serbuk logam seperti kekasaran permukaan, luas permukaan partikel yang
bersentuhan dan bentuk partikel serbuk logam berkenaan akan menambahkan lagi
daya ikatan mekanikal bahan pengikat dengan serbuk logam tersebut serta ianya juga
menambahkan tautan mekanikal di antara partikel-partikel serbuk logam tersebut bagi
mengekalkan bentuk jasad anum tersebut (German & Hens 1992; Karatas & Saritas
2001).
Nisbah S/N bagi kekuatan jasad anum yang dihasilkan oleh bahan-bahan
suapan ini ditunjukkan oleh Jadual 7.42. Nisbah S/N yang terbesar terbaik seperti
ditunjukkan oleh persamaan (3.6) digunakan bagi menentukan nisbah S/N tersebut.
258
Jadual 7.42 Nisbah S/N bagi kekuatan jasad anum yang dihasilkan serbuk SS316L pengatoman air bersaiz halus, kasar dan bimodal
Ulangan Halus Kasar Bimodal 1 21.6617 20.6602 19.8798 2 23.2855 20.146 20.4635 3 20.9478 21.1671 20.5216 4 22.9832 20.9697 20.7681 5 20.5192 21.0068 20.2476 6 20.3037 19.4949 21.2047 7 20.9105 20.7957 21.3197 8 22.0559 20.9361 20.6683 9 20.3075 19.7155 22.0904
10 21.315 21.7105 21.8623 11 22.1808 21.2065 19.6596 12 20.2897 20.9957 20.3745 13 21.4647 20.0221 20.577 14 22.465 20.821 20.4438 15 21.2808 21.0724 21.3234 16 21.4571 20.0599 21.2549 17 20.6488 20.8502 20.7582 18 21.2133 20.736 20.5825 19 23.6618 20.524 21.2629 20 21.8463 20.7397 21.2451 21 20.5012 20.3397 21.2554 22 21.6943 19.8466 21.1597 23 22.5116 20.1889 20.8092 24 19.9476 20.4426 21.031 25 21.9061 20.0407 20.7874 26 21.3183 20.2772 20.3824 27 21.066 20.4224 20.5958
Min, 21.47198 20.56252 20.8344
Jadual ANOVA bagi nisbah S/N kekuatan jasad anum serbuk halus ini
ditunjukkan oleh Jadual 7.43. Jadual tersebut menunjukkan suhu acuan (C) dan
tempoh pegangan (F) adalah signifikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk halus
ini. Kedua-dua faktor tersebut didapati menunjukkan aras signifikan yang tinggi iaitu
α = 0.01 bagi setiap faktor. Aras signifikan ini boleh dikatakan tinggi berbanding
dengan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.33 bagi kecacatan jasad anum serbuk yang
sama. Jadual 7.33 menunjukkan suhu acuan (C) hanya signifikan pada α = 0.05 sahaja
259
manakala tempoh pegangan (F) pula signifikan pada aras hanya sebanyak α = 0.025
sahaja.
Jadual 7.43 Jadual ANOVA bagi kekuatan jasad anum serbuk halus
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn
Nisbah Varian, Fn
F kritikal pada aras keyakinan 90% (α =
0.1)
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.2663 Dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 1.2845 Dikumpulkan C Suhu Acuan 2 9.1054 8.252355 4.5527 10.67399‡ 2.5613
D Tekanan Pegangan 2 0.3963
Dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 1.723 Dikumpulkan
F Tempoh
pegangan 2 5.0799 4.226855 2.53995 5.955017‡ 2.5613
G Tempoh
penyejukan 2 0.9184 Dikumpulkan
A X B 4 1.3555 Dikumpulkan A X C 4 1.6689 Dikumpulkan B X C 4 1.7706 Dikumpulkan
Ralat, e 22 9.3835 0.426523 Jumlah: 26 23.5689
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Bagi kekuatan jasad anum serbuk kasar pula, Jadual 7.44 menunjukkan
tekanan penyuntikan (A), kadar penyuntikan (E) dan tempoh penyejukan (G) adalah
signifikan walaupun pada aras yang rendah iaitu sebanyak α = 0.1 sahaja. Faktor-
faktor yang signifikan bagi kekuatan jasad anum serbuk kasar ini didapati berbeza
berbanding dengan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.43 bagi kekuatan serbuk halus.
260
Jadual 7.44 Jadual ANOVA bagi kekuatan jasad anum serbuk kasar
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa Dua
tulen, 'nS
Varian, vn
Nisbah Varian, Fn
F kritikal pada aras keyakinan 90% (α =
0.1)
A Tekanan
Penyuntikan 2 1.20742 0.84534 0.60371 3.334705± 2.5893
B Suhu
Penyuntikan 2 0.98151 Dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 0.2085 Dikumpulkan
D Tekanan Pegangan 2 0.2694
Dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 1.08862 0.72654 0.54431 3.006598± 2.5893
F Tempoh pegangan 2 0.37243 Dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 1.07312 0.71104 0.53656 2.963789± 2.5893 A X B 4 0.33048 Dikumpulkan A X C 4 0.9808 Dikumpulkan B X C 4 0.47765 Dikumpulkan
Ralat, e 20 3.62077 0.181039 Jumlah: 26 6.98993
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Jadual 7.45 pula menunjukkan jadual ANOVA bagi kekuatan jasad anum yang
dihasilkan dengan menggunakan serbuk SS316L pengatoman air dalam taburan
bimodal. Jadual tersebut menunjukkan beban serbuk (C); suhu acuan (D); dan
interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan suhu penyuntikan (A × B) mempunyai
aras signifikan yang tinggi (α = 0.01). Manakala, faktor-faktor yang lain seperti
interaksi di antara tekanan penyuntikan dengan suhu acuan (A × C); dan tekanan
pegangan (E) didapati signifikan pada α = 0.025 dan α = 0.05 masing-masing.
Keadaan yang berbeza ditunjukkan oleh Jadual 7.12 bagi ANOVA kekuatan jasad
anum serbuk SS316L pengatoman gas dalam taburan yang sama. Jadual tersebut
menunjukkan hanya beban serbuk (C); suhu acuan (D); dan kadar penyuntikan (F)
sahaja yang signifikan, manakala suhu acuan (D) menunjukkan aras signifikan yang
tertinggi (α = 0.01) diikuti dengan beban serbuk (C) sebanyak α = 0.05 dan kadar
penyuntikan (F) sebanyak α = 0.1.
Aras signifikan beban serbuk (C) bagi kekuatan jasad serbuk pengatoman air
dalam taburan bimodal yang ditunjukkan oleh Jadual 7.45 ini didapati lebih tinggi
261
berbanding dengan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.12 bagi jasad anum serbuk
pengatoman gas iaitu α = 0.01 dan α = 0.05 masing-masing. Bagaimanapun, suhu
acuan (D) pula menunjukkan aras signifikan pada aras yang sama bagi kedua-dua
jenis serbuk tersebut.
Jadual 7.45 Jadual ANOVA bagi kekuatan jasad anum serbuk dalam taburan bimodal
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
Dua tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah Varian,
Fn
F kritikal pada aras keyakinan
90% (α = 0.1)
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.17916 Dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 0.20423 Dikumpulkan
C Beban Serbuk 2 1.33733 1.177437 0.668665 8.363888‡ 2.8068
D Suhu Acuan 2 1.21963 1.059737 0.609815 7.627773‡ 2.8068
E Tekanan Pegangan 2 0.7765 0.616607 0.38825 4.856363** 2.8068
F Kadar
penyuntikan 2 0.22689 Dikumpulkan A X B 4 2.29208 1.972293 0.57302 7.167528‡ 2.4801 A X C 4 1.1788 0.859013 0.2947 3.686207* 2.4801 B X C 4 0.32164 Dikumpulkan
Ralat, e 12 0.95936 0.079947 Jumlah: 26 7.76369
Aras signifikan, α: ‡: 0.01; *: 0.025; **: 0.05; ±: 0.1
Rajah 7.13 menunjukkan peratusan pengaruh faktor-faktor yang signifikan
terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz kasar dan halus. Rajah
tersebut menunjukkan suhu acuan mempunyai pengaruh yang tinggi terhadap
kekuatan jasad anum serbuk halus diikuti dengan tempoh pegangan. Suhu acuan yang
mendominasi kekuatan jasad anum serbuk halus pengatoman air ini adalah sama
seperti ditunjukkan oleh bahagian 7.2.2 dan bahagian 7.2.3 sebelum ini. Selain itu
juga ianya juga seiring dengan dapatan kajian oleh Berginc et al. (2006a) terhadap
pengekalan dimensi jasad anum. Ini disebabkan oleh suhu acuan yang sesuai
diperlukan untuk mengawal suhu bahan suapan semasa ianya ditolak masuk ke dalam
kaviti acuan agar pembekuan pra-matang bahan suapan tidak berlaku (German &
Bose 1997; Murtadhahadi 2006).
262
Rajah 7.13 Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi memaksimumkan kekuatan
jasad anum serbuk halus dan serbuk kasar
Rajah 7.14 Peratusan Pengaruh Faktor yang dikaji bagi memaksimumkan kekuatan
jasad anum serbuk dalam taburan bimodal bagi serbuk pengatoman air dan pengatoman gas Rajah 7.14 pula menunjukkan peratusan pengaruh bagi faktor-faktor yang
signifikan terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air serta pengatoman gas
05
10152025303540
Teka
nan
Peny
untik
an
Suhu
Pen
yunt
ikan
Suhu
Acu
an
Teka
nan
Pega
ngan
Kad
ar p
enyu
ntik
an
Tem
poh
pega
ngan
Tem
poh
peny
ejuk
anPera
tusa
n Su
mba
ngan
(%)
Halus Kasar
0
10
20
30
40
50
60
Teka
nan
Peny
untik
an
Suhu
Pen
yunt
ikan
Beb
an S
erbu
k
Suhu
Acu
an
Teka
nan
Pega
ngan
Kad
ar p
enyu
ntik
an
Teka
nan
Peny
untik
an ×
Suhu
Pen
yunt
ikan
Teka
nan
Peny
untik
an ×
Beb
an se
rbuk
Pera
tusa
n Su
mba
ngan
(%)
pengatoman air pengatoman gas
263
dalam taburan bimodal. Rajah tersebut menunjukkan interaksi di antara tekanan
penyuntikan dengan suhu penyuntikan (A × B) mempunyai pengaruh yang paling
tinggi terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal,
diikuti dengan beban serbuk (C), suhu acuan (D), dan seterusnya interaksi di antara
tekanan penyuntikan dengan beban serbuk (A × C) dan tekanan pegangan (E).
Bagaimanapun, bagi jasad anum serbuk pengatoman gas dalam taburan yang sama,
Rajah 7.14 menunjukkan suhu acuan (D) memberikan sumbangan yang paling besar
terhadap kekuatan jasad anum serbuk pengatoman gas ini, diikuti dengan beban
serbuk (C) dan kadar penyuntikan (F). Rajah 7.14 juga menunjukkan bahawa suhu
acuan (D) didapati lebih mempengaruhi kekuatan jasad anum serbuk pengatoman gas
dalam taburan bimodal berbanding serbuk pengatoman air. Bagaimanapun bagi serbuk
pengatoman air, beban serbuk (C) didapati lebih berpengaruh terhadap kekuatan jasad
anum serbuk bimodal ini.
Kekuatan jasad anum ini, selain disumbangkan oleh bahan pengikat yang
mengikat serbuk logam tersebut dalam matriknya, ianya juga disumbangkan oleh
geseran di antara partikel serbuk tersebut (German & Bose 1997). Geseran di antara
partikel serbuk tersebut disumbangkan oleh bentuk partikel dan luas permukaan
partikel yang bersentuhan dengan partikel di sebelahnya. Ini ditunjukkan oleh Rajah
7.14 yang menunjukkan beban serbuk (C) bagi serbuk pengatoman air dalam taburan
bimodal ini didapati lebih mempengaruhi kekuatan jasad anum ini berbanding serbuk
pengatoman gas. Selain daripada kekasaran permukaan partikel, bentuk partikel
serbuk pengatoman air yang berligamen dan tidak sekata itu juga banyak
mempengaruhi kekuatan jasad anum tersebut, apatah lagi apabila beban serbuknya
ditingkatkan.
Jadual 7.46 Julat nisbah S/N bagi prestasi penyuntikan optimum yang memaksimumkan kekuatan jasad anum
Serbuk Julat nisbah S/N
Serbuk halus, monomodal 21.93143 dB < µ < 22.89662 dB
Serbuk kasar, monomodal 21.0179 dB < µ < 21.76521 dB
Taburan bimodal 21.66065 dB < µ <22.30395 dB
264
Plot respon bagi bahan-bahan suapan yang memaksimumkan kekuatan jasad
anum ini serta parameter optimumnya ditunjukkan dalam Lampiran E. Titik yang
teratas dalam plot respon tersebut adalah yang optimum. Julat prestasi optimum bagi
bahan-bahan suapan ini yang dapat menghasilkan jasad anum yang mempunyai
kekuatan yang terbaik ditunjukkan oleh Jadual 7.46.
7.4 PENGOPTIMUMAN PARAMETER PENYUNTIKAN MENYELURUH JASAD ANUM SERBUK PENGATOMAN AIR
Bahagian ini akan membincangkan mengenai pengoptimuman parameter penyuntikan
secara menyeluruh yang memenuhi keperluan ketiga-tiga ciri kualiti iaitu kecacatan
jasad anum yang minimum dan kekuatan serta ketumpatan jasad anum yang
maksimum. Pengoptimuman secara menyeluruh seperti ini penting kerana proses
pembuatan komersial memerlukan hanya satu sahaja parameter optimum yang
memenuhi kesemua ciri-ciri kualiti yang penting (Park 1996). Ini kerana hanya satu
parameter proses sahaja yang akan dilaras pada mesin penyuntikan bagi menghasilkan
jasad anum yang menggunakan bahan suapan yang sama.
Purata nisbah S/N bagi faktor-faktor yang signifikan bagi setiap ciri-ciri kualiti
yang dikaji ditunjukkan dengan lebih terperinci dalam Lampiran E. Bahagian atas
jadual yang ditunjukkan oleh lampiran tersebut menunjukkan faktor-faktor yang
signifikan bagi setiap ciri kualiti beserta dengan aras signifikannya masing-masing.
Selanjutnya, nisbah S/N bagi setiap faktor dibandingkan dan nisbah S/N yang paling
tinggi dipilih sebagai yang aras yang optimum.
265
7.4.1 Faktor-faktor yang signifikan terhadap ciri-ciri kualiti
Ringkasan bagi faktor yang signifikan serta memenuhi keperluan parameter yang
optimum secara menyeluruh ditunjukkan oleh Jadual 7.47. Bahagian-bahagian kosong
dalam Jadual 7.47 menunjukkan faktor tersebut tidak signifikan. Bagaimanapun,
parameter optimum yang melibatkan faktor-faktor yang berinteraksi akan
dibandingkan dengan aras signifikan di antara faktor tunggal dengan faktor yang
berinteraksi. Faktor tersebut yang mempunyai aras signifikan yang lebih tinggi
(mempunyai peratusan signifikan yang rendah) akan dipertimbangkan sebagai yang
optimum.
Jadual 7.47 Aras signifikan faktor-faktor yang signifikan terhadap keseluruhan ciri kualiti yang dioptimumkan bagi jasad anum pengatoman air
a) Taburan saiz partikel secara monomodal
Teka
nan
Peny
untik
an,
A
Suhu
Pe
nyun
tikan
, B
Suhu
Acu
an,
C
Teka
nan
Pega
ngan
, D
Kad
ar
peny
untik
an,
E Tem
poh
pega
ngan
, F
Tem
poh
peny
ejuk
an,
G
A ×
B
A ×
C
B ×
C
Ara
s sig
nifik
an, α
Ser
bu
k H
alu
s
0.025 0.1 0.01 0.1 0.01 0.1
Ser
bu
k K
asar
0.1 0.1 0.025 0.1 0.1 0.05 0.025
b) Taburan saiz partikel secara bimodal
Teka
nan
Peny
untik
an,
A
Suhu
Pe
nyun
tikan
, B
Beb
an
serb
uk, C
Suhu
Acu
an,
D
Teka
nan
Pega
ngan
, E
Kad
ar
peny
untik
an,
F Tem
poh
pega
ngan
, G
A ×
B
A ×
C
B ×
C
Ara
s si
gnifi
kan,
α 0.05 0.05 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Jadual 7.47 menunjukkan suhu acuan (C) mempunyai aras signifikan yang
tinggi (α = 0.01) terhadap jasad anum serbuk halus dan jasad anum bimodal. Begitu
266
juga dengan tekanan pegangan (D) dan kadar penyuntikan (E) yang juga menunjukkan
aras signifikan yang tinggi (α = 0.01) bagi jasad anum bimodal. Bagaimanapun,
tempoh pegangan (F) signifikan sebanyak α = 0.01 bagi jasad anum serbuk halus.
Jadual tersebut menunjukkan tekanan penyuntikan (A), kadar penyuntikan (E),
tempoh pegangan (F) dan tempoh penyejukan (G) adalah signifikan bagi jasad anum
serbuk kasar, di samping interaksi faktor-faktor seperti A × B, A × C dan B × C juga
signifikan dengan aras signifikan di antara α = 0.025 hingga α = 0.1.
7.4.2 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk halus
Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk halus ditunjukkan oleh
Jadual 7.48. Faktor D dan G tidak signifikan bagi ciri-ciri kualiti jasad anum ini
disebabkan aras signifikannya yang melebihi α = 0.1 dan dengan itu, faktor ini tidak
memberikan sebarang pengaruh terhadap ciri kualiti jasad anum tersebut.
Jadual 7.48 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz halus
Faktor Aras Parameter
Tekanan Penyuntikan A 2 750 bar
Suhu Penyuntikan B 1 155°C
Suhu Acuan C 0 50°C
Tekanan Pegangan D Tidak signifikan
Kadar penyuntikan E 1 10 ccm/s
Masa Pegangan F 2 15 s
Masa Penyejukan G Tidak signifikan
267
Jadual 7.49 Prestasi optimum menyeluruh yang memenuhi keperluan ciri kualiti jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz halus beserta keputusan eksperimen pengesahan
Kekuatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: 22.7966 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.482594 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: 22.31401 dB < µ < 23.27919 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3
Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang
10
S/N (dB)
13.480 13.828 15.887 14.393 14.068 13.988 11.921 14.110 15.253 14.190 22.924
Kecacatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: -4.27224 dB
Jeda Keyakinan: ± 1.990318 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: -6.26256 dB < µ < -2.28192 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3
Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang
10
S/N (dB)
2 2 2 1.5 1.5 1 2 2 2 2 - 5.017
Ketumpatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: 14.3943 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.04491 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: 14.34939 dB < µ < 14.43921 dB
Eksperimen Pengesahan (g/cm3)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang
10
S/N (dB)
5.260 5.258 5.269 5.135 5.342 5.248 5.242 5.277 5.256 5.258 14.407
268
Prestasi optimum bagi jasad anum serbuk ini ditunjukkan oleh Jadual 7.49.
Nilai prestasi optimum ini ditentukan dengan kaedah yang sama seperti ditunjukkan
dalam bahagian sebelum ini, di mana ianya ditentukan berdasarkan parameter
optimum yang ditunjukkan oleh Jadual 7.48 di atas. Perhatikan bahawa kesemua
eksperimen pengesahan menunjukkan nisbah S/N yang diperolehi berada dalam julat
prestasi optimum yang ditunjukkan Jadual 7.49 dan ini mengesahkan parameter yang
ditunjukkan oleh Jadual 7.48, merupakan parameter optimum yang memenuhi
keperluan ketiga-tiga ciri kualiti jasad anum yang dibincangkan dalam bab ini.
7.4.3 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk kasar
Jadual 7.50 menunjukkan parameter penyuntikan optimum bagi menghasilkan jasad
anum serbuk kasar. Jadual tersebut menunjukkan faktor-faktor seperti tekanan
penyuntikan (A), suhu acuan (C) dan kadar penyuntikan (E) berada pada aras yang
sama dengan yang dihasilkan oleh serbuk pengatoman air bersaiz halus (Jadual 7.48).
Tekanan penyuntikan (A) yang lebih tinggi diperlukan bagi menyuntik bahan
suapan serbuk pengatoman air ini ke dalam kaviti acuan berbanding dengan serbuk
pengatoman gas yang memerlukan tekanan penyuntikan yang lebih rendah berbanding
serbuk pengatoman air. Bagaimanapun, Jadual 7.50 menunjukkan bahawa serbuk
pengatoman air yang kasar memerlukan suhu penyuntikan (B) yang lebih tinggi
berbanding serbuk halus. Ini disebabkan oleh serbuk halus mengalami ricihan yang
lebih tinggi disebabkan oleh geseran permukaan partikel serbuk halus, menyebabkan
suhu penyuntikan yang terlalu tinggi tidak lagi diperlukan untuk menurunkan
kelikatan bahan suapannya semasa proses penyuntikan.
Keputusan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.50 dan Jadual 7.48 menunjukkan
bahawa suhu acuan yang terlalu tinggi tidak diperlukan bagi mencapai ciri-ciri kualiti
yang dikehendaki bagi jasad anum ini. Ini boleh dilihat dalam jadual tersebut bahawa
suhu serendah 50°C (aras 0) sudah memadai. Selain daripada itu, kedua-dua jadual
parameter optimum menyeluruh bagi serbuk halus dan serbuk kasar menunjukkan
tekanan pegangan (D) tidak signifikan, tetapi keadaan sebaliknya ditunjukkan pada
masa pegangan (F). Jadual 7.50 menunjukkan bahawa masa pegangan (F) bagi jasad
269
anum serbuk kasar adalah lebih singkat berbanding serbuk halus. Alasan mengapa
keadaan ini berlaku tidak diteliti oleh kajian ini. Jadual tersebut juga menunjukkan
bahawa masa penyejukan (G) bagi jasad anum serbuk kasar ini yang optimum ialah
dalam masa 2 saat, manakala faktor ini tidak signifikan bagi jasad anum serbuk halus.
Ini disebabkan oleh suhu penyuntikan (B) jasad anum serbuk kasar yang lebih tinggi
berbanding serbuk halus.
Jadual 7.50 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz kasar
Faktor Aras Parameter
Tekanan Penyuntikan A 2 750 bar
Suhu Penyuntikan B 2 160°C
Suhu Acuan C 0 50°C
Tekanan Pegangan D Tidak signifikan
Kadar penyuntikan E 1 10 ccm/s
Masa Pegangan F 1 10 s
Masa Penyejukan G 0 2 s
Jadual 7.51 menunjukkan prestasi optimum menyeluruh bagi ketiga-tiga ciri
kualiti yang dikaji untuk jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz kasar ini. Nilai
prestasi optimum menyeluruh ini ditentukan berdasarkan kepada faktor-faktor yang
signifikan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.47. Seterusnya, Jadual 7.51 mengesahkan
parameter optimum yang ditunjukkan oleh Jadual 7.50 berada dalam julat prestasi
optimum dan parameter optimum dalam Jadual 7.51 dapat memenuhi keperluan
ketiga-tiga ciri kualiti jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz kasar ini.
270
Jadual 7.51 Prestasi optimum menyeluruh yang memenuhi keperluan ciri kualiti jasad anum serbuk pengatoman air bersaiz kasar beserta keputusan eksperimen pengesahan
Kekuatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: 19.48318 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.373658 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: 19.10952 dB < µ < 19.85684 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3
Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang
10
S/N (dB)
10.594 9.469 10.742 9.581 9.162 9.001 10.668 9.025 10.952 9.791 19.842
Kecacatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: -0.31748 dB
Jeda Keyakinan: ± 2.2921788 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: -3.23927 dB < µ < 2.604308 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3
Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang
10
S/N (dB)
1 1.5 2 1 1 1 1 1.5 1.5 1 - 2.240
Ketumpatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: 14.4398 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.0758 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: 14.364 dB < µ < 14.5156 dB
Eksperimen Pengesahan (g/cm3)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang
10
S/N (dB)
5.267 5.263 5.173 5.247 5.208 5.223 5.226 5.219 5.223 5.223 14.365
271
7.4.4 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum dalam taburan serbuk secara bimodal
Jadual 7.52 menunjukkan tekanan penyuntikan (A) dan suhu penyuntikan (B) yang
optimum bagi menyuntikan jasad anum ini yang memenuhi keperluan ketiga-tiga ciri
kualiti jasad anum ini adalah lebih rendah berbanding jasad anum serbuk pengatoman
air bersaiz kasar dan halus. Ini disebabkan oleh serbuk pengatoman air dalam taburan
bimodal ini dapat menyimpan bahan pengikat di celah-celah partikel serbuknya di
samping kehadiran serbuk halus dalam matrik serbuk kasar, menjadikan serbuk halus
tersebut bertindak seperti galas yang dapat mengurangkan kelikatan bahan suapan
serbuk bimodal ini. Selain daripada itu, Jadual 7.52 menunjukkan beban serbuk
optimum bagi bahan suapan bimodal ini juga didapati lebih tinggi berbanding bahan
suapan serbuk pengatoman air bersaiz kasar (63.5% isipadu) dan halus (62.5%
isipadu). Malahan beban serbuk optimum yang ditunjukkan oleh Jadual 7.52 adalah
sama dengan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.29 bagi serbuk pengatoman gas dalam
taburan partikel yang sama. Bagaimanapun, disebabkan oleh bentuk partikel serbuk
ini yang tidak sekata, suhu acuan yang lebih tinggi iaitu sebanyak 60 °C diperlukan
dan ianya adalah lebih tinggi berbanding bahan-bahan suapan lain yang digunakan
dalam kajian ini. Oleh itu, untuk mengelak daripada jasad anum yang dikeluarkan
daripada acuan ini lembut (disebabkan oleh suhu acuan yang tinggi, menghampiri
suhu lebur PEG) maka tekanan pegangan (E) sebanyak 1000 bar diperlukan bagi
menambahkan lagi padatan jasad anum ini.
272
Jadual 7.52 Parameter optimum menyeluruh bagi jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
Faktor Aras Parameter
Tekanan Penyuntikan A 1 650 bar
Suhu Penyuntikan B 0 150°C
Beban Serbuk C 2 64% isipadu
Suhu Acuan D 2 60oC
Tekanan Pegangan E 1 1000 bar
Kadar penyuntikan F Tidak signifikan
Masa Pegangan G Tidak signifikan
Jadual 7.53 menunjukkan prestasi optimum menyeluruh bagi bahan suapan
serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal. Nilai prestasi optimum menyeluruh ini
ditentukan berdasarkan kepada faktor-faktor yang signifikan yang ditunjukkan oleh
Jadual 7.47 dan sama seperti dilakukan ke atas jasad-jasad anum serbuk pengatoman
air sebelum ini di mana keputusan yang ditunjukkan oleh Jadual 7.53 mengesahkan
parameter optimum yang ditunjukkan oleh Jadual 7.52 berada dalam julat prestasi
optimum dan parameter optimum dalam Jadual 7.53 dapat memenuhi keperluan
ketiga-tiga ciri kualiti jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal ini.
273
Jadual 7.53 Prestasi optimum menyeluruh yang memenuhi keperluan ciri kualiti jasad anum serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal beserta keputusan eksperimen pengesahan
Kekuatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: 21.0961dB
Jeda Keyakinan: ± 0.375611 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: 20.72049 dB < µ < 21.47171 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3
Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang
10
S/N (dB)
12.084 11.367 11.188 12.125 12.277 12.079 12.226 12.197 11.294 11.028 21.406
Kecacatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: -7.99537 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.986189 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: -8.98156 dB < µ < -7.00918 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3
Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang
10
S/N (dB)
2 1 2 1.5 3.5 3 2 1 1 1.5 -6.101
Ketumpatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: 14.4751 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.0321 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat: 14.443 dB < µ < 14.5072 dB
Eksperimen Pengesahan (g/cm3)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang
10
S/N (dB)
5.362 5.296 5.321 5.325 5.261 5.302 5.296 5.286 5.295 5.292 14.491
274
7.5 KESIMPULAN
Pengoptimuman parameter proses penyuntikan dengan kaedah rakabentuk eksperimen
Taguchi telah dibincangkan dalam bab ini. Perbincangan bagi keputusan yang telah
dilakukan mendapati tidak semua faktor penyuntikan signifikan terhadap ciri kualiti
yang dikaji. Ini berdasarkan kepada ANOVA yang dilakukan mendapati bahawa
nisbah varian bagi faktor-faktor berkenaan adalah kurang daripada nilai F kritikal
pada aras keyakinan 90% (α = 0.1). Signifikan faktor-faktor tersebut terhadap ciri
kualiti yang dikaji adalah bergantung kepada jenis serbuk, saiz partikel dan taburan
partikel.
Bagi meminimumkan kecacatan serta memaksimumkan kekuatan dan
ketumpatan jasad anum, kajian ini mendapati bahawa tekanan penyuntikan, 550 bar;
suhu penyuntikan, 130°C; beban serbuk, 64% isipadu; suhu acuan 45°C dan kadar
penyuntikan, 15 ccm/s adalah parameter pengacuanan optimum yang memenuhi
kesemua ciri kualiti tersebut bagi serbuk pengatoman gas dalam taburan saiz partikel
secara bimodal. Bagi padatan serbuk pengatoman air dengan taburan saiz partikel
yang sama pula, tekanan penyuntikan, 650 bar; suhu penyuntikan, 150°C; beban
serbuk, 64% isipadu; suhu acuan 60°C; dan tekanan pegangan, 1000 bar adalah
parameter pengacuanan optimum. Selanjutnya, bagi serbuk halus pengatoman air,
tekanan penyuntikan, 750 bar; suhu penyuntikan, 155°C; suhu acuan, 50°C; kadar
penyuntikan, 10 ccm/s; dan masa pegangan, 15 saat adalah yang optimum. Manakala
bagi serbuk kasar pengatoman air pula, tekanan penyuntikan, 750 bar; suhu
penyuntikan, 160°C; suhu acuan, 50°C; kadar penyuntikan, 10 ccm/s; masa pegangan,
10 saat; dan masa penyejukan, 2 saat adalah parameter pengacuanan yang optimum.
BAB VIII
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN: PENGARUH SAIZ SERBUK DAN JENIS SERBUK TERHADAP PROSES
PENYAHIKATAN LARUTAN DAN PROSES PIROLISIS TERMA
8.1 PENGENALAN
Bab ini akan membincangkan mengenai proses penyahikatan larutan dan
penyahikatan terma. Bahagian awal bab ini akan membincangkan mengenai kesan
suhu larutan yang digunakan terhadap kadar penyahikatan larutan. Seterusnya diikuti
dengan kesan taburan partikel serbuk dan jenis serbuk terhadap kadar penyahikatan
larutan serta pengaruh beban serbuk ke atas tempoh penyahikatan larutan. Bagi
mengkaji signifikan dan pengaruh saiz partikel dan jenis serbuk terhadap proses
penyahikatan larutan, analisis varian dilakukan terhadap keputusan tersebut.
Pengoptimuman proses penyahikatan larutan bagi mendapatkan parameter
penyahikatan larutan yang paling pantas akan dibincangkan dalam bab ini dan diakhiri
dengan prestasi penyahikatan terma.
8.2 PENGARUH SUHU LARUTAN KE ATAS TEMPOH PENYAHIKATAN LARUTAN
Kadar penyahikatan larutan bagi jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas dan
pengatoman air yang bersaiz halus ditunjukkan oleh Rajah 8.1 dan Rajah 8.2. Rajah-
rajah yang menunjukkan kadar penyahikatan larutan yang lebih terperinci bagi serbuk
halus, kasar dan bimodal ditunjukkan dalam Lampiran F. Rajah-rajah tersebut
menunjukkan bahawa dengan peningkatan suhu larutan akan mempercepatkan kadar
penyahikatan. Ini boleh dilihat dalam rajah tersebut bahawa pada suhu larutan 65ºC,
276
PEG dapat dikeluarkan dengan lebih cepat berbanding pada larutan suhu 60ºC dan
55ºC. Bagaimanapun seperti ditunjukkan oleh Jadual 8.1 kadar penyahikatan larutan
bagi jasad anum serbuk pengatoman air adalah lebih cepat berbanding jasad anum
serbuk pengatoman gas. Jadual 8.1 menunjukkan hubungan yang linear di antara
pengurangan PEG dengan punca kuasa dua masa rendaman jasad anum dalam larutan.
Ini dapat dilihat bahawa semakin lama tempoh jasad anum tersebut berada dalam
larutan, semakin banyak PEG dikeluarkan daripada jasad anum tersebut. Pengurangan
PEG yang ditunjukkan oleh rajah tersebut adalah bergantung kepada punca kuasa dua
masa rendaman padatan tersebut dan ini menunjukkan bahawa proses ini boleh
dikatakan sebagai proses penyerakan terkawal (Krauss et al. 2007). Nilai pekali
penentu, R2 yang ditunjukkan oleh Jadual 8.1 menunjukkan variasi peningkatan
kehilangan PEG yang menghampiri 100%. Ini menunjukkan terdapat hubungan linear
positif yang kuat di antara dua pembolehubah tersebut.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 2 4 6 8 10 12 14
(Masa rendaman)1/2
% K
ehil
anga
nP
EG
55°C 60°C 65°C
Rajah 8.1 Kesan suhu larutan terhadap kadar penyahikatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas halus
Kecerunan graf regrasi tersebut menunjukkan kadar penyahikatan larutan yang
berlaku ke atas padatan berkenaan. Semakin tinggi nilai kecerunan yang ditunjukkan
oleh regrasi linear tersebut, semakin tinggi kadar penyahikatan larutan yang berlaku.
Bagaimanapun, garis-garis bagi graf regrasi tersebut amat menghampiri di antara satu
277
dengan lain, menunjukkan kadar penyahikatannya menghampiri di antara satu dengan
yang lain.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10
(Masa Rendaman)1/2
% K
ehil
anga
nP
EG
55 °C 60 °C 65 °C
Rajah 8.2 Kesan suhu larutan terhadap kadar penyahikatan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air halus
Jadual 8.1 Regrasi bagi pengaruh suhu rendaman terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L halus
Padatan Suhu larutan (ºC)
Persamaan regrasi linear R2
SS 316L Pengatoman gas
55 y = 6.554x - 1.5241 0.9951
60 y = 6.681x + 0.1129 0.9956
65 y = 6.7034x + 1.3498 0.9946
SS 316L Pengatoman air
55 y = 7.936x - 0.1321 0.9855
60 y = 8.1212x - 0.0856 0.9975
65 y = 8.4125x - 1.2405 0.9875
278
8.3 PENGARUH TABURAN PARTIKEL SERBUK DAN JENIS SERBUK TERHADAP KADAR PENYAHIKATAN LARUTAN
Rajah 8.3 dan Rajah 8.4 menunjukkan plot regrasi linear bagi peratusan kehilangan
PEG bagi jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air masing-
masing. Selain daripada itu, rajah-rajah yang menunjukkan kadar penyahikatan pada
suhu yang lain ditunjukkan oleh Lampiran F.
0102030405060708090
100
0 2 4 6 8 10 12 14
(Masa rendaman)1/2
% K
ehil
anga
nP
EG
bimodal monomodal halus monomodal kasar
bimodal monomodal halus monomodal kasar
Rajah 8.3 Pengaruh taburan serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas pada suhu larutan 60ºC
Kadar penyahikatan bagi proses penyahikatan larutan yang ditunjukkan oleh
rajah-rajah tersebut ditunjukkan oleh Jadual 8.2. Jadual 8.2 menunjukkan taburan
serbuk halus SS316L pengatoman gas secara monomodal menghasilkan kadar
penyahikatan larutan yang lebih cepat diikuti dengan serbuk monomodal kasar dan
bimodal. Bagaimanapun, keadaan sebaliknya didapati berlaku ke atas padatan yang
menggunakan serbuk SS316L pengatoman air. Taburan serbuk secara bimodal
menghasilkan kadar penyahikatan yang lebih cepat, diikuti dengan serbuk halus dan
serbuk kasar dalam taburan monomodal.
Bagaimanapun, secara perbandingan di antara serbuk SS316L pengatoman gas
dengan pengatoman air, Jadual 8.2 menunjukkan bahawa kadar penyahikatan larutan
serbuk pengatoman air adalah lebih cepat berbanding serbuk pengatoman gas. Ini
279
disebabkan oleh ruangan yang lebih besar di celah partikel serbuk pengatoman air dan
luas permukaan partikel serbuk yang lebih luas memudahkan proses penyahikatan
larutan.
0102030405060708090
100
0 2 4 6 8 10 12 14
(Masa Rendaman)1/2
% K
ehil
anga
nP
EG
62 % isipadu monomodal halus 64 % isipadu monomodal kasar
64 % isipadu bimodal 62 % isipadu monomodal halus
64 % isipadu monomodal kasar 64 % isipadu bimodal
Rajah 8.4 Pengaruh taburan serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air pada suhu larutan 60ºC
Rajah 8.5 menunjukkan perbandingan bagi graf regrasi linear kadar
penyahikatan larutan bagi jasad anum serbuk halus pengatoman gas dan pengatoman
air. Bagaimanapun, beban serbuk bagi kedua-dua jasad anum ini tidak dapat
disamakan dalam penelitian ini. Ini disebabkan oleh beban serbuk kritikal bagi kedua-
dua serbuk adalah berbeza di mana, serbuk pengatoman air mempunyai tahap beban
serbuk genting yang jauh lebih rendah berbanding serbuk pengatoman gas. Beban
serbuk bagi padatan serbuk pengatoman gas yang ditunjukkan oleh Rajah 8.5 adalah
64% isipadu manakala bagi padatan serbuk pengatoman air pula adalah 62% isipadu.
280
Jadual 8.2 Regrasi bagi pengaruh taburan serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L
Padatan Taburan Persamaan regrasi linear R2
SS 316L Pengatoman gas
Monomodal halus
y = 7.0951x + 2.9221 0.9818
Monomodal kasar
y = 6.7475x + 1.4547 0.9906
bimodal y = 6.681x + 0.1129 0.9956
SS 316L Pengatoman air
Monomodal halus
y = 7.4043x + 3.8266 0.9784
Monomodal kasar
y = 7.1949x + 2.5886 0.9789
bimodal y = 7.6045x + 2.9212 0.9783
Kadar penyahikatan bagi padatan serbuk halus ini ditunjukkan oleh persamaan
regrasi linear dalam Jadual 8.3. Persamaan yang ditunjukkan oleh jadual ini adalah
berdasarkan kepada graf regrasi linear dalam Rajah 8.5. Jadual tersebut menunjukkan
bahawa serbuk halus pengatoman air mempunyai kadar penyahikatan yang lebih baik
berbanding serbuk pengatoman gas. Ini disebabkan oleh saiznya yang lebih halus
berbanding serbuk pengatoman gas.
Jadual 8.3 Regrasi bagi pengaruh jenis serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bersaiz halus pada suhu rendaman 60ºC
Jenis Serbuk Beban serbuk (% isipadu)
Persamaan regrasi linear R2
Pengatoman gas 64 y = 6.2195x + 2.4759 0.9877
Pengatoman air 62 y = 6.3x + 7.1865 0.9504
281
010
20304050
607080
90100
0 2 4 6 8 10 12 14 16
(Masa Rendaman)1/2
% K
ehil
anga
nP
EG
pengatoman gas halus pengatoman air halus
pengatoman air halus pengatoman gas halus
Rajah 8.5 Pengaruh jenis serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bersaiz halus pada suhu larutan 60ºC
Selanjutnya, Rajah 8.6 menunjukkan plot regrasi linear bagi menunjukkan
pengaruh jenis serbuk terhadap kadar penyahikatan jasad anum serbuk SS316L kasar.
Rajah tersebut menunjukkan banyak taburan titik bagi serbuk pengatoman air berada
di atas garis regrasi linear tersebut. Ini menunjukkan bahawa serbuk kasar pengatoman
air mempunyai kadar penyahikatan yang lebih baik berbanding serbuk kasar
pengatoman gas. Ianya ditunjukkan dengan lebih jelas oleh persamaan regrasi dalam
Jadual 8.4.
Jadual 8.4 Regrasi bagi pengaruh jenis serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bersaiz kasar pada suhu rendaman 60ºC
Jenis Serbuk Beban serbuk (% isipadu)
Persamaan regrasi linear R2
Pengatoman gas 64 y = 6.3041x + 3.734 0.985
Pengatoman air 64 y = 6.5113x + 8.5221 0.9377
282
0
1020
30
4050
60
70
8090
100
0 2 4 6 8 10 12 14 16
(Masa Rendaman)1/2
% K
ehil
anga
nP
EG
Pengatoman gas kasar Pengatoman air kasar
Pengatoman air kasar Pengatoman gas kasar
Rajah 8.6 Pengaruh jenis serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bersaiz kasar pada suhu larutan 60ºC
Selanjutnya, plot regrasi linear bagi penyahikatan larutan jasad anum dalam
taburan secara bimodal yang ditunjukkan oleh Rajah 8.7 juga menunjukkan
kebanyakan titik bagi serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal berada di atas
garisan regrasi linear tersebut. Di samping itu juga, Jadual 8.5 masih menunjukkan
bahawa serbuk pengatoman air masih mempunyai kadar penyahikatan yang lebih baik
berbanding serbuk pengatoman gas.
Jadual 8.5 Regrasi bagi pengaruh jenis serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L dalam taburan bimodal pada suhu rendaman 60ºC
Jenis Serbuk Beban serbuk (% isipadu)
Persamaan regrasi linear R2
Pengatoman gas 64 y = 6.2867x + 7.0419 0.9597
Pengatoman air 64 y = 6.4241x + 8.8666 0.9448
283
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6 8 10 12 14 16
(Masa Rendaman)1/2
% K
ehil
anga
nP
EG
Pengatoman air bimodal Pengatoman gas bimodal
Pengatoman air bimodal Pengatoman gas bimodal
Rajah 8.7 Pengaruh jenis serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L bimodal pada suhu larutan 60ºC
8.4 PENGARUH BEBAN SERBUK KE ATAS TEMPOH PENYAHIKATAN LARUTAN
Isipadu serbuk SS316L dalam komposisi bahan suapan yang digunakan bagi
menghasilkan jasad anum juga akan mempengaruhi kadar penyahikatan larutannya.
Ini disebabkan oleh perubahan komposisi bahan suapan tersebut akan mempengaruhi
taburan bahan pengikat serta keliangan pada padatan.
Rajah 8.8 dan Rajah 8.9 menunjukkan regrasi linear bagi kadar penyahikatan
larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas bersaiz halus dan kasar masing-
masing. Nilai kadar penyahikatan larutan bagi padatan tersebut ditunjukkan oleh
Jadual 8.6. Bagi serbuk halus, kadar penyahikatan larutannya didapati semakin
berkurangan apabila beban serbuknya ditingkatkan. Ini disebabkan oleh penambahan
beban serbuk dalam padatan telah menghalang pembentukan liang-liang untuk
memudahkan proses pengeluaran PEG daripada padatan.
Bagaimanapun, bagi padatan serbuk kasar yang ditunjukkan oleh Rajah 8.9,
persamaan regrasi linear dalam Jadual 8.6 menunjukan kadar penyahikatan bagi
serbuk kasar pada beban serbuk 62% isipadu dan 63% isipadu adalah hampir sama
284
tetapi ianya didapati semakin menurun apabila beban serbuk ditingkatkan ke 64%
isipadu dan 65% isipadu.
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10
(Masa Rendaman)1/2
% K
ehil
anga
n P
EG
62 % isipadu 63 % isipadu 64 % isipadu 65 % isipadu
62 % isipadu 63 % isipadu 64 % isipadu 65 % isipadu
Rajah 8.8 Pengaruh beban serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L halus pengatoman gas pada suhu larutan 60ºC
Keputusan yang ditunjukkan oleh Jadual 8.6 menunjukkan bahawa kadar
pengeluaran PEG daripada padatan akan semakin berkurangan apabila beban
serbuknya semakin bertambah dan secara umumnya, kadar pengeluaran PEG adalah
lebih cepat bagi padatan yang menggunakan serbuk halus.
285
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10(Masa rendaman)
1/2
% K
ehil
anga
n P
EG
62 % isipadu 63 % isipadu 64 % isipadu 65 % isipadu
62 % isipadu 63 % isipadu 64 % isipadu 65 % isipadu
Rajah 8.9 Pengaruh beban serbuk ke atas kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L kasar pengatoman gas pada suhu larutan 60ºC
Jadual 8.6 Regrasi bagi pengaruh beban serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas
Saiz serbuk Beban serbuk (% isipadu)
Persamaan regrasi linear R2
Halus
62 y = 7.9522x - 1.0448 0.9971
63 y = 7.5158x - 0.9224 0.9954
64 y = 7.3002x - 0.7033 0.9977
65 y = 6.7332x - 0.8055 0.9935
Kasar
62 y = 7.638x - 0.6291 0.9982
63 y = 7.6404x - 0.6627 0.9987
64 y = 6.7465x - 0.4652 0.9965
65 y = 6.1818x - 1.3068 0.9896
286
8.5 ANALISIS VARIAN KESAN SAIZ PARTIKEL DAN JENIS SERBUK SS316 L TERHADAP PROSES PENYAHIKATAN LARUTAN
Analisis varian (AVOVA) digunakan bagi membincangkan dengan lebih terperinci
mengenai kesan saiz partikel serta jenis serbuk terhadap kadar penyahikatan larutan
ini. Ini perlu memandangkan kajian-kajian sebelum ini seperti yang dilakukan oleh
Omar et al. (2003), Lee at al. (2004), Eroglu dan Bakan (2005), Ismail et al. (2005),
Hwang et al. (2005) tidak mengkaji aras signifikan, α dan peratus sumbangan, Pn
faktor-faktor yang terlibat dalam proses penyahikatan larutan.
Tujuan analisis ini adalah untuk melihat aras signifikan, α faktor-faktor yang
dibincangkan dalam bahagian ini iaitu saiz partikel serta jenis serbuk terhadap kadar
penyahikatan larutan. Ini penting kerana perbincangan keputusan dalam bahagian
sebelum ini hanya berkisarkan kepada kadar penyahikatan larutan yang dibincangkan
hasil daripada regresi graf peratusan kehilangan PEG terhadap punca kuasa dua masa
rendaman padatan dalam larutan. Analisis tersebut hanya memberikan kecerunan graf
berkenaan dan semakin tinggi kecerunan graf tersebut, menunjukkan semakin tinggi
kadar penyahikatan tersebut. Bagaimanapun, aras signifikan dan peratusan sumbangan
faktor-faktor tersebut tidak dibincangkan dengan terperinci secara statistikal.
8.5.1 ANOVA bagi kesan saiz partikel serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air terhadap kadar penyahikatan larutan.
Jadual 8.7 menunjukkan ANOVA bagi kesan saiz partikel serbuk SS316L
pengatoman gas terhadap kadar penyahikatan larutan. Jadual tersebut menunjukkan
saiz partikel serbuk ini mempunyai aras signifikan yang sangat tinggi iaitu α = 0.01
dan menyumbang sebanyak 9.75% terhadap kadar penyahikatan ini.
287
Jadual 8.7 ANOVA bagi kesan saiz partikel serbuk SS316L pengatoman gas terhadap kadar penyahikatan larutan
Sumber Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A (Saiz partikel)
467.1678 1 467.1678 30.54588 F0.01,1,16= 8.53 9.75
B (Masa Penyahikatan)
3876.964 3 1292.321 84.49877 F0.01,3,16= 5.29 82.67
AxB 45.27621 3 15.09207 0.986799 F0.1,3,16= 2.46 -0.013
e 244.7035 16 15.29397 7.59
T 4634.112 23 100
Jadual 8.8 menunjukkan bahawa serbuk SS316L pengatoman air menunjukkan
aras signifikan partikel serbuk yang setara dengan serbuk pengatoman gas iaitu α =
0.01, walaupun peratus sumbangannya lebih rendah iaitu 1.59% sahaja.
Bagaimanapun, Jadual 8.7 dan Jadual 8.8 menunjukkan nisbah varian, Fn serbuk
pengatoman gas adalah lebih baik berbanding serbuk pengatoman air.
Jadual 8.8 ANOVA bagi kesan saiz partikel serbuk SS316L pengatoman air terhadap kadar penyahikatan larutan
Sumber Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A (Saiz partikel)
104.5185 1 104.5185 10.40739 F0.01,1,16= 8.53 1.59
B (Masa Penyahikatan)
5689.344 3 1896.448 188.8381 F0.01,3,16= 5.29 94.94
AxB 6.407063 3 2.135688 0.21266 F0.1,3,16= 2.46 -0.40
e 160.6835 16 10.04272 3.88
T 5960.953 23 100
8.5.2 ANOVA bagi kesan jenis serbuk SS316L terhadap kadar penyahikatan larutan
Selanjutnya, bahagian ini akan membincangkan mengenai kesan jenis serbuk SS316L
yang digunakan terhadap kadar penyahikatan jasad anum tersebut. Tujuan kajian ini
adalah untuk melihat aras signifikan, α dan sumbangan, Pn faktor tersebut ke atas
kadar penyahikatan larutan ini.
288
Jadual 8.9 menunjukkan kesan jenis serbuk iaitu serbuk SS316L pengatoman
gas dan pengatoman air yang bersaiz halus terhadap kadar penyahikatan larutan.
Jadual tersebut menunjukkan jenis serbuk ini hanya memberikan sumbangan yang
sedikit sebanyak 1.6% sahaja terhadap kadar penyahikatan larutan ini dan jenis serbuk
juga didapati mempunyai aras signifikan α = 0.05.
Jadual 8.9 ANOVA bagi kesan jenis serbuk halus SS316L terhadap kadar penyahikatan larutan
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C (Jenis serbuk)
90.01828 1 90.01828 5.654271 F0.05,1,16= 4.49 1.60
B (Masa Penyahikatan)
4194.715 3 1398.238 87.8268 F0.01,3,16= 5.29 89.73
AxB 81.94525 3 27.31508 1.715728 F0.1,3,16= 2.46 0.74
e 254.7265 16 15.9204 7.92
T 4621.405 23 100
Bagaimanapun, apabila dibandingkan dengan serbuk kasar pula (Jadual 8.10),
jenis serbuk ini menunjukkan peratus sumbangan terhadap kadar penyahikatan larutan
yang lebih tinggi berbanding serbuk halus iaitu sebanyak 8.18%. Selain itu juga, aras
signifikan yang ditunjukkan oleh Jadual 8.10 ini menunjukkan bahawa serbuk kasar
lebih signifikan berbanding serbuk halus yang ditunjukkan oleh Jadual 8.9 sebelum
ini.
Jadual 8.10 ANOVA bagi kesan jenis serbuk kasar SS316L terhadap kadar penyahikatan larutan
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C (Jenis serbuk)
499.509 1 499.509 53.04736 F0.01,1,16= 8.53 8.18
B (Masa Penyahikatan)
5301.926 3 1767.309 187.6864 F0.01,3,16= 5.29 88.02
AxB 39.40634 3 13.13545 1.394971 F0.1,3,16= 2.46 0.19
e 150.6605 16 9.416283 3.62
T 5991.502 23 100
289
8.6 PRESTASI PENYAHIKATAN LARUTAN MENGGUNAKAN KAEDAH TAGUCHI
Bahagian ini membincangkan mengenai prestasi proses penyahikatan larutan dengan
menggunakan kaedah rekabentuk eksperimen Taguchi. Kajian ini akan mendapatkan
parameter optimum serta nilai nisbah isyarat hingar (S/N) yang optimum serta
julatnya dalam aras keyakinan 90% (α = 0.1). Selain daripada itu juga, ANOVA juga
dibincangkan dalam bahagian ini bertujuan untuk melihat signifikan faktor-faktor
yang dibincangkan serta sumbangannya terhadap prestasi proses ini.
Jadual 8.11 menunjukkan maklumat-maklumat yang digunakan dalam
eksperimen ini. Suhu air bagi tujuan penyahikatan larutan adalah dari 55ºC ke 65ºC
manakala taburan bagi serbuk SS316L yang digunakan adalah dalam taburan
monomodal serbuk halus, monomodal serbuk kasar dan bimodal (30% jisim serbuk
halus). Bagaimanapun, nilai beban serbuk yang digunakan adalah berbeza dengan
serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air. Ini disebabkan oleh nilai beban
serbuk kritikal serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air yang berbeza.
Bentuk partikel serbuk SS316L pengatoman air yang berligamen dan tidak sekata
telah menyebabkan jasad anum bagi serbuk halus pengatoman air dihasilkan pada
beban serbuk 62.5% isipadu. Beban serbuk ini adalah sangat rendah berbanding
dengan yang dapat dihasilkan dengan serbuk pengatoman gas. Tetapi bagi serbuk
kasar dan serbuk dalam taburan partikel secara bimodal dapat menghasilkan jasad
anum pada beban serbuk yang lebih tinggi. Ini disebabkan oleh kesan beban serbuk
kritikal serbuk kasar dan serbuk dalam taburan bimodal yang lebih tinggi berbanding
serbuk halus. Tekanan penyuntikan yang lebih tinggi diperlukan bagi menghasilkan
jasad anum yang menggunakan serbuk pengatoman air dalam Jadual 8.11 (b)
disebabkan oleh geseran di antara partikel serbuk tersebut yang tinggi.
290
Jadual 8.11 Faktor dan aras bagi rekabentuk eksperimen bagi kajian penyahikatan larutan
a. Eksperimen bagi penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas
Faktor Aras
0 1 2 A Suhu air (ºC) 55 60 65 B
Taburan partikel Monomodal
halus Monomodal
kasar Bimodal (30%
halus) C Beban serbuk
(% isipadu) 63 64 65
D Tekanan Penyuntikan (bar) 350 450 550
b. Eksperimen bagi penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air
Faktor Aras
0 1 2 A Suhu air (ºC) 55 60 65
B Taburan partikel Monomodal
halus Monomodal
kasar Bimodal (30%
halus) C Beban serbuk** (% isipadu) rendah sederhana tinggi
D Tekanan Penyuntikan (bar) 550 650 750
** Nota: Beban serbuk (% isipadu)
rendah sederhana tinggi Monomodal
Halus 61.5 62 62.5
Monomodal Kasar
63 63.5 64
Bimodal (30% halus) 63 63.5 64
Jadual 8.12 menunjukkan nisbah isyarat hingar (S/N) bagi tempoh
penyahikatan larutan yang dilakukan berdasarkan kepada tatacara ortogonal Taguchi
L9(3)4. Eksperimen ini terdiri daripada sembilan ulangan, tiga aras dan empat lajur
bagi memuatkan empat faktor yang ditunjukkan oleh Rajah 8.11. Ulangan bagi
eksperimen tersebut yang dilakukan berdasarkan kepada tertib tatacara ortogonal
menghasilkan nilai-nilai S/N seperti ditunjukkan oleh Jadual 8.12 dan ianya
berdasarkan kepada yang terkecil terbaik. Selanjutnya, ANOVA bagi nilai-nilai S/N
tersebut ditunjukkan oleh Jadual 8.13.
291
Jadual 8.12 Nisbah isyarat hingar (S/N)
Pengatoman
Ulangan gas air
1 -51.37 -51.84
2 -51.60 -52.47
3 -51.13 -52.26
4 -50.37 -51.84
5 -50.37 -52.47
6 -50.11 -52.27
7 -50.37 -50.69
8 -50.37 -50.99
9 -50.11 -51.15
Median,
T
-50.65
-51.77
ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 8.13, bagi serbuk SS316L pengatoman
gas menunjukkan signifikasi dan pengaruh faktor-faktor tersebut ke atas tempoh
penyahikatan larutan jasad anum tersebut. Suhu larutan yang digunakan untuk
merendam jasad anum bagi tujuan penyahikatan larutan amat mempengaruhi tempoh
penyahikatan. Ini boleh dilihat dalam jadual tersebut bahawa suhu larutan yang
digunakan untuk merendam jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas mempunyai
pengaruh sebanyak 91.60% berbanding serbuk SS316L pengatoman air, sebanyak
84.98%. Bagaimanapun, taburan serbuk hanya menyumbangkan sebanyak 6.64% dan
12.23% masing-masing bagi jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas dan air.
Selanjutnya, keputusan ANOVA yang ditunjukkan oleh Jadual 8.13
menunjukkan bahawa suhu air yang digunakan untuk merendam jasad anum bagi
tujuan penyahikatan larutan mempunyai aras signifikan yang amat tinggi sebanyak α =
0.005 bagi kedua-dua jenis serbuk SS316L. Akan tetapi, taburan saiz partikel serbuk
SS316L menunjukkan aras signifikan yang sederhana tingginya iaitu α = 0.025 dan α
= 0.01 bagi serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air masing-masing.
Bagaimanapun, faktor-faktor lain dalam jadual tersebut seperti beban serbuk dan
tekanan penyuntikan hanya menunjukkan nilai varian yang amat rendah berbanding
suhu larutan dan taburan serbuk logam. Ini menyebabkan faktor-faktor tersebut
292
dikumpulkan sebagai ralat. Seperti yang telah dibincangkan oleh Sri Yulis et al.
(2007), beban serbuk memang memberikan kesan terhadap tempoh penyahikatan
larutan ini, tetapi kesannya adalah sedikit.
Respon bagi median nisbah S/N bagi faktor-faktor yang dikaji dalam tesis ini
ditunjukkan oleh Rajah 8.10. Rajah tersebut menunjukkan bahawa faktor A pada aras
1 dan faktor B pada aras 2 merupakan yang optimum bagi tempoh penyahikatan
larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas. Plot bagi median S/N untuk
faktor C dan D tidak menunjukkan perubahan yang ketara di antara aras-aras yang
ditunjukkan oleh Rajah 8.10. Ini adalah selari dengan ANOVA yang ditunjukkan oleh
Jadual 8.13, bahawa faktor-faktor tersebut mempunyai nilai varian yang rendah.
Keputusan bagi pengoptimuman parameter penyahikatan larutan yang minimum ini
ditunjukkan oleh Jadual 8.14. Bagi penyahikatan larutan jasad anum yang
menggunakan serbuk SS316L pengatoman gas, ianya menunjukkan bahawa suhu
larutan pada 60ºC dan serbuknya dalam taburan bimodal adalah yang paling optimum
untuk mempercepatkan proses penyahikatan larutan. Begitu juga dengan jasad anum
yang menggunakan serbuk SS316L pengatoman air, suhu larutan yang lebih tinggi
(65ºC) adalah yang optimum bagi mempercepatkan proses penyahikatan larutan
dengan taburan serbuk monomodal bersaiz halus.
293
Jadual 8.13 ANOVA bagi prestasi penyahikatan larutan
a. Jasad anum SS316L pengatoman gas
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Varian, vn
Jumlah Kuasa Dua tulen, Sn’
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A 2 2.342 1.171 2.330 209.255 F0.005,2,4=26.284 91.60 B 2 0.1801 0.090 0.169 16.091 F0.025,2,4=10.649 6.64
C 2 (0.0112) (0.006) Di
kumpulkan
D 2 (0.0112) (0.006) Di
kumpulkan
ralat 4 0.022 0.006 Jumlah 8 2.544
b. Jasad anum SS316L pengatoman air
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Varian, vn
Jumlah Kuasa Dua tulen, Sn’
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn A 2 3.113 1.557 3.088 122.662 F0.005,2,4=26.284 84.98 B 2 0.470 0.235 0.444 18.507 F0.01,2,4=18 12.23
C 2 (0.0254) (0.013) Di
kumpulkan
D 2 (0.0254) (0.013) Di
kumpulkan
ralat 4 0.051 0.013 Jumlah 8 3.634
294
Med
ian
Nis
bah
Isya
rat H
inga
r (S
/N)
210
-50.5
-51.0
-51.5210
210
-50.5
-51.0
-51.5210
A B
C D
S/N: Terkecil terbaik
a. Median isyarat hingar (S/N) bagi penyahikatan larutan SS316 pengatoman gas
Med
ian
nisb
ah is
yara
t hin
gar
(S/N
)
210
-51.0
-51.3
-51.6
-51.9
-52.2210
210
-51.0
-51.3
-51.6
-51.9
-52.2
210
A B
C D
S/N: Terkecil terbaik
b. Median isyarat hingar (S/N) bagi penyahikatan larutan SS316 pengatoman air
Rajah 8.10 Respon bagi nisbah median isyarat hingar (S/N) eksperimen penyahikatan larutan
295
Jadual 8.14 Keputusan pengoptimuman parameter penyahikatan larutan
a. Penyahikatan jasad anum SS316L pengatoman gas
Parameter optimum: A1 B2 (Suhu air: 60oC dan taburan: bimodal (30% jisim serbuk halus))
Prestasi optimum: -50.09 dB Selang keyakinan: 0.12 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat : -50.208 dB < < -49.970 dB
Eksperimen pengesahan (minit)
Ulangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S/N (dB)
330 300 330 320 317 322 320 320 320 320 -50.10
b. Penyahikatan jasad anum SS316L pengatoman air
Parameter optimum: A2 B0
(Suhu air: 65oC dan taburan: monomodal halus)
Prestasi optimum: -50.62 dB Selang keyakinan: 0.21 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1)
Julat : -50.833 dB < < -50.409 dB
Eksperimen pengesahan (minit)
Ulangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S/N (dB)
390 300 330 340 323 331 331 329 330 330 -50.48
Prestasi optimum bagi jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas didapati
lebih tinggi berbanding serbuk pengatoman air dan selang keyakinan bagi serbuk
pengatoman air juga lebih lebar berbanding serbuk pengatoman gas. Selanjutnya,
Jadual 8.14 menunjukkan julat bagi prestasi optimum yang berada pada aras
keyakinan 90%. Julat ini akan menjadi semakin kecil sekiranya aras keyakinan
ditingkatkan, bagaimanapun aras keyakinan 90% (α = 0.1) adalah memadai dan sering
digunakan dalam menganalisis parameter yang berkaitan kes proses pembuatan (Roy
1990). Prestasi optimum ini juga telah diuji kebenarannya dengan mengulangi
eksperimen tersebut dengan parameter yang optimum seperti ditunjukkan oleh Jadual
8.14 dan keputusan eksperimen pengesahan tersebut menunjukkan bahawa nilai
296
nisbah S/N yang diperolehi berada dalam julat selang keyakinan pada aras keyakinan
90% (α = 0.1).
8.7 PEMBUKAAN LIANG PADA PADATAN UNTUK MENGELUARKAN PEG SEMASA PROSES PENYAHIKATAN LARUTAN
Proses penyahikatan larutan ini bertujuan untuk mengeluarkan PEG yang bertindak
sebagai bahan pengikat boleh larut pada padatan ini. Kepentingan proses penyahikatan
larutan ini adalah untuk mempercepatkan proses penyahikatan di mana, liang-liang
yang dihasilkan semasa proses penyahikatan larutan akan memudahkan proses
pirolisis terma bagi mengeluarkan bahan pengikat selebihnya.
Rajah 8.11 menunjukkan mikrograf SEM bagi bahagian patah jasad anum
yang belum dilakukan penyahikatan larutan. Tiada sebarang liang-liang tanpa bahan
pengikat kelihatan pada bahagian patah ini.
Rajah 8.11 Mikrograf SEM bahagian patah jasad anum
Rajah 8.12 menunjukkan selepas 60 minit kelihatan sebahagian PEG telah
dikeluarkan. Seterusnya apabila proses tersebut diteruskan ke 120 minit, lebih banyak
liang-liang di antara serbuk logam yang semakin bertambah disebabkan oleh lebih
banyak PEG telah dikeluarkan. Keadaan yang sama juga berlaku ke atas padatan yang
menggunakan serbuk SS316L pengatoman air.
2 µm
297
a. 60 minit
b. 120 minit
bersambung...
2 µm
2 µm
298
sambungan...
c. 240 minit
Rajah 8.12 Pengurangan bahan pengikat setelah dilakukan proses penyahikatan larutan
8.8 KEKUATAN DAN KETUMPATAN JASAD PERANG SELEPAS PROSES PENYAHIKATAN LARUTAN
Kesan suhu larutan dan beban serbuk ke atas kekuatan dan ketumpatan jasad perang
tersebut akan dibincangkan dengan membuat perbandingan di antara serbuk halus dan
kasar yang dihasilkan melalui proses pengatoman gas dan pengatoman air. Selain
daripada itu juga, aspek pengaruh taburan partikel serbuk ke atas kekuatan dan
ketumpatan jasad perang akan juga dibincangkan.
Rajah 8.13 menunjukkan kesan suhu larutan ke atas kekuatan jasad perang.
Secara umumnya, kekuatan jasad perang tersebut berkurangan apabila suhu larutan
meningkat. Ini disebabkan oleh semakin tinggi suhu larutan tersebut, semakin banyak
PEG dapat dikeluarkan daripada jasad perang tersebut. Apabila semakin banyak PEG
dikeluarkan, kekuatan jasad perang tersebut akan berkurangan. Ini disebabkan oleh
ikatan partikel serbuk tersebut hanya bergantung kepada PMMA sahaja selain
daripada tautan mekanikal di antara partikel serbuk itu sendiri yang disumbangkan
oleh kekasaran permukaan partikel (bagi serbuk pengatoman gas) dan bentuk yang
3 µm
299
tidak sekata serta berligamen (bagi serbuk pengatoman air). Keadaan ini ditunjukkan
oleh Rajah 8.14 yang menunjukkan kekuatan jasad perang serbuk pengatoman gas
yang semakin berkurangan apabila masa penyahikatan larutan meningkat. Nilai
kekuatan jasad perang yang berkurangan apabila suhu larutan ditingkat adalah selari
dengan dapatan kajian oleh Mohd Afian Omar (1999) dan Sri Yulis M. Amin et al.
(2007).
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
50 55 60 65 70
Suhu larutan (oC)
Kek
uata
n Ja
sad
Per
ang
(MP
a)
Pengatoman gas kasar Pengatoman gas halus Pengatoman gas bimodal
Pengatoman air kasar Pengatoman air halus Pengatoman air bimodal
Rajah 8.13 Kesan suhu larutan terhadap kekuatan jasad perang serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air
Pada masa yang sama, Rajah 8.13 menunjukkan bahawa jasad perang serbuk
SS316L bimodal pengatoman gas lebih kuat daripada yang dihasilkan serbuk dalam
taburan monomodal. Di samping itu juga, rajah tersebut menunjukkan bahawa serbuk
SS316L pengatoman air dalam taburan bimodal menghasilkan jasad perang yang lebih
kuat berbanding jasad perang serbuk SS316L pengatoman gas. Rajah 8.13 juga
menunjukkan bahawa kekuatan jasad perang tersebut yang paling lemah setelah ianya
dinyahikatkan pada suhu 65ºC.
Kajian ini tidak membuat penelitian ke atas suhu penyahikatan yang tinggi
contohnya melebihi 80ºC kerana kajian oleh Mohd Afian Omar (1999) mendapati
bahawa suhu penyahikatan yang terlalu tinggi akan mengakibatkan padatan tersebut
menjadi bengkok dan membengkak. Bagaimanapun, suhu larutan yang terlalu rendah
300
akan melambatkan proses penyahikatan ini dan kajian oleh beliau mendapati suhu
60ºC adalah yang paling sesuai.
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
1 2 3 4 5 6 7
Masa Rendaman (jam)
Kek
uata
n Ja
sad
Per
ang
(MP
a)
Kasar Halus
Rajah 8.14 Pengaruh masa rendaman terhadap kekuatan jasad perang serbuk pengatoman gas
Kajian ini mendapati bahawa suhu larutan boleh juga ditingkatkan ke 65ºC
selagi tiada kecacatan jasad anum diperhatikan. Rajah 8.13 menunjukkan di akhir
proses penyahikatan, jasad perang serbuk pengatoman air bersaiz halus mempunyai
kekuatan jasad perang yang paling baik diikuti oleh jasad perang serbuk pengatoman
air bersaiz halus, pengatoman air bimodal, pengatoman gas bimodal, pengatoman gas
halus dan pengatoman gas kasar. Jasad perang serbuk halus pengatoman air ini
sebenarnya mempunyai beban serbuk yang lebih rendah daripada yang lainnya (Rajah
8.15), tetapi disebabkan oleh luas permukaannya yang lebih luas (Jadual 4.2) serta
bentuk yang berligamental dan tidak sekata telah mengakibatkan kekuatannya setara
dengan jasad perang yang lain walau pada beban serbuk yang rendah.
Selanjutnya, keputusan yang ditunjukkan oleh Rajah 8.13 juga secara
umumnya menunjukkan jasad perang serbuk pengatoman air mempunyai kekuatan
yang lebih baik berbanding serbuk pengatoman gas. Ini disebabkan oleh luas
permukaan serbuknya yang lebih luas dan berupaya menyediakan lebih luas
permukaan bagi PMMA untuk mengikat partikel serbuk tersebut di samping bentuk
301
partikel serbuk pengatoman air yang berligamental dan tidak sekata menghasilkan
tautan mekanikal di antara partikel serbuk logam, bagi mengekalkan bentuk dan
kekuatannya.
Kekuatan jasad perang seperti ditunjukkan oleh Rajah 8.15 didapati meningkat
apabila beban serbuk ditingkatkan. Bagaimanapun, rajah ini hanya dapat
menunjukkan beban serbuk halus pengatoman air setakat 62.5% isipadu sahaja dan
64% isipadu bagi serbuk kasar dan bimodal pengatoman air. Ini disebabkan oleh
padatan tidak dapat dihasilkan pada beban serbuk yang lebih tinggi daripada nilai
tersebut. Rajah 8.15 menunjukkan jasad perang serbuk pengatoman air bimodal lebih
kuat berbanding yang lainnya pada beban serbuk 63% isipadu dan 64% isipadu.
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
61 61.5 62 62.5 63 63.5 64 64.5 65 65.5
Beban serbuk (% isipadu)
Kek
uata
n Ja
sad
Per
ang
(MP
a)
Pengatoman gas kasar Pengatoman gas halus Pengatoman gas bimodal
Pengatoman air kasar Pengatoman air halus Pengatoman air bimodal
Rajah 8.15 Kesan beban serbuk terhadap kekuatan jasad perang serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air
Selain dari kekuatan jasad perang, jasad perang yang berketumpatan tinggi
adalah penting bagi menghasilkan produk akhir yang juga tinggi ketumpatannya.
Rajah 8.16 menunjukkan kesan suhu larutan terhadap ketumpatan jasad perang
tersebut. Secara umumnya rajah tersebut menunjukkan ketumpatan jasad anum
semakin berkurangan apabila suhu larutan ditingkatkan. Selain daripada itu juga,
serbuk pengatoman gas didapati dapat menghasilkan jasad perang yang lebih tumpat
302
berbanding serbuk pengatoman air. Ini disebabkan oleh lebih banyak ruangan kosong
di celah partikel serbuk pengatoman air yang tidak sekata bentuknya.
Pada masa yang sama Rajah 8.17 menunjukkan kesan peningkatan beban
serbuk terhadap ketumpatan jasad perang ini. Rajah tersebut menunjukkan bahawa
ketumpatan jasad perang semakin bertambah apabila beban serbuk ditingkatkan,
bagaimanapun serbuk pengatoman air masih menghasilkan ketumpatan yang rendah
terutamanya bagi jasad perang serbuk pengatoman air bersaiz halus. Keadaan ini
berlaku disebabkan oleh bahan suapan serbuk pengatoman air tidak boleh disuntik
pada beban serbuk melebihi 62.5% isipadu.
4.854.904.955.005.055.105.155.205.255.305.355.40
50 55 60 65 70
Suhu Larutan (oC)
Ket
umpa
tan
Jasa
d P
eran
g (g
/cm
3 )
Pengatoman gas kasar Pengatoman gas halus Pengatoman gas bimodal
Pengatoman air kasar Pengatoman air halus Pengatoman air bimodal
Rajah 8.16 Kesan suhu larutan terhadap ketumpatan jasad perang serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air
303
4.854.904.955.005.055.105.155.205.255.305.355.40
61 61.5 62 62.5 63 63.5 64 64.5 65 65.5
Beban Serbuk (% isipadu)
Ket
umpa
tan
Jasa
d P
eran
g (g
/cm
3 )
Pengatoman gas kasar Pengatoman gas halus Pengatoman gas bimodal
Pengatoman air kasar Pengatoman air halus Pengatoman air bimodal
Rajah 8.17 Kesan beban serbuk terhadap ketumpatan jasad perang serbuk SS316L pengatoman gas dan pengatoman air
4.754.804.854.904.955.005.055.105.155.20
1 2 3 4 5 6 7
Masa rendaman (jam)
Ket
umpa
tan
Jasa
d P
eran
g (g
/cm
3 )
kasar halus
Rajah 8.18 Pengaruh tempoh rendaman terhadap terhadap ketumpatan jasad perang pengatoman gas
Di samping itu juga, tempoh rendaman padatan tersebut di dalam larutan juga
menyumbang kepada pengurangan ketumpatan jasad perang. Ini boleh dilihat dalam
Rajah 8.18 di mana ketumpatan jasad perang serbuk pengatoman gas ini semakin
304
berkurangan apabila masa penyahikatan ditingkatkan. Keadaan ini seiring dengan
fenomena yang ditunjukkan oleh Rajah 8.16 dan kedua-dua rajah tersebut
menunjukkan bahawa pengurangan PEG daripada jasad perang akan mengurangkan
ketumpatan jasad perang. Keadaan ini disebabkan oleh liang-liang yang terbentuk
pada padatan tersebut bagi mengeluarkan bahan pengikat telah menghasilkan ruang-
ruang kosong di dalam padatan. Tetapi ruangan ini akan tertutup semula setelah
proses pensinteran dijalankan dan seterusnya akan meningkatkan ketumpatannya yang
hampir kepada ketumpatan pynometer bahan tersebut.
8.9 KAJIAN PRESTASI PIROLISIS TERMA (PENYAHIKATAN TERMA) DENGAN KAEDAH TAGUCHI
Proses pirolisis terma bagi kajian ini dijalankan dalam udara. Kajian ini akan
menganalisis kesan kadar pemanasan (A), suhu pirolisis terma (B) dan masa pirolisis
terma (C) terhadap ketumpatan padatan yang dihasilkan. Kajian ini tidak akan
mengkaji mengenai aspek pengoksidaan yang berlaku disebabkan oleh persekitaran
proses tersebut. Serbuk alumina digunakan untuk mengkambus padatan tersebut
semasa proses pirolisis terma bertujuan untuk mengelak daripada pembengkokan
padatan berlaku (Omar et al. 2003).
Jasad perang yang telah dilakukan penyahikatan larutan seperti yang telah
dibincangkan dalam bahagian sebelum ini perlu dilakukan proses pirolisis terma.
Tujuan proses ini adalah untuk mengeluarkan bahan pengikat kedua yang bertindak
sebagai bahan pengikat tulang belakang bagi jasad perang ini. Bagi kes yang dikaji
oleh tesis ini, bahan pengikat tulang belakang yang digunakan ialah PMMA. Rajah
8.19 menunjukkan perbezaan fizikal di antara jasad anum dan jasad perang yang telah
dilakukan penyahikatan larutan dan pirolisis terma. Perhatikan terdapat sedikit
pengecutan telah berlaku pada padatan tersebut setelah dilakukan proses penyahikatan
larutan dan proses pirolisis terma.
305
Rajah 8.19 Jasad anum dan jasad perang
Pengecutan dimensi jasad perang ini berlaku disebabkan oleh bahan pengikat
PEG dan PMMA telah dikeluarkan daripada padatan tersebut. Ini dibuktikan oleh imej
SEM yang ditunjukkan oleh Rajah 8.20. Rajah tersebut tidak menunjukkan sebarang
baki bahan pengikat yang tinggal setelah ianya menjalani proses pirolisis terma. Ini
berbeza dengan imej SEM bagi jasad perang yang dinyahikatan larutan seperti
ditunjukkan Rajah 8.12 di mana, masih banyak PMMA kelihatan setelah PEG
dikeluarkan. Disebabkan oleh wujudnya ruangan kosong yang telah ditinggalkan oleh
bahan pengikat, banyak gelembung udara didapati keluar daripada padatan ianya
direndam semasa ujian Archemedis dilakukan berbanding padatan yang hanya
dilakukan penyahikatan larutan.
306
(a) Padatan serbuk halus pengatoman air
(b) Padatan serbuk kasar pengatoman air
Rajah 8.20 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) bagi padatan yang telah menjalani proses pirolisis terma. Bahan pengikat tidak lagi kelihatan dalam matrik padatan ini.
Kajian ini menggunakan kaedah rekabentuk eksperimen Taguchi seperti yang
telah dilakukan dalam kajian prestasi penyahikatan larutan yang telah dibincangkan
dalam bahagian sebelum ini. Faktor-faktor bagi proses pirolisis terma beserta dengan
arasnya ditunjukkan oleh Jadual 8.15. Faktor dan aras yang digunakan dalam kajian
ini adalah berdasarkan kepada kajian sebelum ini yang dilakukan oleh Mohd Afian
Omar (1999) yang mendapati bahawa PMMA akan mula terurai pada suhu 400°C.
Selain itu, ujian TGA yang dilakukan dalam kajian tesis ini seperti ditunjukkan oleh
Rajah 4.6 dalam bab terawal dalam tesis ini juga dijadikan sebagai panduan bagi
307
memilih aras faktor yang ditunjukkan oleh Jadual 8.15. Dapatan kajian oleh Mohd
Afian Omar (1999) mendapati bahawa kadar pemanasan sebanyak 3°C/minit, suhu
dan masa pirolisis terma 400°C dan 30 minit masing-masing sudah memadai untuk
menguraikan keseluruhan PMMA daripada padatan tersebut. Selain itu juga, beliau
mendapati bahawa pembengkakan padatan akan berlaku sekiranya kadar pemanasan
dilakukan pada kadar yang tinggi. Kajian ini akan mengkaji dengan lebih terperinci
mengenai proses pirolisis terma ini dengan mengambil aras faktor yang lebih tinggi
dan lebih rendah daripada yang digunakan oleh Mohd Afian Omar (1999) seperti
ditunjukkan oleh Jadual 8.15.
Jadual 8.15 Rekabentuk eksperimen bagi kajian pirolisis terma
Faktor Aras
0 1 2
A Kadar pemanasan
(°C/minit) 2.5 3 3.5
B Suhu maksimum (°C) 380 400 450
C Masa pirolisis terma
(minit) 25 35 45
Sebanyak tiga ulangan dilakukan bagi setiap eksperimen berdasarkan kepada
tatacara ortogonal L9(3)4 dan ketumpatan padatan yang telah menjalani proses pirolisis
terma serta nisbah S/N diperolehi ditunjukkan oleh Jadual 8.16. Nisbah S/N yang
ditunjukkan dalam jadual tersebut adalah berdasarkan kepada yang terbesar terbaik
berdasarkan kepada persamaan (3.6) yang ditunjukkan dalam Bab 3. Kajian ini akan
mendapatkan parameter pirolisis terma yang optimum bagi menghasilkan ketumpatan
padatan yang tertinggi dan adalah berpandukan kepada nilai nisbah S/N yang terbesar.
308
Jadual 8.16 Ketumpatan padatan menjalani proses pirolisis terma dan nisbah S/Nnya.
(a) Serbuk halus pengatoman gas
Eksperimen Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Nisbah S/N
(dB) 1 5.4159 5.4405 5.4329 14.6956
2 5.4896 4.7601 5.1075 14.1397
3 5.6295 5.4943 5.3564 14.7914
4 5.2300 4.6733 4.9192 13.8485
5 4.9734 5.3376 5.1379 14.2246
6 5.6338 5.5426 5.5880 14.9447
7 4.6783 4.9933 4.8086 13.6638
8 5.2160 5.1400 5.1743 14.2807
9 5.6270 5.4607 5.5354 14.8699
Purata nisbah
S/N 14.3843
(b) Serbuk halus pengatoman air
Eksperimen Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Nisbah S/N
(dB) 1 4.5315 5.6852 5.0461 14.0190
2 4.8092 1.9721 5.2295 9.4958
3 4.9109 5.6486 4.8322 14.1404
4 5.0401 2.2847 5.1958 10.4901
5 5.0794 1.7639 5.2137 8.7838
6 5.3472 1.7497 5.1728 8.7616
7 5.2324 5.6985 5.1938 14.5846
8 4.9040 5.7049 5.0954 14.3249
9 5.1380 5.6558 5.0592 14.4285
Purata nisbah
S/N 12.1143
309
Min
Nis
bah
S/N
210
14.8
14.6
14.4
14.2
14.0210
210
14.8
14.6
14.4
14.2
14.0
A B
C
Nisbah S/N: Terbesar Terbaik
Rajah 8.21 Plot bagi nisbah S/N proses pirolisis terma bagi padatan serbuk halus pengatoman gas
Secara ringkasnya, parameter optimum bagi padatan serbuk halus pengatoman
gas dan pengatoman air boleh dilihat pada plot yang ditunjukkan oleh Rajah 8.21 dan
Rajah 8.22 masing-masing. Perhatikan bahawa kedudukan yang paling atas adalah
yang optimum. Jadual 8.17 menunjukkan parameter yang optimum bagi faktor-faktor
dalam Rajah 8.21. Jadual 8.17 dan Rajah 8.21 menunjukkan kadar pemanasan (A)
yang rendah dan masa pirolisis terma (C) yang singkat sudah memadai untuk
menguraikan PMMA dari padatan serbuk halus pengatoman gas. Jadual dan rajah
tersebut menunjukkan suhu pirolisis terma yang tertinggi adalah yang optimum.
Keputusan yang ditunjukkan oleh jadual ini adalah berbeza berbanding dengan yang
diperolehi oleh Mohd Afian Omar (1999) yang mendapati kadar pemanasan
3°C/minit, suhu pirolisis terma 400°C dan masa pirolisis terma 30 minit adalah yang
optimum. Bagaimanapun Mohd Afian Omar (1999) tidak menggunakan sebarang
kaedah DOE untuk mengoptimumkan parameter proses ini.
310
Jadual 8.17 Parameter optimum bagi proses pirolisis terma padatan serbuk halus pengatoman gas
Faktor Parameter
Kadar Pemanasan A0 : 2.5°C/min
Suhu Pirolisis terma B2 : 450°C
Masa Pirolisis terma C0 : 25 minit
Min
Nis
bah
S/N
210
14
13
12
11
10
210
210
14
13
12
11
10
A B
C
Nisbah S/N: Terbesar Terbaik
Rajah 8.22 Plot bagi nisbah S/N proses pirolisis terma bagi padatan serbuk halus pengatoman air
Keadaan sebaliknya ditunjukkan oleh Jadual 8.18 dan Rajah 8.22 bagi
parameter optimum proses pirolisis terma padatan serbuk halus pengatoman air.
Jadual ini menunjukkan kadar pemanasan (A) yang lebih tinggi serta masa pirolisis
terma (C) yang lebih lama diperlukan bagi mengurai PMMA daripada padatan serbuk
halus pengatoman air ini. Bagaimanapun, suhu pirolisis bagi jasad perang serbuk ini
tidaklah setinggi seperti ditunjukkan Jadual 8.17, malah lebih rendah berbanding yang
diperolehi oleh Mohd Afian Omar (1999).
311
Jadual 8.18 Parameter optimum bagi proses pirolisis terma padatan serbuk halus pengatoman air
Faktor Parameter
Kadar Pemanasan A2 : 3.5°C/min
Suhu Pirolisis terma B0 : 380°C
Masa Pirolisis terma C2 : 45 minit
Jadual 8.19 menunjukkan ANOVA bagi proses pirolisis terma padatan serbuk
halus pengatoman gas. Ralat yang terdapat dalam jadual tersebut berpunca dari satu
daripada lajur dalam tatacara ortogonal L9(3)4 yang tidak mewakili sebarang faktor.
Perhatikan bahawa tiga aras bagi setiap faktor menghasilkan dua darjah kebebasan, fn.
Keputusan ANOVA ini menunjukkan kadar pemanasan (A) dan masa pirolisis terma
(C) mempunyai varian, vn yang sangat rendah dan adalah lebih baik sekiranya
dikumpulkan seperti ditunjukkan Jadual 8.19 (b). Bagaimanapun seperti ditunjukkan
oleh Jadual 8.19 (a), suhu pirolisis terma (B) dan masa pirolisis terma (C) mempunyai
pengaruh sebanyak 51.30% dan 5.38% masing-masing terhadap ketumpatan padatan
ini. Tetapi aras signifikan bagi masa pirolisis terma (C) didapati melebihi α = 0.1
menyebabkan ianya dikumpulkan bersama ralat seperti dalam Jadual 8.19 (b). Setelah
faktor-faktor yang mempunyai nilai varian, vn yang rendah dikumpulkan bersama-
sama dengan ralat, Jadual 8.19 (b) menunjukkan, suhu pirolisis (B) menyumbang
sebanyak 59.38% terhadap ciri kualiti ini dengan aras signifikan yang sangat tinggi
sebanyak α = 0.005.
312
Jadual 8.19 ANOVA bagi proses pirolisis terma padatan serbuk halus pengatoman gas
(a) ANOVA sebelum dikumpulkan faktor-faktor yang mempunyai varian rendah kepada ralat
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua,
Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Kadar
pemanasan 2 0.1191 -0.0888 0.0596 0.5729 -5.18
B Suhu
Pirolisis terma
2 1.0875 0.8796 0.5438 5.2309 51.30
C Masa
pirolisis terma
2 0.3002 0.0923 0.1501 1.4440 5.38
Ralat, e 2 0.2079 0.1040 1 48.50 Jumlah: 8 1.7147 100
(b) ANOVA akhir yang menunjukkan hanya faktor yang signifikan sahaja
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua,
Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Kadar
pemanasan 2 0.1191 dikumpulkan
B Suhu
Pirolisis termal
2 1.0875 1.0182 0.5438 15.6926* 59.38
C Masa
pirolisis terma
2 0.3002 dikumpulkan
Ralat, e 6 0.2079 0.0347 40.62 Jumlah: 8 1.7147 100
*Signifikan pada α = 0.005
Keputusan yang ditunjukkan oleh Jadual 8.20 bagi ketumpatan padatan serbuk
halus pengatoman air yang telah menjalani proses pirolisis terma adalah berbeza
dengan yang ditunjukkan oleh Jadual 8.19. Jadual 8.20 (a) menunjukkan kadar
pemanasan (A) menunjukkan sumbangan yang besar (59.50%) diikuti dengan suhu
pirolisis (1.58%). Bentuk partikel yang berbeza di antara kedua-dua serbuk ini telah
menyebabkan faktor yang mempengaruhi ciri kualiti ini juga berbeza. Keputusan yang
313
ditunjukkan oleh Jadual 8.20 ini menunjukkan kadar pemanasan adalah amat
mempengaruhi proses penguraian PMMA daripada padatan ini.
Memandangkan terdapat beberapa faktor yang mempunyai varian rendah
dalam Jadual 8.20, faktor-faktor tersebut telah dikumpulkan sebagai ralat seperti
dalam Jadual 8.20 (b). Akhirnya, Jadual 8.20 (b) menunjukkan kadar pemanasan (A)
sahaja yang signifikan terhadap ciri kualiti ini dengan peratusan sumbangannya
sebanyak 61.80% serta aras signifikannya yang tinggi iaitu α = 0.025.
Jadual 8.20 ANOVA bagi proses pirolisis terma padatan serbuk halus pengatoman air
(a) ANOVA sebelum dikumpulkan faktor-faktor yang mempunyai varian rendah kepada ralat
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Kadar
pemanasan 2 39.8880 33.2650 19.9440 6.0226 59.50
B Suhu
Pirolisis terma
2 7.5060 0.8830 3.7530 1.1333 1.58
C Masa
pirolisis terma
2 1.8870 -4.7360 0.9435 0.2849 -8.47
Ralat, e 2 6.6230 3.3115 1 47.39 Jumlah: 8 55.9040 100
bersambung...
314
sambungan...
(b) ANOVA akhir yang menunjukkan hanya faktor yang signifikan sahaja
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Kadar
pemanasan 2 39.8880 34.5493 19.9440 7.4715± 61.80
B Suhu
Pirolisis terma
2 7.5060 dikumpulkan
C Masa
pirolisis terma
2 1.8870 dikumpulkan
Ralat, e 6 16.0160 2.6693 1 38.20 Jumlah: 8 55.9040 100
± Signifikan pada α = 0.025
Jadual 8.21 menunjukkan keputusan akhir bagi proses pengoptimuman proses
pirolisis terma ini. Perhatikan dalam Jadual 8.21 (a), hanya faktor B sahaja yang
diambilkira bagi menentukan nilai S/N pada tahap optimum manakala Jadual 8.21 (b)
pula menunjukkan faktor A sahaja diambilkira bagi menentukan tahap optimum bagi
proses ini. Prestasi optimum dan prestasi keseluruhan bagi padatan serbuk halus
pengatoman air didapati lebih rendah berbanding padatan serbuk halus pengatoman
gas. Bagaimanapun, selang keyakinan pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) bagi
padatan serbuk SS316L pengatoman air didapati lebih besar berbanding serbuk
pengatoman gas. Keadaan ini berlaku disebabkan oleh bentuk partikel kedua-dua
serbuk tersebut yang berbeza. Selain itu juga, seperti telah dibincangkan dalam Bab 4
sebelum ini serbuk halus pengatoman air yang digunakan dalam kajian ini adalah jauh
lebih halus berbanding serbuk halus pengatoman gas.
Keputusan eksperimen pengesahan dalam Jadual 8.22 telah dilakukan ke atas
lima sampel berdasarkan kepada parameter pirolisis terma optimum seperti
ditunjukkan oleh Jadual 8.17 dan Jadual 8.18, menunjukkan nisbah S/N yang
diperolehi berada dalam julat prestasi optimum. Julat prestasi optimum ini adalah
dalam aras keyakinan 90% (α = 0.1). Keputusan eksperimen pengesahan yang
315
diperolehi ini membuktikan kebenaran parameter optimum yang diperolehi dalam
kajian ini.
Jadual 8.21 Keputusan akhir pengoptimuman proses pirolisis terma
(a) Padatan serbuk halus pengatoman gas
Parameter optimum yang signifikan: B2 Pengiraan pada prestasi optimum:
TBT 2
14.3843 + (14.8687 - 14.3843) = 14.8687 dB
Prestasi purata keseluruhan semasa 14.3843 dB Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) 0.21 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, 14.6598 dB < < 15.0776 dB
(b) Padatan serbuk halus pengatoman air
Parameter optimum yang signifikan: A2 Pengiraan pada prestasi optimum:
TAT 2
12.1143 + (14.4460 - 12.1143) = 14.4460 dB
Prestasi purata keseluruhan semasa 12.1143 dB Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) 1.83 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, 12.6121 dB < < 16.2799 dB
Jadual 8.22 Eksperimen pengesahan bagi menilai prestasi optimum
Ulang 1 2 3 4 5 S/N
Pengatoman gas
5.6295 5.3564 5.7469 5.4943 5.3564
14.8236
Pengatoman air
5.2324 5.6985 5.1938 5.3749 5.3749
14.5937
316
8.10 KESIMPULAN
Pengaruh saiz serbuk dan jenis serbuk terhadap prestasi proses penyahikatan larutan
dan proses pirolisis terma telah dibincangkan. Analisis regrasi mendapati bahawa
kadar penyahikatan larutan bagi padatan serbuk pengatoman air adalah lebih cepat
berbanding padatan serbuk pengatoman gas. Taburan serbuk halus pengatoman gas
secara monomodal didapati dapat meningkatkan kadar penyahikatan larutan diikuti
dengan serbuk monomodal kasar serta yang dalam taburan bimodal. Peningkatan
beban serbuk didapati akan mengurangkan kadar penyahikatan larutan.
Kajian prestasi proses penyahikatan larutan dengan menggunakan kaedah
Taguchi mendapati bahawa suhu air yang digunakan untuk merendam jasad anum
semasa proses penyahikatan larutan memainkan peranan yang besar iaitu sebanyak
91.60% (serbuk pengatoman gas) dan sebanyak 84.98% (serbuk pengatoman air).
Suhu larutan yang digunakan untuk merendam jasad anum ini mempunyai aras
signifikan yang amat tinggi sebanyak α = 0.005 bagi kedua-dua jenis serbuk tersebut.
Akan tetapi, taburan saiz partikel serbuk menunjukkan aras signifikan yang sederhana
tinggi iaitu α = 0.025 dan α = 0.01 bagi serbuk pengatoman gas dan pengatoman air
masing-masing.
Suhu larutan boleh ditingkatkan ke 65oC selagi tiada kecacatan jasad anum
terhasil. Jasad perang serbuk pengatoman air bersaiz halus mempunyai kekuatan jasad
perang yang paling baik diikuti oleh jasad perang serbuk pengatoman air bersaiz
halus, pengatoman air bimodal, pengatoman gas bimodal, pengatoman gas halus dan
pengatoman gas kasar.
BAB IX
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN: KESAN SAIZ SERBUK, JENIS SERBUK DAN PARAMETER PENSINTERAN
TERHADAP KETUMPATAN JASAD AKHIR MIM
9.1 PENGENALAN
Bab ini akan membincangkan mengenai kesan saiz serbuk, jenis serbuk dan parameter
pensinteran terhadap ketumpatan jasad akhir MIM. Jasad anum yang digunakan dalam
kajian ini dihasilkan berdasarkan kepada parameter penyuntikan optimum yang telah
dibincangkan dalam Bab 7. Manakala bagi proses penyahikatan pula dilakukan
berdasarkan kepada parameter penyahikatan yang optimum yang telah dibincangkan
dalam Bab 8. Ini dilakukan bagi melihat kesinambungan keputusan-keputusan
eksperimen yang telah diperolehi dalam kajian-kajian sebelum ini terhadap
ketumpatan jasad akhir yang dihasilkan.
Kesan pembolehubah pensinteran terhadap penumpatan jasad sinter iaitu
pembolehubah bahan seperti saiz serbuk dan jenis serbuk serta parameter proses
pensinteran seperti kadar pemanasan, suhu pensinteran, masa pensinteran dan kadar
penyejukan dibincangkan dalam bab ini. Sebagai permulaan, kesan suhu pensinteran
terhadap penumpatan dan pengecutan jasad sinter dibincangkan, diikuti dengan
analisis varian (ANOVA) bagi menilai pengaruh saiz serbuk dan suhu pensinteran
terhadap ketumpatan jasad sinter. Pengoptimuman parameter proses pensinteran
dengan menggunakan kaedah rekabentuk eksperimen (DOE) bagi mendapatkan
parameter pensinteran terbaik bagi menghasilkan ketumpatan jasad sinter yang
menghampiri nilai ketumpatan bahan SS316L padu (ketumpatan teori) dibincangkan
dalam bab ini.
318
9.2 KESAN SUHU PENSINTERAN TERHADAP KETUMPATAN DAN PENGECUTAN JASAD AKHIR
Rajah 9.1 dan Rajah 9.2 menunjukkan, ketumpatan jasad sinter secara umumnya
semakin meningkat apabila suhu pensinteran ditingkatkan. Dalam kajian ini, kadar
pemanasan dan kadar penyejukan telah ditetapkan pada 10°C/minit. Ini adalah
berdasarkan kepada keputusan kajian oleh Mohd Afian Omar (1999) dan Suri et al.
(2005) yang mendapati kadar pemanasan ini adalah yang optimum bagi padatan
SS316L. Sebelum suhu pensinteran dicapai dalam relau vakum, pirolisis terma
dilakukan pada suhu 600°C selama 20 minit dalam atmosfera vakum bertujuan untuk
menyahikatan lebihan bahan-bahan pengikat yang ada dalam padatan tersebut (Li et
al. 2003). Sebelum padatan ini disinter, ianya telah dilakukan pirolisis terma pada
suhu 500°C selama 20 minit dengan padatan tersebut ditanam dalam serbuk alumina.
Bagaimanapun, proses tersebut diulang sekali lagi dalam relau vakum bagi
memastikan bahan pengikat telah dikeluarkan sepenuhnya sebelum proses pensinteran
dimulakan.
Seperti ditunjukkan oleh Rajah 9.1 dan Rajah 9.2, garis sempadan bagi had
bawah ketumpatan minimum yang boleh diterima oleh komponen MIM adalah 95%
ketumpatan teori (German & Bose 1997). Rajah 9.1 menunjukkan kesemua padatan
yang dihasilkan mempunyai ketumpatan yang melebihi 95% ketumpatan teori. Serbuk
halus pengatoman gas didapati mendahului serbuk kasar pengatoman gas dari segi
ketumpatan jasad sinter dan padatan serbuk bimodal pula didapati mempunyai
ketumpatan yang lebih rendah berbanding padatan serbuk dalam taburan monomodal.
Keadaan yang ditunjukkan oleh Rajah 9.1 ini adalah sama seperti yang diperolehi oleh
Mohd Afian Omar (1999) di mana, serbuk halus mempunyai ketumpatan sinter yang
lebih baik berbanding serbuk kasar.
Ketumpatan jasad sinter bagi padatan serbuk pengatoman gas yang diperolehi
oleh kajian ini didapati adalah lebih tinggi berbanding dengan yang dihasilkan oleh
Mohd Afian Omar (1999), yang dilakukan dalam persekitaran gas argon dengan kadar
pemanasan dan tempoh pensinteran yang sama seperti ditunjukkan dalam Rajah 9.1.
Pada suhu 1360°C, kajian oleh Mohd Afian Omar (1999) hanya memperolehi
sebanyak 97% ketumpatan teori bagi padatan serbuk halus berbanding dengan kajian
319
ini sebanyak 99.86% ketumpatan teori. Begitu juga dengan padatan serbuk kasar,
kajian beliau hanya mendapat sebanyak 95.3% ketumpatan teori berbanding kajian ini
sehingga 98.64% ketumpatan teori. Keadaan yang sama juga berlaku pada ketumpatan
padatan dalam taburan bimodal di mana kajian ini mendapat padatan yang lebih tinggi
iaitu sebanyak 98.37% ketumpatan teori berbanding dengan yang dihasilkan oleh
German (1991) ialah 83% ketumpatan teori (suhu pensinteran 1250°C selama 1 jam
dalam persekitaran gas argon) dan yang diperolehi oleh Mohd Afian Omar (1999)
sebanyak 97.5% ketumpatan teori. Peningkatan ketumpatan sinter padatan ini
disumbangkan oleh keputusan pengoptimuman parameter penyuntikan yang
menyeluruh seperti telah dibincang dalam Bab 7. Selain dari itu, penggunaan relau
vakum tinggi juga adalah penyumbang kepada peningkatan ketumpatan ini.
Persekitaran sinter dalam vakum adalah yang terbaik bagi menghasil ketumpatan jasad
akhir yang baik (Ji et al. 2001).
Rajah 9.1 Ketumpatan jasad sinter bagi padatan serbuk pengatoman gas. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam
Dalam kajian Mohd Afian Omar (1999), beliau mendapati penambahan serbuk
halus ke dalam matrik serbuk kasar dalam taburan bimodal akan memperbaiki
penumpatan jasad sinternya. Ini disebabkan kehadiran serbuk halus telah menambah
luas permukaan partikel yang akan mempercepatkan proses pengurangan tenaga di
94
95
96
97
98
99
100
1320 1340 1360 1380 1400 1420 1440
Ket
um
pat
an(%
Ket
um
pat
an t
eori
)
Suhu Pensinteran (° C)
G/A halus G/A kasar G/A bimodal
Had ketumpatan minimum Padatan MIM
320
antara permukaan partikel dan seterusnya akan mempercepatkan proses penumpatan
jasad sinter. Padatan bimodal yang menggunakan 70% jisim serbuk kasar dan 30%
jisim serbuk halus digunakan dalam kajian ini berdasarkan kepada keputusan kajian
yang telah dilaporkan oleh German (1992) bahawa pecahan serbuk kasar dan halus
sebegini akan dapat menghasilkan ketumpatan padatan yang maksimum.
Bagaimanapun, kajian ke atas ketumpatan jasad sinter yang dilakukan oleh beliau
gagal mencapai ketumpatan sinter yang setinggi diperolehi oleh kajian tesis ini.
Rajah 9.2 Ketumpatan jasad sinter bagi padatan serbuk pengatoman air. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam
Rajah 9.2 menunjukkan ketumpatan jasad sinter padatan serbuk halus
pengatoman air yang disinter pada suhu pensinteran 1340°C gagal menghasilkan jasad
sinter yang mempunyai ketumpatan melebihi 95% ketumpatan teori. Ini disebabkan
oleh bentuk partikelnya yang tidak sekata dan saiz partikelnya yang lebih halus
berbanding serbuk halus pengatoman gas, telah menyebabkan beban serbuk optimum
bagi bahan suapan serbuk ini menjadi rendah (62.5% isipadu). Rajah ini menunjukkan
bahawa padatan serbuk bimodal lebih mendominasi ketumpatan jasad sinter
berbanding padatan serbuk dalam taburan monomodal. Ini boleh dilihat pada suhu
1340°C, 1360°C dan 1380°C jasad sinter padatan serbuk bimodal mempunyai
ketumpatan yang lebih tinggi berbanding yang lainnya. Tetapi keadaan sebaliknya
93
94
95
96
97
98
99
100
1320 1340 1360 1380 1400 1420 1440
Ket
um
pat
an(%
ket
um
pat
an t
eori
)
Suhu Pensinteran (°C)
W/A halus W/A kasar W/A bimodal
Had ketumpatan minimum Padatan MIM
321
didapati berlaku apabila suhu pensinteran ditingkatkan ke 1400°C. Ketumpatan sinter
padatan serbuk halus didapati jatuh menjunam ke paras 94.21% ketumpatan teori dari
96.96% ketumpatan teori. Ketumpatan sinter padatan serbuk bimodal pula didapati
jatuh dari 98.81% ketumpatan teori ke 97.44% ketumpatan teori apabila suhu
pensinteran ditingkatkan ke 1400°C. Bagaimanapun ketumpatan sinter padatan serbuk
kasar masih lagi meningkat ke paras yang lebih tinggi iaitu 99.14% ketumpatan teori
apabila suhu pensinteran ditingkatkan dari 1380°C ke 1400°C.
Penurunan ketumpatan jasad sinter berlaku disebabkan oleh kehadiran fasa
cecair dalam matrik padatan serbuk tersebut. Kehadiran fasa cecair ini disebabkan
oleh suhu pensinteran tersebut telah melangkaui suhu lebur serbuk SS316L.
Pensinteran padatan serbuk pengatoman air pada suhu 1400°C dalam tempoh 4 jam
telah menyebabkan penyusutan ketumpatan sinter padatan ini secara keterlaluan
seperti ditunjukkan oleh Rajah 9.2. Keadaan ini berlaku disebabkan oleh pengasaran
struktur mikro padatan serbuk pengatoman air bersaiz halus yang mempunyai nilai
beban serbuk yang terlalu rendah berbanding padatan lain, telah mempercepatkan
proses pengasaran struktur mikronya. Pengasaran struktur mikro akan berlaku setelah
proses penumpatan padatan selesai dan proses ini adalah proses terakhir bagi proses
pensinteran fasa cecair (German 1985). Fasa cecair semasa pensinteran bahan SS316L
dijangkakan berlaku di antara suhu 1350°C dan 1390°C (Li et al. 2003b). Keadaan ini
telah menghasilkan liang-liang yang banyak pada padatan tersebut seperti ditunjukkan
oleh Rajah 9.3 (a) dan ini menyumbang kepada penurunan ketumpatan padatan
tersebut. Bagaimanapun, Rajah 9.3 (b) menunjukkan pengasaran struktur mikro tidak
berlaku pada padatan serbuk pengatoman gas walaupun pada suhu pensinteran yang
sama dengan padatan serbuk pengatoman air. Ini boleh dibuat perbandingan pada
struktur mikro padatan serbuk pengatoman air yang ditunjukkan oleh Rajah 9.3 (a)
yang mempunyai saiz bijian yang lebih besar berbanding padatan serbuk pengatoman
gas dalam Rajah 9.3 (b). Nilai beban serbuk padatan serbuk pengatoman gas yang
lebih tinggi berbanding padatan serbuk pengatoman air (63.5% isipadu) telah
menghalang dari proses pengasaran struktur mikro dari berlaku semasa ianya disinter
pada suhu 1400°C. Bagaimanapun, menurut Molinari et al. (1995) pengasaran struktur
mikro pada padatan yang disinter dengan proses pensinteran fasa cecair akan tetap
berlaku sekiranya disinter dalam tempoh masa yang lebih lama. Ini telah dibincangkan
322
oleh Molinari et al. (1995) bahawa penumpatan padatan yang disinter akan
berkurangan apabila semakin lama ianya disinter dan ianya akan diakhiri dengan
pengasaran struktur mikro. Pengurangan ketumpatan padatan yang disebabkan oleh
pengasaran struktur mikro bagi padatan yang disinter dengan proses pensinteran fasa
cecair adalah disebabkan oleh pengurangan tenaga di antara muka partikel pepejal
dengan cecair (Coovattanachai et al. 2007).
Kewujudan elemen serbuk halus dalam padatan serbuk bimodal didapati telah
mempercepatkan proses penumpatan padatan serbuk bimodal. Ini disumbang oleh luas
permukaan partikel serbuk halus tersebut yang lebih besar berbanding serbuk kasar
yang telah mempercepatkan proses pengurangan tenaga di antara muka partikel
serbuk. Ini jelas kelihatan apabila ketumpatan sinter serbuk bimodal pengatoman air
didapati lebih tinggi berbanding padatan pengatoman air yang lain, kecuali pada suhu
1400°C. Kehadiran fasa cecair dalam pepejal akan meningkatkan proses penumpatan
padatan tersebut. Bagaimanapun dengan peningkatan suhu pensinteran serta tempoh
pensinteran, jumlah fasa cecair dalam padatan turut bertambah dan ianya akan
meningkatkan lagi ketumpatan jasad sinter padatan tersebut. Tetapi keadaan
sebaliknya akan berlaku sekiranya terlalu banyak fasa cecair wujud dalam padatan
tersebut. Penyusutan ketumpatan jasad sinter akan berlaku disebabkan oleh
pengasaran struktur mikro padatan berkenaan (Ji et al. 2001).
Berdasarkan kepada Rajah 9.2, padatan serbuk kasar pengatoman air masih
berupaya untuk meningkatkan ketumpatan sinternya ke 99.14% ketumpatan teori
walaupun disinter pada suhu 1400°C. Ini disebabkan oleh luas permukaan serbuk
kasar tersebut yang lebih kecil berbanding luas permukaan serbuk halus dan ini telah
melambatkan proses penumpatan. Keadaan ini akan melambatkan kehadiran fasa
cecair dalam matrik padatannya walaupun suhu pensinteran telah melangkaui suhu
lebur bahan tersebut. Rajah 9.4 menunjukkan imej mikrograf imbasan elekron (SEM)
bagi jasad sinter padatan serbuk halus pengatoman air yang telah disinter pada suhu
1360°C. Partikel yang tidak lebur kelihatan berada di sekitar padatan dalam rajah ini.
Ianya kelihatan sedemikian rupa disebabkan oleh bentuk partikelnya yang tidak sekata
dan berligamen. Walaupun padatan ini hanya disinter pada suhu 1360°C dan ianya
berada di bawah takat lebur serbuk SS 316L (1375°C), imej SEM yang ditunjukkan
323
oleh Rajah 9.4 ini menunjukkan sebahagian serbuk logam telah lebur semasa proses
pensinteran pada suhu ini. Ini menunjukkan terdapat sedikit fasa cecair telah muncul
bersama-sama pepejal (serbuk logam) semasa proses pensinteran dilakukan.
(a) Padatan serbuk halus pengatoman air
(b) Padatan serbuk halus pengatoman gas
Rajah 9.3 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) dan struktur mikro padatan serbuk halus yang telah disinter pada suhu 1400°C.
Keadaan yang sama juga berlaku pada padatan serbuk halus pengatoman gas.
Ini ditunjukkan oleh Rajah 9.5 bahawa sebahagian serbuk halus pengatoman gas telah
melebur apabila disinter pada suhu 1360°C. Secara perbandingan di antara kedua-dua
Rajah 9.4 dan Rajah 9.5 menunjukkan padatan serbuk pengatoman air menghasilkan
400 µm (100X)
400 µm (100 X)
324
liang-liang yang lebih besar berbanding padatan serbuk pengatoman gas. Ini
menyebabkan ketumpatan sinter padatan serbuk pengatoman air lebih rendah
berbanding ketumpatan sinter padatan serbuk pengatoman gas. Pada masa yang sama,
padatan serbuk pengatoman gas yang ditunjukkan oleh Rajah 9.5 mempunyai
ketumpatan yang menghampiri nilai ketumpatan teori dan rajah tersebut menunjukkan
banyak serbuk logam yang telah lebur dan mula menutupi sebahagian liang-liang yang
ada.
Rajah 9.4 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang diambil pada permukaan padatan serbuk halus pengatoman air yang menunjukkan sebahagian serbuk telah melebur apabila disinter pada suhu 1360°C. Ketumpatan sinter: 96.34% ketumpatan teori
Partikel serbuk pengatoman gas yang tidak lebur
Liang-liang
20 µm
325
Rajah 9.5 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang diambil pada permukaan padatan serbuk halus pengatoman gas yang menunjukkan sebahagian serbuk telah melebur apabila disinter pada suhu 1360°C. Ketumpatan sinter: 99.86% ketumpatan teori
Padatan yang telah disinter akan mengecut berbanding jasad anum dan jasad
perang seperti ditunjukkan oleh Rajah 9.6. Peratusan pengecutan linear padatan yang
dikaji ditunjukkan oleh Rajah 9.7. Rajah tersebut menunjukkan padatan serbuk kasar
lebih banyak mengecut berbanding padatan serbuk halus. Ini disebabkan oleh beban
serbuk yang sama digunakan bagi padatan serbuk kasar dan serbuk halus. Padatan
serbuk kasar akan lebih banyak mengecut berbanding padatan serbuk halus sekiranya
beban serbuk yang sama digunakan ke atas kedua-dua padatan tersebut. Ini
disebabkan oleh lebih banyak ruangan di celah-celah partikel serbuk kasar di samping
luas permukaan yang bersentuhan di antara partikel yang kecil menyebabkan beban
serbuk kritikal serbuk kasar ini menjadi lebih tinggi. Bagaimanapun, sekiranya beban
serbuk padatan serbuk kasar yang lebih tinggi digunakan, padatan serbuk halus akan
lebih banyak mengecut. Ini disebabkan oleh pengurangan tenaga antara muka padatan
serbuk halus berlaku dengan lebih cepat akan menggalakkan lebih banyak fasa cecair
hadir dalam padatan berkenaan dan ini akan meningkatkan pengecutan padatan serbuk
halus berbanding padatan serbuk kasar. Fakta ini disokong oleh dapatan kajian Mohd
Afian Omar (1999) yang mendapati bahawa padatan serbuk halus lebih banyak
mengecut berbanding padatan serbuk kasar.
Partikel serbuk pengatoman gas yang tidak lebur
Liang-liang
50 µm
326
Rajah 9.6 Jasad anum, jasad perang dan jasad sinter yang menunjukkan pengecutan padatan
Padatan serbuk bimodal pula menunjukkan pengecutan yang paling sedikit
berbanding padatan serbuk kasar dan serbuk halus. Ini adalah antara tujuan taburan
partikel serbuk secara bimodal diperkenalkan, dengan memperkenalkan taburan
serbuk secara bimodal pengecutan jasad sinter akan dapat dikurangkan (German 1992;
German & Bulger 1992a, 1992b). Pengecutan jasad sinter bagi padatan serbuk
bimodal berkurangan disebabkan oleh kewujudan sebanyak 70% jisim serbuk kasar
telah mengurangkan kadar pengurangan tenaga antaramuka padatan tersebut semasa
ianya disinter di samping beban serbuk optimum bahan suapan bimodal ini yang lebih
tinggi berbanding bahan suapan dalam taburan monomodal (Yimin et al. 2007). Rajah
9.7 menunjukkan pengecutan padatan tersebut semakin meningkat apabila suhu
pensinteran ditingkatkan. Ini adalah kesan dari kehadiran fasa cecair semasa proses
pensinteran terutama pada suhu yang melebihi suhu lebur bahan SS316L ini.
327
Rajah 9.7 Pengecutan jasad sinter bagi padatan serbuk pengatoman gas. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam
Rajah 9.8 menunjukkan padatan serbuk halus pengatoman air mempunyai
kadar pengecutan yang lebih besar berbanding padatan serbuk kasar dan padatan
serbuk bimodal. Keadaan ini berlaku disebabkan oleh beban serbuk padatan serbuk
halus ini yang terlalu rendah berbanding padatan serbuk kasar dan serbuk bimodal. Ini
disebabkan oleh kekangan serbuk halus pengatoman air yang mempunyai nilai beban
serbuk kritikal yang rendah berbanding serbuk kasar. Secara amnya, kedua-dua Rajah
9.7 dan Rajah 9.8 menunjukkan taburan partikel serbuk bimodal dapat mengurangkan
pengecutan padatan setelah ianya disinter. Selain itu juga, pengecutan padatan akan
meningkat apabila suhu pensinteran ditingkatkan.
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
1330 1340 1350 1360 1370 1380 1390
% Pengecutan
Suhu Pensinteran (°C)
G/A halus G/A kasar G/A bimodal
328
Rajah 9.8 Pengecutan jasad sinter bagi padatan serbuk pengatoman air. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam
9.3 ANALISIS VARIAN BAGI PENGARUH SUHU PENSINTERAN TERHADAP KETUMPATAN JASAD SINTER
Bahagian ini membincangkan analisis ANOVA bagi mengkaji pengaruh saiz partikel,
jenis serbuk, taburan partikel dan suhu pensinteran ke atas ketumpatan jasad sinter.
Analisis ini adalah amat penting bagi melihat signifikasi faktor-faktor yang dikaji
serta sumbangannya terhadap ketumpatan jasad sinter yang dihasilkan.
9.3.1 Pengaruh saiz partikel dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter
Jadual 9.1 menunjukkan pengaruh saiz partikel serbuk pengatoman gas dan suhu
pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter. Jadual tersebut menunjukkan suhu
pensinteran lebih signifikan (α = 0.01) berbanding saiz partikel serbuk (α = 0.1)
terhadap ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas ini. Suhu pensinteran
memberikan sumbangan yang besar terhadap ciri kualiti ini iaitu 82.36% berbanding
saiz partikel yang hanya menyumbang sebanyak 3.99% sahaja. Ini kerana apabila
suhu pensinteran meningkat, porositi padatan tersebut akan berkurangan dan akan
meningkatkan ketumpatan padatan tersebut (Berginc et al. 2006b).
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1320 1330 1340 1350 1360 1370 1380 1390
% Pengecutan
Suhu Pensinteran (°C)
W/A halus W/A kasar W/A bimodal
329
Jadual 9.1 Jadual ANOVA bagi pengaruh saiz partikel serbuk pengatoman gas dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter
Sumber Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C (Saiz partikel serbuk
pengatoman gas)
0.0288 1 0.0288 7.1770 F0.1,1,16= 3.05 3.99
D (Suhu Pensinteran)
0.5243 3 0.1748 43.4946 F0.01,3,16= 5.29 82.36
C × D 0.0045 3 0.0015 0.3747 F0.1,3,16= 2.46 -1.21 e 0.0643 16 0.0040 14.86 T 0.6220 23 100
Proses penumpatan yang berlaku ke atas padatan ini ditunjukkan oleh Rajah
9.9. Selepas padatan tersebut menjalani proses pirolisis terma, keseluruhan bahan
pengikat telah diuraikan daripada padatan tersebut. Ini ditunjukkan oleh Rajah 9.9 (a)
yang menunjukkan hanya partikel serbuk pengatoman gas sahaja yang tinggal dalam
matriknya. Perhatikan partikel-partikel serbuk yang saling bersentuhan di antara satu
sama lain. Apabila ianya disinter, bahagian partikel serbuk yang bersentuhan akan
mula melebur dan membentuk leher seperti ditunjukkan oleh Rajah 9.9 (b). Keadaan
ini adalah yang dimaksudkan sebagai pengurangan luas permukaan partikel serbuk
telah berlaku disebabkan oleh pembentukan leher yang menghubungkan dua partikel
serbuk. Selanjutnya, Rajah 9.9 (c) menunjukkan porositi padatan ini akan berkurangan
apabila leher tersebut membesar pada suhu pensinteran 1360°C. Rajah 9.9 (b) dan
Rajah 9.9 (c) menunjukkan kemunculan garis sempadan bijian dari pembentukan leher
tersebut. Bagaimanapun, apabila suhu ini ditingkatkan ke suhu yang lebih tinggi dari
suhu lebur bahan ini sebagai contoh 1400°C seperti ditunjukkan oleh Rajah 9.3, hanya
garis sempadan bijian dan sedikit porositi terbentuk. Peringkat ini adalah peringkat
akhir pensinteran seperti telah dijelaskan oleh Rajah 2.6 dalam bab kajian kepustakaan
tesis ini.
330
(a) Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) bagi jasad perang serbuk pengatoman gas yang telah menjalani proses pirolisis terma
(b) Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) menunjukkan pembentukan leher pada partikel padatan yang telah disinter pada suhu 1340°C
bersambung....
331
....sambungan
(c) Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) menunjukkan penumpatan berlaku pada suhu pensinteran 1360°C
Rajah 9.9 Proses penumpatan padatan serbuk pengatoman gas
Bagi serbuk pengatoman air pula, Jadual 9.2 menunjukkan keputusan yang
sebaliknya berbanding yang ditunjukkan oleh Jadual 9.1. Jadual ini menunjukkan saiz
partikel adalah lebih signifikan berbanding suhu pensinteran. Saiz partikel didapati
signifikan sebanyak α = 0.01 manakala suhu pensinteran hanya signifikan sebanyak α
= 0.1 sahaja. Keadaan ini berlaku disumbangkan oleh luas permukaan partikel serbuk
halus pengatoman air yang lebih besar iaitu 0.978 m2/g berbanding partikel serbuk
kasar 0.573 m2/g telah merangsang proses penumpatan padatan tersebut semasa
disinter. Bagaimanapun, interaksi di antara kedua-dua faktor tersebut adalah
signifikan pada aras yang lebih baik (α = 0.025) berbanding suhu pensinteran. Bagi
kes serbuk pengatoman air ini, interaksi di antara faktor-faktor tersebut
menyumbangkan sebanyak 22.54% berbanding saiz partikel serbuk sebanyak 15.77%
dan suhu penyuntikan sebanyak 13.87% terhadap ketumpatan sinter padatan serbuk
pengatoman air.
332
Jadual 9.2 Jadual ANOVA bagi pengaruh saiz partikel serbuk pengatoman air dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter
Sumber Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn C (Saiz partikel serbuk
pengatoman air)
0.1225 1 0.1224 8.5816 F0.01, 1, 16= 8.53 15.77
D (Suhu Pensinteran)
0.1380 3 0.0460 3.2229 F0.1, 3, 16= 2.46 13.87
C × D 0.1974 3 0.0658 4.6123 F0.025, 3, 16= 4.08 22.54 e 0.2283 16 0.0142 47.83 T 0.6861 23 100
9.3.2 Pengaruh jenis serbuk dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter
Jadual 9.3 adalah ANOVA bagi pengaruh jenis serbuk terhadap ketumpatan jasad
sinter. Jadual tersebut menunjukkan jenis serbuk banyak memberikan pengaruh
terhadap ketumpatan jasad sinter ini. Ini ditunjukkan oleh Jadual 9.3, bahawa jenis
serbuk (F) menyumbang sebanyak 45.46% terhadap ketumpatan jasad sinter
berbanding suhu pensinteran (D) hanya 25.76% dan interaksi di antara jenis serbuk
dengan suhu pensinteran (F × D) sebanyak 5.83%. Bagaimanapun, Jadual 9.3
menunjukkan faktor-faktor tunggal seperti jenis serbuk (F) dan suhu pensinteran (D)
adalah signifikan pada aras yang amat tinggi sebanyak α = 0.01 berbanding interaksi
di antara kedua-dua faktor tersebut yang signifikan hanya pada α = 0.1 sahaja.
Seperti telah dibincangkan dalam Bab 6 dan Bab 7 sebelum ini, bentuk partikel
serbuk pengatoman air yang tidak sekata telah menyumbang kepada ketumpatan jasad
anum yang rendah. Keputusan yang ditunjukkan oleh Jadual 9.3 ini disokong oleh
hasil kajian yang telah dilaporkan oleh Koseski et al. (2005) dan Suri et al. (2005) di
mana, padatan partikel serbuk tidak menunjukkan sebarang kesan ke atas penumpatan
padatan serbuk pengatoman air berbanding padatan serbuk pengatoman gas. Mereka
mendapati padatan bagi kedua-dua jenis serbuk menghasilkan porositi dan saiz bijian
yang sama. Ketumpatan jasad anum serbuk pengatoman air yang rendah akan
meningkatkan kadar pensinterannya. Ini boleh dilihat dalam Rajah 9.10 di mana kadar
penumpatan padatan serbuk pengatoman air didapati meningkat dengan lebih cepat
333
berbanding padatan serbuk pengatoman gas. Seperti ditunjukkan oleh Rajah 9.10,
ketumpatan padatan serbuk pengatoman air telah meningkat dari 93.64% ketumpatan
teori ke 95.64% ketumpatan teori apabila suhu pensinteran ditingkatkan dari 1340°C
ke 1360°C.
Jadual 9.3 Jadual ANOVA bagi pengaruh jenis serbuk dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter
Sumber
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn F (Jenis serbuk) 0.5992 1 0.5992 46.5590
F0.01, 1, 16= 8.53 45.46
D (Suhu Pensinteran) 0.3709 3 0.1236 9.6057
F0.01, 3, 16= 5.29 25.76
F × D 0.1139 3 0.0380 2.9489 F0.1, 3, 16= 2.46 5.83 E 0.2059 16 0.0129 22.95
T 1.2899 23 100
Rajah 9.10 menunjukkan perbandingan di antara ketumpatan sinter padatan
serbuk pengatoman gas dan padatan serbuk pengatoman air bersaiz halus. Rajah
tersebut menunjukkan serbuk pengatoman gas menghasilkan ketumpatan sinter yang
lebih baik berbanding serbuk pengatoman air. Ini dipengaruhi oleh bentuk partikel
serbuk pengatoman gas yang berbentuk sfera dan sekata dapat menghasilkan sifat
padatan yang lebih baik. Penurunan ketumpatan sinter bagi padatan serbuk
pengatoman air didapati berlaku apabila suhu pensinteran ditingkatkan ke 1400°C
ditunjukkan oleh Rajah 9.10. Ini berlaku kerana kehadiran terlalu banyak fasa cecair
apabila suhu pensinteran telah melangkaui suhu lebur serbuk logam tersebut.
Bagaimanapun, disebabkan oleh beban serbuk bagi padatan serbuk pengatoman gas
mempunyai beban serbuk yang lebih tinggi berbanding padatan serbuk pengatoman
air, penurunan ketumpatan jasad sinter masih belum lagi berlaku pada suhu tersebut.
334
Rajah 9.10 Kesan jenis serbuk ke atas ketumpatan jasad sinter. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam
9.3.3 Pengaruh taburan partikel secara bimodal dan suhu pensinteran ketumpatan jasad sinter
Jadual 9.4 menunjukkan jenis serbuk banyak mempengaruhi ketumpatan sinter
padatan serbuk dalam taburan bimodal. Jadual tersebut menunjukkan jenis serbuk (F)
menyumbang sebanyak 45.46% terhadap ketumpatan jasad sinter ini berbanding suhu
pensinteran (D) sebanyak 25.76% diikuti dengan interaksi kedua-dua faktor tersebut
(F × D) sebanyak 5.83%. Aras signifikan faktor-faktor tersebut juga adalah tinggi iaitu
α = 0.01 berbanding interaksi faktor-faktor tersebut yang hanya signifikan pada aras
yang rendah (α = 0.1). Keadaan ini adalah sama seperti ditunjukkan oleh Jadual 9.3
bagi padatan serbuk dalam taburan monomodal.
Keputusan dalam Jadual 9.4 menunjukkan jenis serbuk bagi padatan bimodal
ini memberikan sumbangan yang terbesar terhadap ketumpatan jasad sinter ini.
Menurut German dan Bulger (1992), penumpatan jasad sinter dalam taburan bimodal
ini dipengaruhi oleh ketumpatan jasad anum, saiz partikel, komposisi padatan dan
kehomogenan adunan bahan suapan. Ianya berbeza dengan padatan serbuk
monomodal di mana penumpatannya adalah bergantung kepada saiz partikelnya.
335
Selain dari itu juga, campuran serbuk halus dan serbuk kasar ini akan menghasilkan
tegasan pensinteran yang juga akan meningkatkan penumpatan padatan tersebut.
Serbuk kasar yang dicampurkan dengan serbuk halus akan menghalang kadar
penumpatan serbuk halus. Pengecutan partikel serbuk halus dalam padatan bimodal
juga akan terhalang oleh serbuk kasar yang rendah kadar penumpatannya dan ini
menghasilkan tegasan yang akan mengurangkan pengecutan padatan tersebut.
Bagaimanapun, sekiranya masa pensinteran dan suhu pensinteran padatan bimodal ini
ditingkatkan, tegasan santaian akan berlaku dan ianya akan menjadi penghalang
kepada proses pensinteran. Akibatnya, liang-liang besar dan retak akan muncul pada
jasad sinter tersebut.
Jadual 9.4 Jadual ANOVA bagi pengaruh jenis serbuk dan suhu pensinteran terhadap ketumpatan jasad sinter
Sumber Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian, Fn
F kritikal Peratus
sumbangan, Pn
F (Jenis serbuk dalam
padatan bimodal)
0.5992 1 0.5993 46.5590 F0.01,1,16= 8.53 45.46
D (Suhu Pensinteran)
0.3709 3 0.1237 9.6057 F0.01,3,16= 5.29 25.76
F × D 0.1139 3 0.0380 2.9489 F0.1,3,16= 2.46 5.83 e 0.2059 16 0.0129 22.95 T 1.2899 23 100
Rajah 9.11 menunjukkan padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan
partikel secara bimodal masih mendahului dari segi ketumpatan jasad sinter
berbanding padatan serbuk pengatoman air dalam taburan partikel yang sama.
Bagaimanapun, disebabkan oleh kehadiran fasa cecair yang berlebihan dalam matrik
padatan tersebut apabila suhu pensinteran melebihi suhu lebur bahan tersebut,
ketumpatan jasad sinter bagi kedua-dua jenis serbuk tersebut didapati telah menurun
apabila suhu pensinteran dinaikkan ke 1400°C.
336
Rajah 9.11 Kesan taburan serbuk bimodal dan jenis serbuk ke atas ketumpatan jasad sinter. Kadar pemanasan dan penyejukan: 10°C/minit; suhu pirolisis terma: 600°C selama 20 minit; pensinteran dilakukan selama 4 jam
9.4 PENGOPTIMUMAN PARAMETER PENSINTERAN DENGAN MENGGUNAKAN KAEDAH TAGUCHI
Sebanyak empat faktor pensinteran iaitu suhu pensinteran, masa pensinteran, kadar
pemanasan dan kadar penyejukan (Kang 2005) akan dikaji dalam kajian ini, bertujuan
untuk mendapatkan aras signifikan dan pengaruh faktor-faktor tersebut ke atas
ketumpatan jasad sinter yang dihasilkan. Selain itu, parameter pensinteran yang
optimum beserta dengan julat prestasi optimum bagi proses tersebut akan dihasilkan
oleh kajian ini.
Faktor-faktor serta arasnya yang digunakan dalam kajian ini ditunjukkan oleh
Jadual 9.5. Terdapat tiga aras digunakan bagi setiap faktor yang ditunjukkan dalam
jadual tersebut. Berbeza dengan hasil kajian yang telah dilaporkan oleh Ji et al.
(2001), kajian ini hanya menumpukan kepada persekitaran pensinteran dalam vakum
bertekanan tinggi sahaja. Ini kerana dapatan kajian oleh Ji et al. (2001) mendapati
bahawa persekitaran vakum dapat menghasilkan jasad sinter yang terbaik. Oleh itu
kajian ini akan menerima pakai keputusan kajian tersebut tetapi akan mengkaji dengan
lebih lanjut lagi sejauh mana persekitaran vakum ini dapat meningkatkan ketumpatan
337
jasad sinter. Selain dari itu, kadar penyejukan juga diambil sebagai salah satu faktor
proses yang dikaji bagi melihat sejauh mana faktor ini mempengaruhi penumpatan
jasad sinter tersebut. Ketumpatan jasad sinter yang lebih baik dihasilkan dari
pensinteran dalam vakum ini disebabkan oleh proses penumpatan dan pengecutan
padatan tidak dihalang oleh tekanan dalaman gas sepertimana yang berlaku dalam
proses pensinteran menggunakan gas (Berginc et al. 2006b).
Jadual 9.5 Faktor dan aras parameter yang digunakan dalam kajian pengoptimuman parameter pensinteran
Faktor Aras
0 1 2
A Suhu Pensinteran (°C) 1340 1360 1380
B Masa Pensinteran (minit) 60 120 240
C Kadar pemanasan (°C/min) 6 8 10
D Kadar penyejukan (°C/min) 6 8 10
Nilai bagi aras faktor yang ditunjukkan oleh Jadual 9.5 ini dipilih berdasarkan
kepada hasil kajian awalan yang telah dibincangkan dalam bahagian 9.2 dan bahagian
9.3, manakala kaedah ANOVA yang digunakan dalam bahagian ini adalah
berdasarkan kepada setiap nilai ketumpatan yang diperolehi bagi setiap ulangan
eksperimen. Ianya tidak seperti ANOVA yang dilakukan sebelum ini yang
berdasarkan kepada nilai nisbah isyarat hingar (S/N) yang diperolehi dari setiap
eksperimen. Ini kerana tatacara ortogonal yang digunakan bagi kajian ini hanya
mempunyai 9 baris eksperimen dengan 4 lajur yang akan menghasilkan ralat sifar
sekiranya menggunakan nisbah S/N. Sekiranya ralat ialah sifar dan kesemua faktor
yang dikaji adalah signifikan, ini akan menyebabkan nilai selang keyakinan bagi
prestasi optimum tidak dapat ditentukan. Ini kerana nilai ralat varian perlu ditentukan
untuk mendapatkan selang keyakinan. Selain itu juga, kaedah analisis yang
berdasarkan kepada nilai ketumpatan yang diperolehi ini digunakan bagi memudahkan
perbandingan dibuat dengan keputusan dan analisis yang telah dilaporkan oleh Ji et al.
(2001).
338
9.4.1 Pengoptimuman parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman gas bersaiz halus
Bahagian ini akan membincangkan mengenai pengoptimuman parameter
pensinteran padatan serbuk halus pengatoman gas. Keputusan bagi setiap eksperimen
yang dilakukan ditunjukkan oleh Jadual 9.6. Sebanyak empat ulangan dilakukan bagi
setiap eksperimen. Empat ulangan bagi setiap eksperimen sahaja dilakukan
memandangkan ianya sudah memadai bagi menghasilkan keputusan yang berada pada
aras keyakinan 99.5% (α = 0.005). Dengan itu, kesemua ulangan bagi DOE dalam bab
ini akan dilakukan sebanyak empat ulangan. Malahan DOE yang dilakukan oleh Ji et
al. (2001) juga menggunakan bilangan ulangan yang sama dengan kajian ini tetapi
beliau mendapat aras keyakinan keputusannya sebanyak 99% (α = 0.01).
Jadual 9.6 menunjukkan ketumpatan jasad sinter maksimum yang dapat
dicapai oleh DOE ini ialah 98.29% ketumpatan teori iaitu apabila eksperimen ke tujuh
dilakukan. Manakala ketumpatan jasad sinter minimum ialah 93.20% ketumpatan
teori yang diperolehi dari eksperimen pertama. Berbeza dengan yang diperolehi oleh
Ji et al. (2001) yang menggunakan serbuk SS316L pengatoman air bersaiz D50 5 µm,
mendapati ketumpatan jasad sinter minimum yang diperolehi ialah 94.24%
ketumpatan teori dan ketumpatan jasad sinter maksimumnya pula hanya 95.98%
ketumpatan teori. Ini dipengaruhi oleh bentuk partikel serbuk pengatoman air yang
tidak sekata digunakan oleh beliau. Keputusan kajian ini mendapati bahawa
ketumpatan sinter maksimum yang diperolehi kajian ini adalah lebih baik berbanding
dengan yang diperolehi oleh Ji et al. (2001).
339
Jadual 9.6 Tatacara ortogonal L9(3)4 dan ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas bersaiz halus bagi setiap eksperimen yang dilakukan
Ulangan A B C D 1 2 3 4 Y %
ketumpatan teori
Eks
peri
men
1 0 0 0 0 7.3512 7.3750 7.3631 7.3631 7.3631 93.20 2 0 1 1 1 7.3854 7.4098 7.3976 7.3976 7.3976 93.64 3 0 2 2 2 7.4888 7.5751 7.5320 7.5320 7.5320 95.34 4 1 0 1 2 7.7625 7.7187 7.7406 7.7406 7.7406 97.98 5 1 1 2 0 7.4609 7.4857 7.4733 7.4733 7.4733 94.60 6 1 2 0 1 7.5260 7.5238 7.5249 7.5249 7.5249 95.25 7 2 0 2 1 7.7500 7.7796 7.7648 7.7648 7.7648 98.29 8 2 1 0 2 7.6775 7.6837 7.6806 7.6806 7.6806 97.22 9 2 2 1 0 7.7273 7.7548 7.7410 7.7410 7.7410 97.99
Purata 7.5798 95.95 Mak 7.7648 98.29 Min 7.3631 93.20
ANOVA bagi eksperimen ini ditunjukkan oleh Jadual 9.7, menunjukkan
kesemua faktor-faktor yang dikaji mempunyai aras signifikan yang sangat tinggi α =
0.005 (aras keyakinan 99.5%). Aras signifikan yang ditunjukkan oleh ANOVA ini
adalah lebih baik berbanding dengan yang dilaporkan oleh Ji et al. (2001). Jadual ini
juga menunjukkan suhu pensinteran, A memberikan sumbangan terbesar (68.35%)
terhadap ciri kualiti ini, diikuti dengan kadar penyejukan, D (12.72%), masa
pensinteran, B (9.42%) dan kadar pemanasan, C (8.45%). Keputusan kajian ini
menunjukkan bahawa kadar penyejukan, D adalah signifikan pada aras yang sangat
tinggi dan adalah yang kedua menyumbangkan kepada ketumpatan jasad sinter serbuk
pengatoman gas ini.
340
Jadual 9.7 ANOVA bagi ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas bersaiz halus
Faktor Darjah Kebebasan,
fn
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Varian, vn Jumlah Kuasa Dua tulen, Sn’
Nisbah varian, Fn
F kritikal Peratus sumbangan,
Pn A 2 0.533 0.266289 0.532 1122.83 F0.005, 2,27=6.4885 68.35
B 2 0.074 0.036904 0.073 155.61 F0.005, 2,27=6.4885 9.42
C 2 0.066 0.033115 0.066 139.63 F0.005, 2,27=6.4885 8.45
D 2 0.100 0.049754 0.099 209.79 F0.005, 2,27=6.4885 12.72
ralat 27 0.006 0.000237 1.07
Jumlah 35 0.779 100
Keputusan akhir bagi pengoptimuman proses pensinteran padatan serbuk
pengatoman gas ini ditunjukkan oleh Jadual 9.8. Parameter optimum ini adalah
berdasarkan kepada plot kesan utama bagi purata jasad sinter yang ditunjukkan oleh
Lampiran G. Jadual 9.8 menunjukkan suhu pensinteran 1380°C (aras tertinggi) adalah
yang optimum, begitu juga dengan kadar penyejukan terpantas (10°C/minit) adalah
yang optimum. Bagaimanapun, ketumpatan jasad sinter serbuk ini dapat
dimaksimumkan dengan masa pensinteran yang singkat (60 minit) dan kadar
pemanasan yang sederhana (8°C/minit). Prestasi optimum bagi proses ini akan dapat
menghasilkan jasad sinter yang mempunyai ketumpatan sehingga 99.87% ketumpatan
teori dengan selang keyakinan 0.0131 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1). Parameter
yang telah dioptimumkan ini telah disahkan oleh eksperimen pengesahan yang
mendapati bahawa ketumpatan jasad sinter yang diperolehi dari eksperimen
pengesahan ialah 99.75% ketumpatan teori dan ianya berada dalam julat prestasi
optimum seperti ditunjukkan dalam jadual tersebut.
341
Jadual 9.8 Keputusan akhir bagi pengoptimuman proses pensinteran padatan serbuk pengatoman gas halus
Parameter optimum: A2 B0 C1 D2 (Suhu pensinteran, 1380°C; Masa Pensinteran, 60 minit; Kadar Pemanasan, 8°C/minit; Kadar Penyejukan, 10°C/minit)
Prestasi optimum: 7.8898 g/cm3 atau 99.87% ketumpatan teori Selang keyakinan: 0.0131 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) Julat : 7.8767 g/cm3 < < 7.9029 g/cm3 atau, 99.71% ketumpatan teori < < 99.88% ketumpatan teori
Eksperimen pengesahan (minit)
Ulangan 1 2 3 4 purata g/cm3 7.8500 7.9041 7.8771 7.8907 7.8805
% ketumpatan
teori 99.37 100 99.71 99.88 99.75
9.4.2 Pengoptimuman parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman air bersaiz halus
Keputusan pengoptimuman bagi proses pensinteran padatan serbuk halus pengatoman
air ditunjukkan oleh Jadual 9.9. DOE yang dilakukan dalam bahagian ini adalah sama
seperti dalam bahagian sebelum ini. Jadual 9.9 menunjukkan bahawa ketumpatan
minimum yang dihasilkan oleh DOE ini ialah 93.53% ketumpatan teori dan
ketumpatan maksimum ialah 98.48% ketumpatan teori. Kedua-dua nilai ini adalah
lebih tinggi daripada yang ditunjukkan oleh Jadual 9.6 bagi serbuk halus pengatoman
gas. Tetapi purata ketumpatan jasad sinter yang ditunjukkan oleh DOE dalam Jadual
9.6 adalah lebih tinggi berbanding Jadual 9.9. Ini disebabkan oleh beban serbuk
padatan serbuk pengatoman gas yang lebih tinggi (63.5% isipadu) berbanding padatan
serbuk pengatoman air ini (62.5% isipadu). Bagaimanapun, disebabkan oleh luas
permukaan tentu partikel serbuk halus pengatoman air ini lebih besar daripada serbuk
halus pengatoman gas (lihat Bab 4), maka penumpatan padatan serbuk halus
pengatoman air yang lebih cepat ini telah membantu menaikkan ketumpatan jasad
sinter serbuk tersebut sehingga ianya menjadi hampir sama dengan yang dihasilkan
oleh serbuk pengatoman gas. Ini boleh dilihat dalam Rajah 9.12 yang menunjukkan
porositi pada kedua-dua jasad sinter serbuk halus pengatoman air dan pengatoman gas
ini mempunyai taburan porositi yang hampir sama.
342
Jadual 9.9 Tatacara ortogonal L9(3)4 dan ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman air bersaiz halus bagi setiap eksperimen yang dilakukan
Ulangan A B C D 1 2 3 4 Y %
ketumpatan teori
Eks
peri
men
1 0 0 0 0 7.5078 7.4329 7.4704 7.4704 7.4704 94.56 2 0 1 1 1 7.5780 7.5008 7.5394 7.5394 7.5394 95.44 3 0 2 2 2 7.3972 7.3929 7.3950 7.3950 7.3950 93.61 4 1 0 1 2 7.5846 7.5058 7.5452 7.5452 7.5452 95.51 5 1 1 2 0 7.5279 7.4515 7.4897 7.4897 7.4897 94.81 6 1 2 0 1 7.7387 7.8218 7.7803 7.7803 7.7803 98.48 7 2 0 2 1 7.3886 7.3894 7.3890 7.3890 7.3890 93.53 8 2 1 0 2 7.5452 7.5410 7.5431 7.5431 7.5431 95.48 9 2 2 1 0 7.4760 7.5262 7.5011 7.5011 7.5011 94.95
Purata 7.5170 95.15 Mak 7.7803 98.48 Min 7.3890 93.53
Keputusan DOE yang ditunjukkan oleh Jadual 9.9 ini adalah lebih baik
berbanding dengan yang dihasilkan oleh Ji et al. (2001) yang menggunakan partikel
serbuk dari bentuk yang sama (serbuk SS316L pengatoman air). Nilai peratusan
ketumpatan purata yang dihasilkan oleh DOE ini ialah 95.15% ketumpatan teori
adalah lebih tinggi berbanding dengan yang dihasilkan oleh Ji et al. (2001) sebanyak
94.86% ketumpatan teori. Keadaan ini disumbangkan oleh persekitaran pensinteran
vakum tinggi sepenuhnya yang digunakan dalam kajian ini. Manakala Ji et al. (2001)
menggunakan tiga persekitaran pensinteran yang berbeza sebagai faktor yang hendak
dikaji iaitu persekitaran gas argon, gas nitrogen dan vakum. Kelemahan kajian oleh Ji
et al. (2001) ialah kadar penyejukan tidak diambil sebagai salah satu faktor yang
dikaji, sedangkan faktor ini adalah salah satu faktor pensinteran (Kang 2005).
343
(a) Porositi jasad sinter serbuk halus pengatoman air
(b) Porositi jasad sinter serbuk halus pengatoman gas
Rajah 9.12 Porositi bagi jasad sinter serbuk halus pengatoman air dan pengatoman gas yang disinter pada suhu 1360°C.
344
Jadual 9.10 ANOVA bagi ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman air bersaiz halus
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Varian, vn
Jumlah Kuasa
Dua tulen, Sn’
Nisbah varian,
Fn F kritikal
Peratus sumbangan,
Pn
A 2 0.140 0.070045 0.139 114.39 F0.005,2,27=6.4885 31.60 B 2 0.050 0.025065 0.049 40.94 F0.005,2,27=6.4885 11.13 C 2 0.183 0.091317 0.181 149.13 F0.005,2,27=6.4885 41.29 D 2 0.050 0.025001 0.049 40.83 F0.005,2,27=6.4885 11.10
ralat 27 0.017 0.000612 4.88 Jumlah 35 0.439 100
Jadual 9.10 menunjukkan ANOVA bagi ketumpatan jasad sinter serbuk halus
pengatoman air. Kesemua faktor yang dikaji menunjukkan aras signifikan yang sangat
tinggi iaitu α = 0.005 (aras keyakinan 99.5%) dan ianya lebih baik dari yang
diperolehi oleh Ji et al. (2001) walaupun bentuk serbuk yang digunakan beliau adalah
sama seperti kajian ini. Jadual 9.10 menunjukkan bahawa kadar pemanasan (C) adalah
lebih mempengaruhi penumpatan jasad sinter serbuk halus pengatoman air ini diikuti
dengan suhu pensinteran (A), masa pensinteran (B) dan kadar penyejukan (D).
Keputusan ANOVA yang sama dilaporkan oleh Ji et al. (2001) yang mendapati
bahawa kadar pemanasan adalah lebih mempengaruhi proses penumpatan jasad sinter
serbuk halus pengatoman air ini selain dari persekitaran pensinteran, diikuti dengan
suhu pensinteran dan masa pensinteran.
Keputusan akhir pengoptimuman parameter pensinteran padatan serbuk halus
pengatoman air ini ditunjukkan oleh Jadual 9.11. Jadual tersebut menunjukkan kadar
pemanasan yang paling perlahan (6°C/minit) sehingga mencapai suhu pensinteran
1360°C (sederhana) adalah yang optimum. Bagaimanapun, masa pensinteran yang
lebih lama iaitu 240 minit diperlukan bagi memaksimumkan ketumpatan jasad sinter
ini dan, kadar penyejukan yang optimum pula ialah 8°C/minit. Prestasi optimum bagi
proses ini akan dapat menghasilkan jasad sinter yang mempunyai ketumpatan
sehingga 98.48% ketumpatan teori pada selang keyakinan 0.02 pada aras keyakinan
90% (α = 0.1). Ini lebih baik berbanding dengan yang dihasilkan oleh Ji et al. (2001)
iaitu hanya 96.10% ketumpatan teori pada selang keyakinan 0.01. Parameter yang
telah dioptimumkan ini telah disahkan dengan eksperimen pengesahan yang
345
mendapati bahawa ketumpatan jasad sinter yang diperolehi dari eksperimen
pengesahan ialah 98.52% ketumpatan teori.
Jadual 9.11 Keputusan akhir bagi pengoptimuman proses pensinteran padatan serbuk pengatoman air halus
Parameter optimum: A1 B2 C0 D1 (Suhu pensinteran, 1360°C; Masa Pensinteran, 240 minit; Kadar Pemanasan, 6°C/minit; Kadar Penyejukan, 8°C/minit)
Prestasi optimum: 7.7803 g/cm3 atau 98.48% ketumpatan teori Selang keyakinan: 0.02 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) Julat : 7.7592 g/cm3 < < 7.8013 g/cm3 atau, 98.22% ketumpatan teori < < 98.75% ketumpatan teori
Eksperimen pengesahan (minit)
Ulangan 1 2 3 4 purata g/cm3 7.8377 7.8365 7.7296 7.7296 7.7834
% ketumpatan
teori 99.21 99.20 97.84 97.84 98.52
9.4.3 Pengoptimuman parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Keputusan DOE bagi pensinteran padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan
bimodal ditunjukkan oleh Jadual 9.12. Jadual tersebut menunjukkan bahawa
ketumpatan jasad sinter purata yang dihasilkan ialah 96.36% ketumpatan teori,
manakala ketumpatan maksimumnya ialah 98.31% ketumpatan teori dan ketumpatan
minimumnya 93.18% ketumpatan teori. Ketumpatan maksimum bagi DOE ini
dihasilkan oleh eksperimen ke 8 yang menggunakan suhu pensinteran 1380°C; masa
pensinteran 120 minit; kadar pemanasan 6°C/minit dan; kadar penyejukan 10°C/minit.
Bagaimanapun, ketumpatan minimum dihasilkan oleh eksperimen yang pertama
dalam DOE ini yang menggunakan suhu pensinteran 1340°C; masa pensinteran 60
minit; kadar pemanasan 6°C/minit dan; kadar penyejukan 6°C/minit dan ianya adalah
sama seperti ditunjukkan oleh Jadual 9.6 bagi padatan serbuk halus pengatoman gas.
346
Jadual 9.12 Tatacara ortogonal L9(3)4 dan ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal bagi setiap eksperimen yang dilakukan
Ulangan A B C D 1 2 3 4 Y %
ketumpatan teori
Eks
peri
men
1 0 0 0 0 7.4064 7.4840 7.4452 7.4452 7.4452 93.18 2 0 1 1 1 7.6589 7.7420 7.7005 7.7005 7.7005 96.38 3 0 2 2 2 7.6673 7.4985 7.5829 7.5829 7.5829 94.91 4 1 0 1 2 7.7679 7.6848 7.7263 7.7263 7.7263 96.70 5 1 1 2 0 7.7392 7.7366 7.7379 7.7379 7.7379 96.85 6 1 2 0 1 7.6988 7.5726 7.6357 7.6357 7.6357 95.57 7 2 0 2 1 7.7903 7.7926 7.7915 7.7915 7.7915 97.52 8 2 1 0 2 7.8456 7.8651 7.8554 7.8554 7.8554 98.31 9 2 2 1 0 7.7357 7.8654 7.8006 7.8006 7.8006 97.63
Purata 7.6973 96.34 Mak 7.8554 98.31 Min 7.4452 93.18
Jadual 9.13 menunjukkan ANOVA bagi ketumpatan sinter bagi padatan serbuk
ini. Jadual tersebut menunjukkan kesemua faktor yang dikaji mempunyai aras
signifikan yang sangat baik seperti yang telah dibincangkan dalam bahagian sebelum
ini. ANOVA ini menunjukkan bahawa suhu pensinteran (A) adalah yang paling
banyak menyumbang kepada ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas dalam
taburan partikel secara bimodal ini sebanyak 62.05%. Ianya diikuti dengan masa
pensinteran (B) sebanyak 14.63%; kadar pemanasan (C) sebanyak 9.86% dan; kadar
penyejukan (D) sebanyak 3.88%. Keputusan yang ditunjukkan oleh kedua-dua jadual
iaitu Jadual 9.7 dan Jadual 9.13 di mana, suhu pensinteran memberikan sumbangan
terbesar ke atas padatan jasad sinter serbuk pengatoman gas sama ada dalam taburan
monomodal dan taburan bimodal. Bagaimanapun, masa pensinteran (B) adalah yang
kedua mempengaruhi penumpatan padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan
bimodal ini. Manakala kadar penyejukan (D) pula adalah yang kedua mempengaruhi
penumpatan padatan serbuk halus pengatoman gas dalam taburan monomodal. Ini
menunjukkan suhu pensinteran bersama-sama dengan kadar pemanasan adalah
penting bagi membolehkan partikel serbuk pengatoman gas bimodal yang
mengandungi taburan partikel, SW yang lebar mengalami proses penumpatan yang
seragam. Masalah utama pensinteran padatan serbuk bimodal ini, selain dari
mendapatkan ketumpatan yang tinggi ialah penumpatan serbuk halus dan serbuk kasar
347
yang tidak sekata disebabkan oleh luas permukaan partikel yang berbeza (German
1992; German & Bulger 1992a, 1992b).
Jadual 9.13 ANOVA bagi ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Faktor Darjah Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Varian, vn Jumlah Kuasa Dua tulen, Sn’
Nisbah varian, Fn
F kritikal Peratus sumbangan, Pn
A 2 0.345 0.172279 0.342 114.25 F0.005,2,27=6.4885 62.05 B 2 0.084 0.041763 0.081 27.70 F0.005,2,27=6.4885 14.63 C 2 0.057 0.028658 0.054 19.01 F0.005,2,27=6.4885 9.86 D 2 0.024 0.012178 0.021 8.08 F0.005,2,27=6.4885 3.88
ralat 27 0.041 0.001508 9.59 Jumlah 35 0.550 100
Keputusan akhir pensinteran padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan
bimodal ini ditunjukkan oleh Jadual 9.14. Jadual tersebut menunjukkan suhu
pensinteran yang paling tinggi iaitu 1380°C diperlukan dengan masa pensinteran
selama 120 minit diperlukan bagi memastikan penumpatan kedua-dua partikel serbuk
kasar dan serbuk halus dalam padatan tersebut berlaku dengan seragam justeru
menghasilkan ketumpatan jasad sinter yang optimum. Selanjutnya, kadar pemanasan
yang sederhana iaitu 8°C/minit sudah memadai bagi padatan serbuk ini dengan kadar
penyejukan yang pantas iaitu 10°C/minit. Prestasi optimum yang diperolehi dalam
kajian ini ialah 99.53% ketumpatan teori dengan selang keyakinan 0.033 pada aras
keyakinan 90% (α = 0.1). Keputusan ini telah disahkan oleh eksperimen pengesahan
yang menggunakan parameter optimum seperti ditunjukkan Jadual 9.14. Keputusan
jasad sinter yang dihasilkan kajian ini adalah lebih tinggi berbanding dengan yang
telah dilaporkan oleh German (1991) sebanyak 83% ketumpatan teori (suhu
pensinteran 1250°C selama 1 jam dalam persekitaran gas argon) dan oleh Mohd Afian
Omar (1999) sebanyak 97.5% ketumpatan teori. Malah keputusan pengoptimuman ini
adalah lebih baik berbanding yang ditunjukkan oleh kajian awalan dalam Bahagian
9.2.
348
Jadual 9.14 Keputusan akhir bagi pengoptimuman proses pensinteran padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Parameter optimum: A2 B1 C1 D2 (Suhu pensinteran, 1380°C; Masa Pensinteran, 120 minit; Kadar Pemanasan, 8°C/minit; Kadar Penyejukan, 10°C/minit)
Prestasi optimum: 7.9524 g/cm3 atau 99.53% ketumpatan teori Selang keyakinan: 0.033 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) Julat : 7.9193 g/cm3 < < 7.9855 g/cm3 atau, 99.12% ketumpatan teori < < 99.94% ketumpatan teori
Eksperimen pengesahan (minit)
Ulangan 1 2 3 4 purata g/cm3 7.9455 7.8950 7.9065 7.9651 7.9280
% ketumpatan
teori 99.44 98.81 98.96 99.69 99.22
9.4.4 Pengoptimuman parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
DOE bagi pensinteran padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal yang
ditunjukkan oleh Jadual 9.15 menunjukkan purata ketumpatan jasad sinter yang
dihasilkan ialah 96.51% ketumpatan teori dan ini adalah lebih tinggi dari yang
ditunjukkan oleh Jadual 9.9 bagi jasad sinter serbuk halus pengatoman air dalam
taburan monomodal. Ini menepati tujuan mengapa taburan partikel serbuk secara
bimodal digunakan, di mana taburan serbuk secara bimodal dapat meningkatkan
ketumpatan jasad sinter di samping mengurangkan pengecutan jasad sinter.
349
Jadual 9.15 Tatacara ortogonal L9(3)4 dan ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal bagi setiap eksperimen yang dilakukan
Ulangan A B C D 1 2 3 4 Y %
ketumpatan teori
Eks
peri
men
1 0 0 0 0 7.5811 7.5698 7.5754 7.5754 7.5754 95.89 2 0 1 1 1 7.6835 7.6674 7.6754 7.6754 7.6754 97.16 3 0 2 2 2 7.5823 7.5827 7.5825 7.5825 7.5825 95.98 4 1 0 1 2 7.5736 7.5840 7.5788 7.5788 7.5788 95.93 5 1 1 2 0 7.5301 7.5190 7.5245 7.5245 7.5245 95.25 6 1 2 0 1 7.7475 7.7872 7.7674 7.7674 7.7674 98.32 7 2 0 2 1 7.6220 7.5916 7.6068 7.6068 7.6068 96.29 8 2 1 0 2 7.6964 7.6121 7.6542 7.6542 7.6542 96.89 9 2 2 1 0 7.6605 7.6484 7.6544 7.6544 7.6544 96.89
Purata 7.6244 96.51 Mak 7.7674 98.32 Min 7.5245 95.25
Seperti ditunjukkan oleh Jadual 9.15, ketumpatan jasad sinter maksimum
dihasilkan oleh eksperimen yang ke enam dengan suhu pensinteran yang sederhana
iaitu 1360°C dengan masa pensinteran yang lebih panjang iaitu 240 minit serta kadar
pemanasan yang perlahan sebanyak 6°C/minit dan kadar penyejukan yang sederhana
iaitu 8°C/minit. Manakala ketumpatan jasad sinter minimum pula dihasilkan oleh
eksperimen yang ke lima yang menggunakan suhu pensinteran yang sama (1360°C)
tetapi menggunakan masa pensinteran yang sederhana (120 minit), kadar pemanasan
yang pantas (10°C/minit) dan kadar penyejukan yang perlahan (6°C/minit). Keputusan
maksimum dan minimum yang ditunjukkan oleh DOE ini menunjukkan bahawa suhu
penyuntikan tidak memberikan pengaruh yang besar terhadap penumpatan jasad sinter
ini berbanding masa pensinteran, kadar pemanasan dan kadar penyejukan. Nilai
ketumpatan jasad sinter purata yang ditunjukkan oleh Jadual 9.15 menunjukkan
ketumpatan jasad sinter purata yang dihasilkan oleh DOE ini adalah hampir sama
seperti ditunjukkan oleh Jadual 9.12 dan porositi bagi kedua-dua jasad sinter tersebut
ditunjukkan oleh Rajah 9.13.
350
(a) Porositi jasad sinter serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
(b) Porositi jasad sinter serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
Rajah 9.13 Porositi bagi jasad sinter serbuk pengatoman air dan pengatoman gas dalam taburan bimodal yang disinter pada suhu 1360°C.
ANOVA bagi DOE ini ditunjukkan oleh Jadual 9.16. Jadual ini menunjukkan
kadar penyejukan (D) lebih banyak mempengaruhi penumpatan jasad sinter ini
sebanyak 37.73%, diikuti dengan kadar pemanasan (C) 32.59%, masa pensinteran (B)
23.32% dan suhu pensinteran (A) 2.42%. Keputusan analisis ini menunjukkan bahawa
kadar penyejukan juga merupakan faktor yang penting bagi penumpatan jasad sinter
ini dan ianya tidak boleh diabaikan seperti yang dilakukan oleh Ji et al. (2001).
351
Jadual 9.16 ANOVA bagi ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
Faktor Darjah Kebebasan,
fn
Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Varian, vn Jumlah Kuasa
Dua tulen, Sn’
Nisbah varian,
Fn
F kritikal Peratus sumbangan,
Pn
A 2 0.005 0.002255 0.004 11.73 F0.005,2,27=6.4885 2.42 B 2 0.040 0.020089 0.040 104.54 F0.005,2,27=6.4885 23.32 C 2 0.056 0.027999 0.056 145.70 F0.005,2,27=6.4885 32.59 D 2 0.065 0.032378 0.064 168.49 F0.005,2,27=6.4885 37.73
ralat 27 0.005 0.000192 3.94 Jumlah 35 0.171 100
Keputusan akhir pensinteran padatan serbuk pengatoman air dalam taburan
bimodal ini ditunjukkan oleh Jadual 9.17. Jadual tersebut menunjukkan suhu
pensinteran yang paling tinggi iaitu 1380°C diperlukan. Suhu pensinteran optimum ini
adalah sama seperti yang diperlukan oleh padatan serbuk pengatoman gas dalam
taburan bimodal yang ditunjukkan Jadual 9.14. Selanjutnya, masa pensinteran yang
lebih lama iaitu 240 minit diperlukan bagi memastikan penumpatan kedua-dua
partikel serbuk kasar dan halus dalam padatan tersebut berlaku dengan seragam
justeru menghasilkan ketumpatan jasad sinter yang optimum. Selanjutnya, kadar
pemanasan yang perlahan iaitu 6°C/minit sudah memadai bagi padatan serbuk ini
dengan kadar penyejukan yang sederhana iaitu 8°C/minit. Prestasi optimum yang
diperolehi dalam kajian ini ialah 98.51% ketumpatan teori dan ianya adalah lebih
rendah berbanding padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal. Keputusan
ini telah disahkan oleh eksperimen pengesahan yang menggunakan parameter
optimum seperti ditunjukkan Jadual 9.17.
352
Jadual 9.17 Keputusan akhir bagi pengoptimuman proses pensinteran padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
Parameter optimum: A2 B2 C0 D1 (Suhu pensinteran, 1380°C; Masa Pensinteran, 240 minit; Kadar Pemanasan, 6°C/minit; Kadar Penyejukan, 8°C/minit)
Prestasi optimum: 7.7823 g/cm3 atau 98.51% ketumpatan teori Selang keyakinan: 0.012 pada aras keyakinan 90% (α = 0.1) Julat : 7.7705 g/cm3 < < 7.7941 g/cm3 atau, 98.36% ketumpatan teori < < 98.66% ketumpatan teori
Eksperimen pengesahan (minit)
Ulangan 1 2 3 4 purata g/cm3 7.7754 7.7872 7.7813 7.7813 7.7813
% ketumpatan
teori 98.42 98.57 98.50 98.50 98.50
9.5 KESIMPULAN
Padatan serbuk halus pengatoman gas dan pengatoman air akan menghasilkan
jasad sinter yang mempunyai ketumpatan lebih baik berbanding serbuk kasar.
ANOVA menunjukkan saiz partikel serbuk pengatoman gas menyumbang sebanyak
3.99% dan saiz partikel serbuk pengatoman air menyumbang sebanyak 15.77%
masing-masing terhadap ketumpatan jasad sinter. Pengaruh suhu pensinteran adalah
lebih besar berbanding saiz partikel terhadap penumpatan jasad sinter serbuk
pengatoman gas. Tetapi keadaan sebaliknya didapati berlaku bagi serbuk pengatoman
air. ANOVA yang dilakukan juga mendapati jenis serbuk lebih banyak mempengaruhi
proses penumpatan jasad sinter serbuk ini berbanding suhu pensinteran.
Jasad sinter serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal mempunyai
ketumpatan yang lebih rendah berbanding jasad sinter serbuk yang sama dalam
taburan monomodal. Tetapi bagi serbuk pengatoman air, taburan serbuk secara
bimodal dapat meningkatkan ketumpatan jasad sinternya. Penggunaan serbuk
pengatoman gas dan pengatoman air dalam taburan bimodal ini dapat mengurangkan
pengecutan jasad sinter yang dihasilkan. Bagaimanapun, disebabkan oleh bentuk
partikel serbuk pengatoman gas yang sekata berbanding serbuk pengatoman air,
353
serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal berupaya menghasilkan jasad sinter
yang lebih tinggi ketumpatannya berbanding serbuk pengatoman air dalam taburan
partikel yang sama.
Disebabkan oleh beban serbuk kritikal serbuk kasar yang lebih tinggi, padatan
serbuk kasar yang menggunakan beban serbuk yang sama dengan serbuk halus akan
mengalami pengecutan yang lebih besar. Keadaan ini tidak berlaku pada jasad sinter
serbuk pengatoman air disebabkan oleh beban serbuk halusnya yang lebih rendah
berbanding serbuk kasar. Pengecutan jasad sinter adalah berkadaran dengan
peningkatan suhu pensinteran. Jasad sinter ini akan lebih mengecut apabila suhu
pensinteran melebihi suhu lebur bahan ini. Ini disebabkan oleh kesan kehadiran fasa
cecair dalam matrik serbuk logam tersebut semasa proses pensinteran.
Pengoptimuman parameter pensinteran dengan kaedah Taguchi mendapati
bahawa jasad sinter serbuk halus pengatoman gas dapat menghasilkan jasad sinter
dengan ketumpatan optimum (99.71% ketumpatan teori < < 100% ketumpatan
teori) sekiranya disinter dengan parameter berikut: Suhu pensinteran, 1380°C; Masa
Pensinteran, 60 minit; Kadar Pemanasan, 8°C/minit; Kadar Penyejukan, 10°C/minit.
Bagi jasad sinter serbuk halus pengatoman air pula jasad sinter dengan ketumpatan
optimum: 98.22% ketumpatan teori < < 98.75% ketumpatan teori dapat dihasilkan
dengan parameter: Suhu pensinteran, 1360°C; Masa Pensinteran, 240 minit; Kadar
Pemanasan, 6°C/minit; Kadar Penyejukan, 8°C/minit.
Bagi jasad sinter padatan yang menggunakan serbuk secara taburan bimodal
pula, ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas yang optimum (99.12%
ketumpatan teori < < 99.94% ketumpatan teori) boleh dihasilkan dengan parameter
berikut: Suhu pensinteran, 1380°C; Masa Pensinteran, 120 minit; Kadar Pemanasan,
8°C/minit; Kadar Penyejukan, 10°C/minit. Manakala bagi serbuk pengatoman air
pula, ketumpatan yang optimum adalah: 98.36% ketumpatan teori < < 98.66%
ketumpatan teori, dapat dihasilkan dengan parameter berikut: Suhu pensinteran,
1380°C; Masa Pensinteran, 240 minit; Kadar Pemanasan, 6°C/minit; Kadar
Penyejukan, 8°C/minit). Kesemua parameter pensinteran optimum ini telah disahkan
oleh eksperimen pengesahan.
BAB X
RUMUSAN DAN PENUTUP
10.1 PENGENALAN
Kajian mengenai kesan saiz dan bentuk partikel serbuk SS316L terhadap parameter
penyuntikan acuan logam (MIM) dengan menggunakan kaedah rekabentuk
eksperimen (DOE) telah dibincangkan dalam tesis ini. Analisis terhadap serbuk
SS316L yang digunakan dalam bahan suapan ini telah dibincangkan beserta dengan
kajian sifat reologi bahan suapan tersebut bagi mengkaji keupayaan bahan suapan
tersebut sebagai bahan suapan MIM. Selain itu juga, analisis varian (ANOVA) bagi
mengkaji aras signifikan serta sumbangan faktor-faktor proses berkenaan terhadap ciri
kualiti yang dikaji telah dibincangkan dalam tesis ini. Kajian sebegini adalah kajian
awalan sebelum faktor-faktor tersebut dipilih sebagai salah satu faktor dalam DOE
bagi mengoptimumkan parameter proses untuk menghasilkan jasad anum, jasad
perang dan jasad sinter berdasarkan kepada ciri kualiti yang dikehendaki.
Bagaimanapun, ANOVA telah digunakan sekali lagi dalam DOE bagi menentukan
aras signifikan faktor-faktor berkenaan selain sumbangannya terhadap ciri kualiti yang
dikaji dan seterusnya faktor-faktor yang signifikan telah diambilkira bagi menentukan
prestasi optimum bagi proses berkenaan.
Dalam kajian ini, parameter penyuntikan optimum menyeluruh yang diperolehi
dalam Bab 7 telah digunakan bagi menghasilkan jasad anum untuk tujuan kajian
proses penyahikatan larutan dan proses pirolisis terma dalam Bab 8. Seterusnya,
parameter penyahikatan larutan dan parameter pirolisis terma optimum menyeluruh
yang diperolehi akan digunakan bagi menghasilkan padatan untuk kajian parameter
pensinteran yang akan memaksimumkan ketumpatan jasad sinter proses ini (Bab 9).
355
Secara ringkasnya, parameter-parameter optimum bagi ciri kualiti yang dikaji dalam
Bab 7 dan Bab 8 telah digunakan bagi menghasilkan padatan bagi kajian dalam Bab 9.
10.2 RUMUSAN PENEMUAN
Penemuan kajian tesis ini seperti yang telah dibincangkan dengan terperinci dalam
Bab 4 hingga Bab 9, diringkaskan serta dibincangkan berdasarkan kepada tujuan
kajian dalam Bab 1. Jadual bagi rumusan pengoptimuman menyeluruh parameter
penyuntikan dan parameter pensinteran ditunjukkan dalam Lampiran H.
• Pengoptimuman parameter penyuntikan menyeluruh
Kejayaan kajian ini untuk meningkatkan ketumpatan jasad sinter telah
dibuktikan oleh pengoptimuman parameter penyuntikan menyeluruh bagi memenuhi
ketiga-tiga ciri kualiti iaitu mengurangkan kecacatan jasad anum serta meningkatkan
kekuatan dan ketumpatan jasad anum. Parameter penyuntikan optimum menyeluruh
bagi serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal adalah: tekanan penyuntikan, 550
bar; suhu penyuntikan, 130°C; beban serbuk, 64% isipadu; suhu acuan 45°C dan
kadar penyuntikan, 15 ccm/s. Kajian ini tidak menunjukkan sebarang signifikan
tekanan pegangan terhadap ketiga-tiga ciri kualiti yang dikaji. Selanjutnya, parameter
penyuntikan optimum menyeluruh serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal pula
adalah: tekanan penyuntikan, 650 bar; suhu penyuntikan, 150°C; beban serbuk, 64%
isipadu; suhu acuan, 60°C; dan tekanan pegangan, 1000 bar. Kajian ini tidak
menunjukkan sebarang signifikan kadar penyuntikan dan masa pegangan terhadap
ketiga-tiga ciri kualiti yang dikaji.
Selain itu, parameter penyuntikan optimum menyeluruh bagi serbuk halus
pengatoman air pula adalah: tekanan penyuntikan, 750 bar; suhu penyuntikan, 155°C;
suhu acuan, 50°C; kadar penyuntikan, 10 ccm/s; dan masa pegangan, 15 saat. Tekanan
pegangan dan masa penyejukan tidak menunjukkan sebarang signifikan terhadap
ketiga-tiga ciri kualiti yang dikaji. Selanjutnya parameter penyuntikan optimum
menyeluruh bagi serbuk kasar pengatoman air pula adalah: tekanan penyuntikan, 750
bar; suhu penyuntikan, 160°C; suhu acuan, 50°C; kadar penyuntikan, 10 ccm/s; masa
356
pegangan, 10 saat; dan masa penyejukan, 2 saat. Tekanan pegangan tidak
menunjukkan sebarang signifikan terhadap ketiga-tiga ciri kualiti yang dikaji.
• Ketumpatan jasad sinter yang lebih baik
Kajian ini mendapati jasad sinter yang dihasilkan dengan jasad anum yang
dibentuk dengan parameter penyuntikan optimum menyeluruh berupaya menghasilkan
jasad sinter yang mempunyai ketumpatan lebih tinggi berbanding dengan yang telah
dilaporkan oleh penyelidik-penyelidik lain seperti German (1992), German dan Bulger
(1992a, 1992b), Mohd Afian Omar (1999), Koseski et al. (2005), Suri et al. (2005)
dan Berginc et al. (2006a, 2006b).
Ketumpatan jasad sinter bagi serbuk pengatoman gas bersaiz halus yang
diperolehi oleh kajian ini pada suhu pensinteran 1360°C ialah 99.86% ketumpatan
teori adalah lebih tinggi berbanding dengan yang diperolehi oleh Mohd Afian Omar
(1999) sebanyak 97% ketumpatan teori; Koseski et al. (2005), Suri et al. (2005)
sebanyak 99% ketumpatan teori; Berginc et al. (2006a, 2006b) sebanyak 97.6%
ketumpatan teori pada suhu pensinteran yang sama. Di samping itu juga, jasad sinter
serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal juga telah berjaya meningkatkan
ketumpatannya ke 98.37% ketumpatan teori berbanding dengan yang dihasilkan oleh
German (1992) dan German dan Bulger (1992a, 1992b) sekadar 83% ketumpatan teori
dan oleh Mohd Afian Omar (1999) sebanyak 97.5% ketumpatan teori.
Bagaimanapun, padatan serbuk halus pengatoman air didapati menghasilkan
ketumpatan jasad sinter yang sama seperti yang diperolehi oleh Suri et al. (2005) dan
Koseski et al. (2005) iaitu sebanyak 97% ketumpatan teori apabila disinter pada suhu
1380°C dengan kadar pemanasan dan kadar penyejukan 10°C/minit. Bagaimanapun,
ketumpatan jasad sinter serbuk halus pengatoman air ini akan menyusut apabila suhu
pensinteran ditingkatkan ke 1400°C, disebabkan oleh kehadiran fasa cecair yang
berlebihan semasa proses pensinteran, tetapi jasad sinter serbuk kasar pengatoman air
didapati meningkat ke 99% ketumpatan teori pada suhu tersebut.
357
• Pengoptimuman parameter pensinteran
Ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman gas bersaiz halus yang disinter
dengan parameter pensinteran optimum ialah 99.87% ketumpatan teori. Parameter
pensinteran optimum bagi padatan serbuk halus pengatoman gas adalah seperti
berikut: Suhu pensinteran, 1380°C; masa pensinteran, 60 minit; kadar pemanasan,
8°C/minit; dan kadar penyejukan, 10°C/minit. ANOVA bagi DOE kajian ini
menunjukkan suhu pensinteran lebih mempengaruhi penumpatan jasad sinter serbuk
halus pengatoman gas ini sebanyak 68.35% dan diikuti dengan kadar penyejukan,
12.72%. Bagaimanapun masa pensinteran dan kadar pemanasan hanya memberikan
sumbangan yang sedikit iaitu sebanyak 9.42% dan 8.45% masing-masing.
Selanjutnya DOE yang dilakukan bagi pensinteran padatan serbuk pengatoman
gas dalam taburan bimodal ini juga telah mendapati bahawa ketumpatan jasad sinter
ini boleh ditingkatkan lagi ke 99.53% ketumpatan teori dengan parameter pensinteran
optimum seperti berikut: Suhu pensinteran, 1380°C; masa pensinteran, 120 minit;
kadar pemanasan, 8°C/minit; dan kadar penyejukan, 10°C/minit. Tanpa menafikan
persekitaran pensinteran bervakum tinggi yang digunakan dalam kajian ini adalah
penyumbang yang dapat meningkatkan ketumpatan jasad sinter tersebut (Ji et al.
2001), pengoptimuman parameter proses yang dilakukan dalam kajian ini juga adalah
faktor penting yang telah meningkatkan ketumpatan jasad sinter yang dihasilkan.
ANOVA bagi DOE kajian penumpatan padatan serbuk ini menunjukkan keputusan
yang sama seperti ANOVA bagi DOE padatan serbuk halus pengatoman gas di mana,
suhu pensinteran didapati lebih mempengaruhi penumpatan jasad sinter ini sebanyak
62.05%. Bagaimanapun, masa pensinteran adalah yang kedua mempengaruhi
penumpatan padatan ini sebanyak 14.63%. Kadar pemanasan dan kadar penyejukan
hanya memberikan sumbangan yang sedikit sebanyak 9.86% dan 3.88% masing-
masing.
Bagaimanapun, pengoptimuman parameter pensinteran bagi padatan serbuk
halus pengatoman air ini telah berjaya meningkatkan ketumpatan optimum jasad
sinternya ke 98.48% ketumpatan teori. Nilai ini adalah lebih baik berbanding yang
telah dioptimumkan oleh Ji et al. (2001) dengan menggunakan kaedah Taguchi iaitu
358
hanya sekadar 96.10% ketumpatan teori. Parameter pensinteran optimum adalah
seperti berikut: Suhu pensinteran, 1360°C; masa pensinteran, 240 minit; kadar
pemanasan, 6°C/minit; dan kadar penyejukan, 8°C/minit. ANOVA bagi DOE yang
dilakukan oleh kajian ini ke atas serbuk halus pengatoman air dalam taburan partikel
secara monomodal dan bimodal berada pada aras keyakinan yang lebih tinggi (α =
0.995) berbanding ANOVA yang dilaporkan oleh Ji et al. (2001) yang hanya α = 0.99.
Selanjutnya, ANOVA bagi DOE kajian penumpatan padatan serbuk halus pengatoman
air ini menunjukkan keputusan yang berbeza berbanding padatan serbuk pengatoman
gas. Kadar pemanasan didapati lebih mempengaruhi penumpatan jasad sinter serbuk
halus pengatoman air ini sebanyak 41.29% dan diikuti dengan suhu pensinteran yang
menyumbang sebanyak 31.60%. Masa pensinteran dan kadar penyejukan hanya
memberikan sumbangan yang sedikit sebanyak 11.13% dan 11.10% masing-masing.
• Taburan partikel secara bimodal dapat mengurangkan pengecutan serta meningkatkan ketumpatan jasad sinter
Selain dari meningkatkan ketumpatan jasad sinter, penggunaan serbuk dalam
taburan partikel secara bimodal akan mengurangkan pengecutan jasad sinter
berbanding dengan jasad sinter serbuk monomodal yang lebih banyak mengecut. Nilai
beban serbuk yang jauh berbeza di antara serbuk halus dan serbuk kasar pengatoman
air juga telah mempamerkan jasad sinter serbuk halus lebih banyak mengecut
berbanding jasad sinter serbuk kasar.
Untuk mengurangkan pengecutan jasad sinter serbuk pengatoman air ini,
taburan partikel serbuk secara bimodal telah diperkenalkan terhadap serbuk
pengatoman air. Pengecutan jasad sinter serbuk ini didapati lebih besar berbanding
serbuk pengatoman gas disebabkan oleh bentuk partikel serbuk pengatoman air yang
berbentuk tidak sekata serta berligamen menyebabkan padatannya lebih banyak
mengecut bagi meningkatkan ketumpatan jasad sinternya. Selain itu juga, nilai beban
serbuk yang rendah juga akan menyebabkan jasad sinter lebih banyak mengecut
disebabkan oleh pemindahan jisim padatan yang berlaku semasa proses pensinteran.
Kajian ini mendapati taburan partikel secara bimodal dapat mengurangkan pengecutan
jasad sinter serbuk pengatoman air dan ini disebabkan oleh nilai beban serbuk halus
pengatoman air yang rendah, kadar pengecutan padatan tersebut didapati lebih tinggi.
359
Selain dari mengurangkan pengecutan padatan, taburan partikel secara bimodal
telah meningkatkan ketumpatan jasad sinter serbuk pengatoman air ini. Bagaimanapun
ketumpatannya didapati menyusut pada suhu pensinteran 1400°C disebabkan oleh
kehadiran fasa cecair yang banyak telah disumbangkan oleh partikel serbuk halus.
Pada suhu pensinteran 1380°C dengan kadar pemanasan penyejukan 10°C/minit dan
masa pensinteran 240 minit, padatan serbuk bimodal ini telah meningkat ke 98.81%
ketumpatan teori. Bagaimanapun, ketumpatan padatan serbuk bimodal ini yang telah
dioptimumkan dengan kaedah DOE adalah 98.51% ketumpatan teori dengan suhu
pensinteran, 1380°C; masa pensinteran, 240 minit; kadar pemanasan, 6°C/minit; dan
kadar penyejukan, 8°C/minit. Bagaimanapun, ANOVA bagi DOE kajian penumpatan
padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal menunjukkan keputusan yang
berbeza berbanding padatan-padatan yang lain. Kajian ini menunjukkan suhu
pensinteran hanya memberikan pengaruh yang sedikit ke atas penumpatan jasad sinter
serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal ini. Bagaimanapun, kadar penyejukan
didapati lebih mempengaruhi penumpatan jasad sinter ini sebanyak 37.73% dan
diikuti dengan kadar pemanasan sebanyak 32.59% dan masa pensinteran sebanyak
23.32%.
• Kesan saiz serta bentuk partikel terhadap proses penyahikatan larutan serta proses pirolisis terma
Bagi kajian penyahikatan larutan, ANOVA ke atas DOE yang mengkaji kadar
penyahikatan larutan mendapati bahawa suhu larutan lebih banyak mempengaruhi
kadar penyahikatan larutan bagi kedua-dua jenis serbuk yang digunakan berbanding
faktor-faktor yang lain seperti taburan partikel, beban serbuk dan tekanan
penyuntikan. ANOVA menunjukkan suhu larutan mempengaruhi sebanyak 91.60%
terhadap kadar penyahikatan larutan padatan serbuk pengatoman gas, dan sebanyak
84.98% terhadap padatan serbuk pengatoman air. Selain dari itu, kadar pirolisis terma
padatan serbuk pengatoman gas disumbangkan oleh suhu pirolisis sebanyak 59.38%.
Manakala padatan serbuk pengatoman air pula disumbangkan oleh kadar pemanasan
61.80%.
360
• Kesan saiz serta bentuk partikel terhadap sifat reologi dan taburan partikel
Kajian ke atas sifat reologi bahan suapan yang dilakukan dalam kajian ini adalah
penting bagi membuat penilaian kesesuaian bahan suapan tersebut bagi menghasilkan
jasad anum. Kajian ini mendapati bahan suapan serbuk pengatoman air memerlukan
tekanan penyuntikan dan suhu penyuntikan yang lebih tinggi berbanding dengan
bahan suapan serbuk pengatoman gas. Ini disebabkan oleh luas permukaan
bersentuhan di antara partikel serbuk, S bagi serbuk pengatoman air yang lebih besar
berbanding serbuk pengatoman gas menyebabkan wujud geseran di antara partikel
yang lebih tinggi bagi bahan suapan serbuk pengatoman air, terutamanya serbuk
pengatoman air bersaiz halus. Ini boleh dilihat dalam keputusan kajian dalam Bab 5
yang menunjukkan beban serbuk bagi bahan suapan serbuk halus pengatoman air
yang boleh digunakan ialah 62.5% isipadu dan beban serbuk ini jugalah yang
digunakan bagi kajian pengoptimuman parameter penyuntikan menyeluruh serta bagi
menghasilkan padatan untuk kajian pensinteran. Bagaimanapun, bahan suapan yang
menggunakan serbuk kasar pengatoman air ini menunjukkan sifat reologi yang setara
dengan serbuk halus pengatoman gas.
10.2.1 Ringkasan penemuan
Penemuan kajian ini boleh diringkaskan seperti berikut:
a. Ketumpatan jasad sinter dapat ditingkatkan dengan mengoptimumkan
parameter proses pengacuanan.
b. Parameter penyuntikan optimum menyeluruh akan memastikan jasad anum
yang dihasilkan bebas dari sebarang kecacatan dan pada masa yang sama
mempunyai ketumpatan yang maksimum serta memudahkan diuruskan semasa
proses-proses selanjutnya.
c. Serbuk pengatoman air bersaiz kasar dan bimodal didapati mempunyai sifat
reologi yang setara dengan serbuk pengatoman gas.
d. Serbuk halus pengatoman air memerlukan suhu dan tekanan penyuntikan yang
lebih tinggi dengan beban serbuk yang lebih rendah untuk menghasilkan jasad
anum.
361
e. Kadar penyuntikan larutan bagi padatan serbuk pengatoman air adalah lebih
cepat berbanding serbuk pengatoman gas.
f. Padatan serbuk halus mempunyai kadar penyahikatan larutan yang lebih baik
berbanding serbuk kasar dan bimodal.
g. Bagi penyuntikan serbuk halus pengatoman air, suhu acuan dan tempoh
pegangan menunjukkan tahap signifikan yang terbaik. Manakala tekanan
pegangan pula adalah signifikan pada tahap yang terbaik bagi serbuk kasar.
h. Bagi penyuntikan serbuk dalam taburan saiz partikel secara bimodal pula,
beban serbuk, suhu acuan dan tekanan pegangan adalah signifikan pada tahap
terbaik bagi penyuntikan serbuk pengatoman air manakala, interaksi di antara
tekanan penyuntikan dengan suhu penyuntikan, beban serbuk, suhu acuan dan
kadar penyuntikan pula signifikan pada tahap yang terbaik bagi serbuk
pengatoman gas.
10.3 CADANGAN KAJIAN LANJUTAN
a. Kaedah pengoptimuman parameter proses MIM yang digunakan dalam tesis
ini boleh juga dilakukan bagi mengoptimumkan parameter proses MIM yang
menggunakan bahan pengikat serta serbuk logam bahan yang lain dari yang
digunakan dalam kajian ini. Ini kerana parameter optimum yang diperolehi
kajian ini hanya sah bagi proses yang menggunakan bahan pengikat serta
serbuk logam yang sama digunakan kajian ini.
b. Pengoptimuman bagi proses pensinteran padatan serbuk pengatoman air untuk
menghasilkan jasad sinter yang berketumpatan tinggi, kurang kandungan
oksigennya serta jumlah pengecutan yang sedikit perlu dilakukan.
c. Kaedah pengoptimuman seperti ini juga boleh digunakan untuk
mengoptimumkan proses MIM yang menggunakan beberapa jenis bahan untuk
menghasilkan satu produk (bi-material MIM). Ini kerana proses MIM seperti
ini mempunyai banyak masalah yang melibatkan sifat bahan tersebut seperti
masalah konduktiviti, pengembangan dan sebagainya.
d. Permodelan matematik mengenai kesan sifat reologi bahan suapan seperti
pengaruh indeks tingkahlaku aliran, n dan tenaga pengatifan, E terhadap aliran
bahan suapan dalam kaviti acuan. Setelah model matematik ini diperolehi,
362
analisis unsur terhingga bagi kajian pemindahan haba semasa bahan suapan
bergerak memasuki kaviti acuan boleh dilakukan.
e. Analisis termodinamik proses pensinteran yang menggunakan parameter-
parameter optimum yang diperolehi kajian ini juga perlu dilakukan bagi
memahami lebih lanjut mengenai keadaan yang berlaku semasa proses
pensinteran tersebut. Ini penting kerana pengoptimuman parameter
termodinamik jika dilakukan akan dapat meningkatkan kualiti jasad sinter
yang dihasilkan.
f. Selain dari pensinteran dalam persekitaran vakum, kajian lanjutan boleh
dilakukan dengan menggunakan pensinteran gelombang mikro bagi mengkaji
kesan pensinteran gelombang mikro terhadap penumpatan jasad sinter yang
dihasilkan. Ini kerana keupayaan penetrasi gelombang mikro ke dalam padatan
MIM yang lebih baik dipercayai akan meningkatkan ketumpatan jasad sinter
yang dihasilkan.
363
RUJUKAN Aggarwal, G., Park, S.J. & Smid, I. 2006. Development of niobium powder injection
molding: Part 1. Feedstock and injection molding. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. (24): 253-262.
Agote, I., Odriozola, A., Gutierrez, M., Santamaría, A., Quintanilla, J., Coupelle, P. &
Soares, J. 2001. Rheological study of waste porcelain feedstocks for injection moulding. Journal of European Ceramic Society. 21:2843-2853.
Alfian Hamsi. 1998. Kajian sifat reologi bahan pengikat daripada polipropilena,
polietilena dan minyak kelapa sawit untuk proses pengacuan suntikan logam. Tesis Sarjana Kejuruteraan, Universiti Kebangsaan Malaysia.
Anwar, M.Y. & Davies, H.A. 2007. A comparative review of various PIM binder
systems. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 4: 8-18. Anwar, M.Y., Messer, P.F., Ellis, B. & Davies, H.A. 1995a. Injection moulding of
316L stainless steel powder using novel binder system. Powder Metallurgy. 38(2):113-119.
Anwar, M.Y., Davies, H.A., Messer, P.F. & Ellis, B. 1995b. Study of solvent partial
debinding of PIM components by scanning electron microscopy. Proceedings of Euro P.M.’95, hlm. 613-620.
Anwar, M.Y., Davies, H.A., Messer, P.F. & Ellis, B. 1995c. Rapid debinding of
Powder Injection moulded components. Proceedings of Euro P.M.’95, hlm. 577-584.
Anwar, M.Y., Messer, P.F., Davies, H.A. & Ellis, B. 1996. A novel approach to
injection molding. Ceramic Tech. International: 95-98. Arnhold, V., Cristofaro, N.D. & Hamill, J. 2001. Evaluation of high pressure water
atomized powders for large scale PIM production by using different binder formulations. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 4: 35-44.
Barriere, T., Gelin, J.C. & Liu, B. 2002. Improving mould design and injection
parameters in metal injection moulding by accurate 3D finite element simulation. Journal of Materials Processing Technology. 125-126: 518-524.
Barriere, T., Liu, B., Gelin, J.C. 2003. Determination of the optimal process
parameters in metal injection molding from experiments and numerical modeling. Journal of Materials Processing Technology. 143-144: 636-644.
364
Berginc, B., Kampuš, Z. & Šuštaršič, B. 2006a. The use of the Taguchi approach to determine the influence of injection-moulding parameters on the properties of green parts. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 15(1-2): 63-70.
Berginc, B., Kampuš, Z. & Šuštaršič, B. 2006b. The influence of MIM and sintering
process parameters on the mechanical properties of 316L SS. Materiali in Tehnologije. 40(5): 193-198.
Bilovol, V.V., Kowalski, L., Duszczyk, J. & Katgerman, L. 2003. Characterisation of
316L powder injection moulding feedstock for purpose of numerical simulation of PIM process. Powder Metallurgy. 46(3): 236-240.
Cao, M.Y., O’ Connors, J.W. & Chung, C.I. 1992. A new water soluble solid polymer
solution binder for Powder Injection Molding. Proceeding of Powder Injection Molding Symposium, 1992, MPIF, Princeton, N.J., hlm. 85-98.
Casalino, G., Curcio, F. & Memola Capece Minutolo, F. 2005. Investigation on
Ti6A14V laser welding using statistical and Taguchi approaches. Journal of Materials Processing Technology. 167: 422-428.
Chitwood, A., 2001. IMM Magazine article archive: Test pave the way to molding
with coarse powder. http://www.immnet.com/articles?article=1606 [13 Julai 2006].
Chuankrerkkul, N., Messer, P.F., & Davies, H.A. 2008. Application of Polyethylene
Glycol and Polymethyl Methacrylate as a binder for Powder Injection Moulding of hard metals. Chiang Mai Journal of Science. 35(1): 188-195.
Chuankrerkkul, N., Messer, P.F., Davies, H.A. & Ellis, B. 2004. Powder Injection
Moulding of WC-Co hard metal components using a PEG/PMMA composite binder system. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 4: 33-40.
Coovattanachai, O., Tosangthum, N., Morakotjinda, M., Yotkaew, T., Daraphan, A.,
Krataitong, R., Vetayanugul, B. & Tongsri, R. 2007. Performance improvement of P/M 316L by addition of liquid phase forming powder. Materials Science and Engineering A. 445-446: 440-445.
Dihoru, L.V., Smith, L.N. & German, R.M. 2000. Experimental analysis and neural
network modelling of the rheological behaviour of Powder Injection Molding feedstocks formed with bimodal powder mixtures. Powder Metallurgy. 43(1): 31-36.
Dobrzaňski, L.A., Matula, G., Herranz, G., Várez, A., Levenfeld, B. & Torralba, J.M.
2006. Metal injection moulding of HS12-1-5-5 high-speed steel using a PW-HDPE based binder. Journal of Materials Processing Technology. 175:173-178.
365
Dvorak, P., Barriere, T. & Gelin, J.C. 2005. Jetting in metal injection moulding of 316L stainless steel. Powder Metallurgy. 48(3): 254-260.
Edirisinghe, M.J. & Evans, J.R.G. 1987. Rheology of ceramic injection moulding
formulations. British Ceramics Trans. Journal. 86(1): 18-22. Eroglu, S. & Bakan, H.I. 2005. Solvent debinding kinetics and sintered properties of
injection moulded 316L stainless steel powder. Powder Metallurgy. 48(4): 329-332.
Faiz Ahmad. 2005. Rheology of metal composity mixes for Powder Injection
Molding. International Journal of Powder Metallurgy. 41(6): 43-48. Fu, G., Loh, N.H., Tor, S.B., Tay, B.Y., Murakoshi, Y. & Maeda, R. 2005. Injection
molding, debinding and sintering of 316L stainless steel microstructures. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 81:495-500.
German, R.M. & Bose, Animesh. 1997. Injection molding of metals and ceramics.
Princeton, New Jersey, USA: Metal Powder Industries Federation. German, R.M. & Bulger, M. 1992a. The effects of bimodal particle size distribution
on sintering of powder injection molded compacts. Solid State Phenomena. 25&26: 55-62.
German, R.M. & Bulger, M. 1992b. A model for densification by sintering of bimodal
particle size distributions. International Journal of Powder Metallurgy. 28(3): 301-311.
German, R.M. & Hens, K.F. 1992. Identification of the effects of key powder
characteristics on PIM. Proceeding in Powder Injection Symposium. MPIF, Princeton, New Jersey, hlm. 1-6.
German, R.M. & Lin, S.T.P. 1994. Constant heating rate sintering densification of
bimodal alumina powder mixtures. Journal of Material Synthesis Processing. 2(5): 291-294.
German, R.M. 1985. Liquid Phase Sintering. New York, USA: Plenum Press. German, R.M. 1990. Powder Injection Moulding. Princeton, New Jersey, USA: Metal
Powder Industries Federation. German, R.M. 1992. Prediction of sintered density for bimodal powder mixtures.
Metallurgy Transactions A. 23A: 1455-1465. German, R.M. 1996. Sintering Theory and Practice. USA: Wiley-Interscience
Publication. German, R.M. 2004. Green body homogeneity effects on sintered tolerances. Powder
Metallurgy. 47(2): 157-160.
366
Glabus, M.I., Zhuang, L., Vetter, R. & Duszczyk, J. 1995. Thermal debinding of Fe3Al-X metal powder compacts. Journal of Materials Science. 30: 6209-6217.
Grohowski, J.A. 2000. Effect of atmosphere type on thermal debinding behaviour.
Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials. 4: 137-144. Grohowski, J.A. 2001. Effect of atmosphere pressure on thermal debinding behaviour.
Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials. 4: 105-111. Grohowski, J.A. 2002. Effect of atmosphere pressure on thermal debinding rate
behaviour. Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials. 10: 109-116.
Gülsoy, H.Ö., Özbek, S. & Baykara, T. 2007. Microstructural and mechanical
properties of injection moulded gas and water atomised 17-4PH stainless steel powder. Powder Metallurgy. 50(2): 120-126.
Hartwig, T., Veltl, G., Petzoldt, F., Kunze, H., Scholl, R., Kieback, B. 1998. Powder
for metal injection molding. Journal of European Ceramic Society. 18: 1211-1216.
Hausnerova, B., Sedlacek, T., Slezak, R. & Saha, P. 2006. Pressure-dependent
viscosity of Powder Injection Molding compounds. Rheological Acta. 45: 290-296.
Heaney, D.F., Zauner, R., Binet, C., Cowan, K. & Piemme, J. 2004a. Variability of
powder characteristics and their effect on dimensional variability of Powder Injection moulded components. Powder Metallurgy. 47(2): 145-150.
Heaney, D.F., Mueller, T.J. & Davies, P.A. 2004b. Mechanical properties of metal
injection moulded 316L stainless steel using both prealloy and master alloy techniques. Powder Metallurgy. 27(4): 1-7.
Hens, K.F. & German, R.M. 1993. Advanced processing of advanced materials via
powder injection molding. Proceedings of the 1993 International Conference and Exhibition on Powder Metallurgy and Particulate Materials, Tennessee, USA, vol. 5, hlm. 153-164.
Herranz, G., Levenfeld, B., Varez, A. & Torralba, J.M. 2005. Development of new
feedstock formulation based on high density polyethylene for MIM of M2 high speed steels. Powder Metallurgy. 48(2): 134-138.
Hsu, K.C. & Lo, G.M. 1996. Effect of binder composition on rheology of iron powder
injection molding feedstocks: experimental design. Powder Metallurgy. 39(4): 286-290.
367
Hu, S.C. & Hwang, K.S. 2000. Length change and deformation of powder injection-molded compacts during solvent debinding. Metallurgical and Materials Transactions A. 31A: 1473-1478.
Huang, B., Liang, S. & Qu, X. 2003. The rheology of metal injection molding.
Journal of Materials Processing Technology. 137: 132-137. Hwang, K.S. & Hsieh, Y.M. 1996. Comparative study of pore structure evolution
during solvent and thermal debinding of powder injection molded parts. Metallurgy Materials Transaction. 27A:245-253.
Hwang, K.S., Shu, G.J. & Lee, H.J. 2005. Solvent debinding behaviour of powder
injection molded components prepared from powders with different particle sizes. Metallurgical and Materials Transactions A. 36A(1): 161-167.
Iriany. 2002. Kajian sifat reologi bahan suapan yang mengandungi stearin sawit untuk
proses pengacuan suntikan logam. Tesis Dr. Falsafah, Jabatan Kejuruteraan Mekanik dan Bahan, Fakulti Kejuruteraan, Universiti Kebangsaan Malaysia.
Ismail, F., Omar, M.A., Subuki, I., Abdullah, N., Ali, E.A.G.E. & Hassan, N. 2007.
Characterization of the feedstock for Metal Injection Moulding using biopolymer binder. Proceedings of Advanced Processes and System in Manufacturing, hlm. 85-92.
Ismail, M.H., Omar, M.A., Muhamad, N. & Jumahat, A. 2005. Study of evolution of
pore structure during water leaching using PEG-PMMA binder system. Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials. 4: 62-71.
Istikamah Subuki, Mohd Afian Omar, Muhammad Hussain Ismail & Zahurin Halim.
2006. Solvent extraction study of Injection Moulded component using palm stearin based binder. Proceeding in 4th National Technical Postgraduate Symposium, hlm. 8-11.
Istikamah Subuki, Mohd Afian Omar, Muhammad Hussain Ismail & Zahurin Halim.
2005. Rheological properties of Metal Injection Molding (MIM) feedstock using palm stearin and polyethylene composite binder. Proceeding of Conference on Advanced Materials, hlm. 1-7.
Ji, C.H., Loh, N.H., Khor, K.A. & Tor, S.B. 2001. Sintering study of 316L stainless
steel Metal Injection Molding parts using Taguchi method: final density. Materials Science and Engineering. A311: 74-82.
Johan, A. & Alf, T., US Patent 6342087, 1999. Johnson, J.L., Tan, L.K., Suri, P. & German, R.M. 2003. Metal Injection Moulding of
multi-functional materials. Proceedings of IMECE ’03 ASME International Mechanical Engineering Congress, Washington, D.C, hlm. 1-15.
368
Kang, S.J.L. 2005. Sintering densification, grain growth and microstructure. UK: Elsevier Butterworth – Heinemann.
Karatas, C. & Saritas, S. 2001. Rheological properties of MIM feedstocks produced
from gas and water-atomized 316L stainless steel powders. Advances in Powder Metallurgy and Particulate materials. 4: 45-51.
Karatas, C., Kocer, A., Unal, H.I. & Saritas, S. 2004. Rheological properties of
feedstocks prepared with steatite powder and polyethylene-based thermoplastic binders. Journal of Materials Processing Technology. 152: 77-83.
Khakbiz, M., Simchi, A. & Bagheri, R. 2005a. Analysis of the rheological behaviour
and stability of 316L stainless steel-TiC Powder Injection Molding feedstock. Materials Science and Engineering A. 407: 105-113.
Khakbiz, M., Simchi, A. & Bagheri, R. 2005b. Investigation of rheological behaviour
of 316L stainless steel-3 wt-% TiC powder injection moulding feedstock. Powder Metallurgy. 48(2): 144-150.
Kim, S.W., Lee, H.W., Song, H. & Kim, B.H. 1996. Pore structure evolution during
solvent extraction and wicking. Ceramic International. 22: 7-14. Koseski, R.P., Suri, P., Earhardt, N.B., German, R.M. & Kwon, Y.S. 2005.
Microstructure evolution of injection molded gas and water atomized 316L stainless steel powder during sintering. Materials Science and Engineering. A390: 171-177.
Kowalski, L. & Duszczyk, J. 1999. Specific heat of metal powder-polymer feedstock
for Powder Injection Moulding. Journal of Materials Science (18): 1417-1420. Krauss, V.A., Oliveira, A.A.M., Klein, A. N., Al-Qureshi, H.A. & Fredel, M.C. 2007.
A model for PEG removal from alumina injection moulded parts by solvent debinding. Journal of Materials Processing Technology. 182: 268-273.
Krauss, V.A., Pires, E.N., Klein, A. N. & Fredel, M.C. 2005. Rheological properties
of alumina injection feedstocks. Materials Research. 8(2): 187-189. Kryachek, V.M. 2004. Injection moulding (Review). Powder Metallurgy and Metal
Ceramics. 43(7-8): 336-348. Kulkani, P.A. Bradley, M.S.A. & Farnish, R.J. 2006. Predicting segregation of metal
powders. Powder Metallurgy. 49(3): 206-208. Kunze, H.D., Hartwig, T. & Vell, G. 1994. Highly porous materials and parts by PM
technology. Proceedings of Powder Metallurgy World Congress-1994, Societe Francaise de Metallurgie et de Materiaux-SF2M, Paris, hlm 1-10.
369
Lee, H.R., Shu, G.J. & Hwang, K.S. 2004. Effect of particle size on the debinding of P.M. parts. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 4:147-153.
Li, S., Huang, B., Li, Y., Qu, X., Liu, S. & Fan, J. 2003a. A new type of binder for
Metal Injection Molding. Journal of Materials Processing Technology. 137: 70-73.
Li, S., Huang, B., Li, D., Li, Y. Liang, S. & Zhou, H. 2003b. Inflence of sintering
atmosphere on densification process of injection moulded gas atomised 316L stainless steel. Powder Metallurgy. 46(3): 241-245.
Li, Y., Liu, X., Luo, F. & Yue, J. 2007. Effects of surfactant on properties of MIM
feedstock. Trans. of Nonferrous Metals Society of China. 17: 1-8. Lin, H.K. & Hwang, K.S. 1998. In situ dimensional changes of powder injection
molded compacts during solvent debinding. Acta Mater. 46(12): 4303-4309. Lin, S.T. & German, R.M. 1994. Interaction between binder and powder in injection
molding of alumina. Journal of Materials Science 29: 5207-5212. Liu, D.M. & Tseng, W.J. 1998. Influence of debinding rate, solid loading and binder
formulation on green microstructure and sintering behaviour of ceramic injection mouldings. Ceramic International. 24: 471-481.
Liu, Z.Y., Loh, N.H., Tor, S.B. & Khor, K.A. 2003a. Characterization of Powder
Injection Molding feedstock. Materials Characterization. (49): 313-320. Liu, Z.Y., Loh, N.H., Tor, S.B., Murakoshi, Y., Maeda, R., Khor, K.A. & Shimidzu,
T. 2003b. Injection molding of 316L stainless steel microstructures. Microsystem Technologies. 9(6): 507-510.
Liu, L., Loh, N.H., Tay, B.Y., Tor, S.B., Murakoshi, Y. & Maeda, R. 2005. Mixing
and characterisation of 316L stainless steel feedstock for micro Powder Injection Molding. Materials Characterization. 54: 230-238.
Liu, S., Huang, B., Qu, X., Zhong, X., Yan, W. & Li, Y. 1999. Thermal debinding
mechanism of Metal Injection Molding compacts in vacuum. Trans. of Nonferrous Metals Society of China. 9(2): 1-7.
Loh, N.H. & German, R.M. 1996. Statistical analysis of shrinkage variation for
Powder Injection Molding. Journal of Materials Processing Technology. 59: 278-284.
Merz, L., Rath, S., Piotter, V., Ruprecht, R., Ritzhaupt-Kleissl, J. & Hausselt, J. 2002.
Feedstock development for micro powder injection moulding. Microsystem Technologies, Springer-Verlag. (8): 129-132.
370
Mohd Afian Omar & Istikamah Subuki. 2007. Metal Injection Moulding of water atomised 316L stainless steel powder using palm stearin based binder system. Proceedings of Malaysian Symposium on Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials, hlm. 1-8.
Mohd Afian Omar. 1999. Injection molding of 316L stainless steel and Ni Cr Si B
alloy powder using a PEG/PMMA binder. Ph. D Thesis, University of Sheffield, UK.
Mohd Afian Omar. 2001. The influence of stearic acid on the properties of injection
moulding stainless steel powder. Journal of Industrial Technology. 10(2): 37-45.
Mohd Afian Omar. 2004. Dry mixing of feedstock for injection moulding of 316L
stainless steel powder. Jurnal Teknologi. (40A): 111-120. Molinari, A., Kazior, J. & Straffelini, G. 1995. Investigation of Liquid-Phase Sintering
by Image Analysis. Materials Characterization. 34: 271-276. Montgomery, D.C. 2000. Design and Analysis of Experiments. 5th.ed. New York:
John Wiley and Sons Muhamad Hussain Ismail, Nor Hafiez Mohd Nor & Junaidah Jai. 2005.
Characterization of homogenous feedstock for Metal Injection Molding process. Short term research report, Faculty of Mechanical Engineering, University Technology MARA.
Muhamad Hussain Ismail. 2002. Kesan pembebanan serbuk logam terhadap fenomena
pemprosesan dalam pengacuan suntikan logam. Tesis Sarjana Sains, Jabatan Kejuruteraan Mekanik dan Bahan, Fakulti Kejuruteraan, Universiti Kebangsaan Malaysia.
Murtadhahadi, Norhamidi Muhamad & Che Hassan Che Harun. 2005. Kajian
pengaruh parameter injeksi untuk bahan SS316L, PEG, PMMA dan asam sterik. Jurnal Teknologi Terpakai. 3(1): 26-35.
Murtadhahadi. 2006. Parameter penyuntikan bagi proses pengacuan suntikan logam
bagi bahan suapan daripada SS316L, PEG, PMMA dan asid sterik. Tesis Sarjana Sains, Jabatan Kejuruteraan Mekanik dan Bahan, Fakulti Kejuruteraan, Universiti Kebangsaan Malaysia.
Myers, N. & German, R.M. 2001. Binder selection for PIM of water atomised 316L.
Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 4: 27-34. Newkirk, J.W., Zhang, H. & Thakur, S.N. 2004. Effect of part size and MIM
processing on shrinkage. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 4: 172-181.
371
Norhamidi Muhamad, Muhammad Hussain Ismail, Ahmad Kamal Ariffin Mohd Ihsan & Jaafar Sahari. 2000. Effect of molding conditions in Metal Injection Molding. Proceeding of International Conference on Advances in Strategic Technologies, hlm. 117-126.
Norhamidi Muhamad, Nor Hafiez Mohd Nor, Ahmad Kamal Ariffin Mohd Ihsan &
Shahrir Abdullah. 2002. Comparison between simulation and actual molding in determine the defects of green part in Metal Injection Molding process. Proceeding of Second World Engineering Congress, hlm. 227-229.
Omar, M.A., Davies, P.F., Messer, P.F. & Ellis, B. 2001. The influence of PMMA
content on the properties of 316L stainless steel MIM compact. Journal of Materials Processing Technology. 113: 477-481.
Omar, M.A., Ibrahim, R., Sidik, M.I., Mustapha, M. & Mohamad, M. 2003. Rapid
debinding of 316L stainless steel injection moulded component. Journal of Materials Processing Technology. 140: 397-400.
Orban, R.L. 2004. New research directions in powder metallurgy. Romanian Reports
in Physics. 56(3): 505-516. Ozcelik, B. & Erzurumlu, T. 2006. Comparison of the warpage optimization in the
plastic injection molding using ANOVA, neural network model and genetic algorithm. Journal of Materials Processing Technology. 171: 437-455.
Park, M.S., Kim, J.K., Ahn, S. & Sung, H.J. 2001. Water-soluble binder of cellulose
acetate butyrate/poly(ethylene glycol) blend for powder injection molding. Journal of Materials Science. 36:5531-5536.
Park, S.H. 1996. Robust design and analysis for quality engineering. UK: Chapman &
Hall. Petzoidt, F., Kunze, H.D. & Seidel, R. 1992. Investigations of different stainless steel
MIM feedstocks with a novel binder system. Proceedings of Metal Injection Symposium-1992, San Francisco, USA, hlm. 155-165.
Piccirillo, N. & Lee, D. 1992. Jetting phenomenon in Powder Injection Molding.
International Journal of Powder Metallurgy. 28(1): 13-25. Raman, R., Slike, W. & German, R.M. 1993. Homogeneity of mixed feedstock in
Powder Injection Molding. Proceedings of the 1993 International Conference and Exhibition on Powder Metallurgy and Particulate Materials, Tennessee, USA, hlm. 1-16.
Ravi, B.G., Chaim, R. & Gedanken, A. 1999. Sintering of bimodal alumina powder
mixtures with a nanocrystaline component. Nanostructured Materials. 11(7): 853-859.
372
Reddy, J.J., Ravi, N. & Vijayakumar, M. 2000. A simple model for viscosity of Powder Injection Moulding mixes with binder content above powder critical binder volume concentration. Journal of the European Ceramic Society. 20: 2183-2190.
Reddy, J.J., Vijayakumar, M., Mohan, T.R.R. & Ramakrishnan, P. 1996. Loading of
solids in a liquid medium: Determination of CBVC by torque rheometry. Journal of the European Ceramic Society. 16: 567-574.
Resende, L.M., Klein, A.N. & Prate, A.T. 2001. Rheological properties of
granulametric mixtures for Powder Injection Molding. Key Engineering Materials. 189-191: 598-603.
River, R.D. 1976. Method of Injection Molding Powder Metal Parts. US Patent
4113480. Roetenberg, K.S., Raman, R., Whitman, C.I., Snider, I.F. & German, R.M. 1992.
Optimization of the mixing process for powder injection molding. Proceeding of the Powder Injection Molding Symposium – 1992, Metal Powder Industries Federation, Princeton, New Jersey, hlm. 1-15.
Ross, P.J. 1996. Taguchi Techniques for quality engineering. International Editions.
USA: McGraw-Hill. Roy, R.K. 1990. A primer on the Taguchi method. Competitive Manufacturing Series.
New York: Van Nostrand Reinhold. Roy, R.K. 2001. Design of experiments using Taguchi approach. New York: John
Wiley & Sons, Inc. Schwartz, S. Quirmbach, P. & Kraus, M. 2002. Solvent debinding technology for a
continuous 316L MIM production. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 10: 147-155.
Setasuwon, P., Bunchavimonchet, A. & Danchaivijit, S. 2008. The effects of binder
components in wax/oil systems for metal injection molding. Journal of Materials Processing Technology. 196: 94-100.
Shengjie, Y., Li, Q.F. & Yong, M.S. 2006. Method for determination of critical
powder loading for powder-binder processing. Powder Metallurgy. 49(3): 219-223.
Shimadzu (tanpa tarikh). Shimadzu flow tester CFT-500D: Instruction manual. Kyoto:
Shimadzu Corp. Shimizu, T., Murakoshi, Y., Sano, T., Maeda, R. & Sugiyama, S. 1998. Fabrication of
micro-parts by high aspect ratio structuring and Metal Injection Molding using the supercritical debinding method. Microsystem Technologies. 5: 90-92.
373
Shu, G.J. & Hwang, K.S. 2004. High density powder injection molded compacts prepared from a feedstock containing coarse powders. Materials Transactions. 45(10): 2999-3004.
Song, M., Park, M.S., Kim, J.K., Cho, I.B., Kim, K.H., Sung, H.J. & Ahn, S. 2005.
Water-soluble binder with high flexural modulus for Powder Injection Molding. Journal of Materials Science. 40: 1105-1109.
Spur, G. & Merz, P. 1995. Binder development for powder injection moulding at the
example of alumina. Production Engineering. Research and development in Germany. Annals of the German Academic Society for Production Engineering.
Sri Yulis M. Amin, Norhamidi Muhamad, Khairur Rijal Jamaludin & Shahrir
Abdullah. 2007. Effect of powder loading on the solvent debinding of MIM parts. Proceedings of Advanced Processes and System in Manufacturing, hlm. 77-84.
Sri Yulis M. Amin. 2008. Pengoptimuman parameter penyahikatan larutan bagi proses
pengacuan suntikan logam. Tesis Sarjana Sains, Jabatan Kejuruteraan Mekanik dan Bahan, Fakulti Kejuruteraan, Universiti Kebangsaan Malaysia.
Supati, R., Loh, N.H., Khor, K.A. & Tor, S.B. 2000. Mixing and characterization of
feedstock for Powder Injection Molding. Materials Letters. 46: 109-114. Suri, P., Antre, S.V., German, R.M. & Souza, J.P. 2003. Effect of mixing on the
rheology and particle characteristics of tungsten-based Powder Injection Molding feedstock. Materials Science and Engineering. A 356: 337-344.
Suri, P., German, R.M., Souza, J.P & Park, S.J. 2004. Numerical analysis of filling
stage during Powder Injection Moulding: effects of feedstock rheology and mixing conditions. Powder Metallurgy. 47(2): 137-143.
Suri, P., Koseski, R.P. & German, R.M. 2005. Microstructural evolution of injection
molded gas and water atomized 316L stainless steel powder during sintering. Materials Science and Engineering. A402: 341-348.
Tanaka, Y. & Nakabayashi, K. 1998. Metal injection moulding powder produced by
high pressure water atomisation. Powder Metallurgy. 41: 47-50. Thomas, Y. & Marple, B.R. 1998. Partially water-soluble binder formulation for
injection molding submicrometer zirconia. Advanced Performance Materials. (5): 25-41.
Tsai, D.S. & Chen, W.W. 1995. Solvent debinding kinetics of alumina green bodies
by Powder Injection Molding. Ceramics International. 21: 257-264.
374
Turker, M. & Karatas, C. 2004. Investigation of rheological properties of mechanically alloyed and turbula processed composite powder PIM feedstock by capillary rheometer. Powder Metallurgy. 47(1): 49-54.
Weil, K.S., Nyberg, E. & Simmons, K. 2006. A new binder for powder injection
molding titanium and other reactive metal. Journal of Materials Processing Technology. 176: 205-209.
Wenjea, J.T. 1998. Statistical analysis of process parameters influencing dimensional
control in Ceramic Injection Molding. Journal of Materials Processing Technology. 79: 242-250.
Wenjea, J.T., Dean-Mo, L. & Chung-King, H. 1999. Influence of stearic acid on
suspension structure and green microstructure of injection-molded zirconia ceramics. Ceramic International. 25: 191-195.
Westcot, E.J., Binet, C. & German, R.M. 2002. Insitu monitoring of the dimensional
changes and mechanisms during solvent debinding. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 10: 137-146.
Westcot, E.J., Binet, C. & German, R.M. 2003. In situ dimensional change, mass loss
and mechanisms for solvent debinding of powder injection moulded components. Powder Metallurgy. 46(1): 61-67.
Wu, Y., German, R.M., Blaine, D., Marx, B. & Schlaefer, C. 2002. Effects of residual
carbon content on sintering shrinkage, microstructure and mechanical properties of injection molded 17-4 PH stainless steel. Journal of Materials Science. 37: 3573-3583.
Wychell, D.T. 2001. The effect of powder particle size & alloying technique on
distortion in MIM parts. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 4: 92-104.
Yang, W.W. & Hon, M.H. 2000. Insitu evaluation of dimensional variations during
water extraction from alumina injection-moulded parts. Journal of the European Ceramic Society. 20: 851-858.
Yang, W.W., Yang, K.Y. & Hon, M.H. 2002. Effects of PEG molecular weight on
rheological behaviour of alumina injection molding feedstocks. Materials Chemistry and Physics. 78: 416-424.
Yimin, L., Baiyun, H. & Xuanhui, Q. 1999. Improvement of rheological and shape
retention properties of wax-based MIM binder by multi-polymer components. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 9(1): 22-29.
Yimin, L., Feng, J., Ligang, Z. & Baiyun, H. 2003a. Critical thickness in binder
removal process for injection molded compacts. Materials Science and Engineering. A362: 292-299.
375
Yimin, L., Shaojun, L., Xuanhui, Q. & Baiyun, H. 2003b. Thermal debinding processing of 316L stainless steel Powder Injection Molding compacts. Journal of Materials Processing Technology. 137: 65-69.
Yimin, L., Liujun, L. & Khalil, K.A. 2007. Effect of powder loading on Metal
Injection Molding stainless steels. Journal of Materials Processing Technology. 183: 432-439.
Yoshikawa, K. & Ohmori, H. 2001. Outstanding features of Powder Injection
Moulding for micro parts manufacturing. The RIKEN Review, Focused on Advances on Micro-Mechanical Fabrication Techniques. (34): 13-18.
Zauner, R., Binet, C., Heaney, D.F. & Piemme, J. 2004. Variability of feedstock
viscosity and its correlation with dimensional variability of green powder injection moulded components. Powder Metallurgy. 47(1): 1-6.
Zauner, R., Heaney, D.F., Piemme, J., Binet, C. & German, R.M. 2002. The effect of
powder type and powder size on dimensional variability in PIM. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 10: 191-198.
Zheng, J., Carlson, W.B. & Reed, J.S. 1995. The packing density of binary powder
mixtures. Journal of the European Ceramic Society. 15: 479-483. Zu, Y.S. & Lin, S.T. 1997. Optimizing the mechanical properties of injection molded
W-4.9% Ni-2.1% Fe in debinding. Journal of Materials Processing Technology. 71: 337-342.
376
LAMPIRAN A
SENARAI PENERBITAN
JURNAL ANTARABANGSA
1. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Sufizar Ahmad, Mohd Halim Irwan Ibrahim, Murtadhahadi, Kajian Prestasi Penyahikatan Larutan Dengan Menggunakan Kaedah Rekabentuk Eksperimen (Accepted by Sains Malaysiana – 2009 publication)
2. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sufizar Ahmad, Mohd Halim Irwan Ibrahim. 2009. Optimizing The Injection Parameter Of Water Atomised SS316L Powder With Design Of Experiment Method For The Best Sintered Density, Chiang Mai Journal of Science, Vol. 36 No 3, pp 349-358, ISSN 0125-2526
3. Jamaludin, K.R., N. Muhamad, S. Y. M. Amin, M. N. Ab. Rahman, Murtadhahadi. 2008. Rheological behavior of SS316l gas atomised powder in bimodal particle size distribution in a composite binder system, International Journal of Mechanical and Materials Engineering, (IJMME), Vol. 3 (2008), No. 2, 108-114, ISSN: 1823-0334
4. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Sri Yulis M. Amin, Mohd
Nizam Ab. Rahman, Murtadhahadi, 2006. Rheological Investigation Of Stainless Steel Powder In Bimodal Particle Size Distribution, Jurnal of Applied Technology, PATRI, Universiti Syiah Bandar Aceh, Indonesia, Vol. 4 No 1, pp51-59, May 2006, ISSN 1693-2536.
JURNAL KEBANGSAAN
1. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Murtadhahadi. 2008. Pengoptimuman Parameter Pengacuan Bagi Mengurangkan Kecacatan Jasad Anum Proses Pengacuan Suntikan Logam (MIM), The Journal of The Institution of Engineers, Malaysia, Vol. 69, No. 2, pp 40-46, June 2008, ISSN: 0126-513X
2. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Muhammad Hussain Ismail, Murtadhahadi. 2008. Particle Size And Injection Temperature Effect To The Injection Molding Of SS316L Powder, Journal of Mechanical Engineering, UiTM, Vol. 5, No. 1, pp 59-71
377
3. Norhamidi Muhamad, Khairur Rijal Jamaludin, Sri Yulis M. Amin, Mohd Nizam Ab. Rahman, Shahrir Abdullah, Pemilihan Bahan Suapan bagi Proses Pengacuan Suntikan Logam berdasarkan kepada kajian sifat Reologi, Jurnal Teknologi UTM, No. 48(A) (June 2008) 19-34.
TAJUK DALAM BUKU
1. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Sri Yulis M. Amin, Mohd Nizam Ab. Rahman, Muhammad Hussain Ismail, Murtadhahadi. 2008. Injection Molding Parameter Optimization Using Taguchi Method For Highest Green Strength For Bimodal Powder Mixture with SS316L in PEG, and PMMA. Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. 1: 186-194. ISBN: 0-9793488-9-7
PROSIDING
1. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Hooman Abolhasani,
Murtadhahadi, Mohd Nizam Ab. Rahman. 2009. An Influence of a Binder System to the Rheological Behavior of the SS316L Metal Injection Molding (MIM) Feedstock, Proceeding of the Advances in Materials and Processing Technologies (AMPT 2009), Kuala Lumpur) Okt 2009
2. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sufizar Ahmad, Mohd Halim Irwan Ibrahim, Nor Hafiez Mohamad Nor. 2009. Orthogonal Array Technique for Optimizing the Sintering Parameter of the Metal Injection Molding (MIM) Compact: Best Flexure Strength, Proceeding of the Advances in Materials and Processing Technologies (AMPT 2009), Kuala Lumpur) Okt 2009
3. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sufizar Ahmad, Mohd Halim Irwan Ibrahim, Murtadhahadi, Nor Hafiez Mohamad Nor. 2009. The Influence of SS316L’s Particle Shape on the Metal Injection Molding, Prosiding Seminar 3 - AMReG 09, July 2009, Putra Jaya, Malaysia.
4. K. R. Jamaludin, N. Muhamad, M. N. Ab. Rahman, S. Y. M. Amin, S. Ahmad, M.H.I. Ibrahim. 2009. Taguchi Method for Optimising the Sintering Parameter of the Metal Injection Moulding (MIM) Compacts, Proceeding of FAIMS 2009, Teesside University, UK.
378
5. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Sufizar Ahmad, Mohd Halim Irwan Ibrahim, Murtadhahadi, Nor Hafiez Mohamad Nor. 2009. Moulding Parameter Optimisation for the Best Sintered Density, Proceeding of the World Congress of Engineering, Imperial College, UK.
6. K.R Jamaludin, N. Muhamad, M. N. Ab. Rahman, S. Y. M. Amin, S. Ahmad, M. H. I. Ibrahim, I. Murtadhahadi, N. H. M. Nor. 2008. The Influence of SS316L’s Particle Shape on the Injection Molding of a Composite Binder Feedstock (CAFEO 08, Bangkok Thailand)
7. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Murtadhahadi, Sri Yulis M. Amin. 2008. Rheological Investigation of Water Atomised Metal Injection Molding Feedstock for Processibility Prediction (Advances in Materials and Processing Technologies (AMPT 2008), Bahrain) Nov 2008
8. Muhammad Hussain Ismail, Mohd Afian Omar, Norhamidi Muhamad,
Istikamah Subuki, Khairur Rijal Jamaludin, Iain Todd, Hywel A. Davies. 2008. Some Critical Assessments of Powder Characterization for Metal Injection Moulding (MIM) Process. Proc. UK-Malaysia Engineering Conference. 1-10.
9. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Sri Yulis M. Amin, Mohd Nizam Ab. Rahman, Muhammad Hussain Ismail, Murtadhahadi. 2008. Injection Molding Parameter Optimization Using Taguchi Method For Highest Green Strength For Bimodal Powder Mixture with SS316L in PEG, and PMMA (World Powder Metallurgy & Particulate Material Congress 2008, Washington, DC USA): 8- 12 June 2008
10. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Sufizar Ahmad, Mohd Halim Irwan Ibrahim, Murtadhahadi & Nor Hafiez Mohamad Nor. 2008. Pengaruh tekanan penyuntikan, suhu penyuntikan dan beban serbuk terhadap ketumpatan jasad anum: analisis varian. Prosiding Seminar I - AMReG 08, 12 Jun 2008, Seremban, Malaysia. m/s: 83-91.
11. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Sufizar Ahmad, Mohd Halim Irwan Ibrahim, Murtadhahadi & Nor Hafiez Mohamad Nor. 2008. Analisis taburan saiz partikel serbuk SS316L bagi kegunaan proses penyuntikan acuan logam. Prosiding Seminar I - AMReG 08, 12 Jun 2008 , Seremban, Malaysia. m/s: 92-99.
379
12. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Sufizar Ahmad, Mohd Halim Irwan Ibrahim, Murtadhahadi & Nor Hafiez Mohamad Nor. 2008. Kajian prestasi penyahikatan larutan dengan menggunakan kaedah Taguchi. Prosiding Seminar I - AMReG 08, 12 Jun 2008, Seremban, Malaysia. m/s: 100-108.
13. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman,
Sri Yulis M. Amin, Murtadhahadi. 2008. Analysis of Variance on the Metal Injection molding parameters using a bimodal particle size distribution feedstock, Proceeding of International Conference of Mechanical and Manufacturing Engineering (ICME) 21-23 May 2008
14. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Sri Yulis M. Amin, Mohd Nizam Ab. Rahman, Shahrir Abdullah, Muhammad Hussain Ismail. 2007. Metal Injection Molding (MIM) Feedstock Preparation With PMMA Emulsion and PMMA Powders, Proceeding of Regional Conference on Engineering Mathematics, Mechanics, Manufacturing, Architecture (EM3ARC) 2007
15. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Muhammad Hussain Ismail. 2007. Optimal Injection Parameters For Minimizing Defects in Metal Injection Molding (MIM): An Experimental Design, Proceeding of Regional Conference on Engineering Mathematics, Mechanics, Manufacturing, Architecture (EM3ARC) 2007
16. Norhamidi Muhamad, Khairur Rijal Jamaludin, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Shahrir Abdullah. 2007. Temperature and Powder Loading Influence to the Injection of Bimodal Stainless Steel Powder Mixtures, The Third Asian Particle Technology Symposium, Changping, Beijing, China, 2007
17. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Sri Yulis M. Amin, Mohd Nizam Ab. Rahman, Shahrir Abdullah, Muhammad Hussain Ismail. 2007. Rheological Investigation of 316L Stainless Steel Feedstocks Prepared with PMMA Emulsion And PMMA Powders, European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes (Euromat 2007), Nuremberg, Germany 2007
18. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Sri Yulis M. Amin, Mohd Nizam Ab. Rahman, Shahrir Abdullah, Muhammad Hussain Ismail. 2007. Rheological Properties Of The MIM Feedstocks Prepared With Bimodal Powder Particles, European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes (Euromat 2007), Nuremberg, Germany 2007
380
19. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman. 2007. Proses Penyuntikan Acuan Logam Dengan Menggunakan Serbuk Logam Keluli Tahan Karat Dalam Taburan Bimodal, Seminar Siswazah UKM 2007. ISBN: 978-983-2982-15-9
20. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Shahrir Abdullah, Muhammad Hussain Ismail. 2007. Temperature Influence to the Injection Molding of Fine and Coarse SS316L Powder with PEG, PMMA and Stearic Acid Binder system, Malaysian Symposium On Advances In Powder Metallurgy & Particulate Materials, 2007. ISBN: 978-967-305-047-5
21. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad, Mohd Nizam Ab. Rahman, Sri Yulis M. Amin, Shahrir Abdullah, Muhammad Hussain Ismail. 2007. Influence of Temperature to the Injection Molding of Bimodal Powder Mixtures, World Engineering Congress 2007. ISBN: 978-983-43571-0-8
22. Khairur Rijal Jamaludin, Norhamidi Muhamad. 2006. Advanced Manufacturing Process With Metal Injection Moulding, Malaysian Science and Technology Congress 2006
381
LAMPIRAN B
DATA BAGI ANALISIS SERBUK SS316L
LAMPIRAN B1
Keputusan Ujian Saiz Partikel Purata Serbuk SS316L
Monomodal halus pengatoman air
382
Monomodal kasar pengatoman air
383
Bimodal 70 % jisim serbuk halus pengatoman air
384
Bimodal 50 % jisim serbuk halus pengatoman air
385
Bimodal 30 % jisim serbuk halus pengatoman air
386
Bimodal 70 % jisim serbuk halus pengatoman gas
387
Bimodal 50 % jisim serbuk halus pengatoman gas
388
Bimodal 30 % jisim serbuk halus pengatoman gas
389
LAMPIRAN B2
Keputusan Ujian Pembebanan Genting Serbuk (CPVP) Serbuk Halus
Pengatoman air (D50 = 7.157 µm)
Isipadu serbuk = 200 g/ 8.05 gcm-3
= 24.84 cm3
Isipadu asid oleat = 14 cm3
Nilai Beban serbuk kritikal, CPVP;
CPVP = Vf / (Vf + Vo)
= 24.84 / (14 + 24.84)
= 63.96 % Vol.
390
Isipadu asid oleat dan beban serbuk semasa ujian
Masa (minit) Isipadu asid oleat (ml) Beban serbuk (%
Vol.)
0 5 83.24
5 5.5 81.87
10 6 80.54
15 6.5 79.26
20 7 78.02
25 7.5 76.81
30 8 75.64
35 8.5 74.51
40 9 73.40
45 9.5 72.34
50 10 71.30
55 10.5 70.29
60 11 69.31
65 11.5 68.35
70 12 67.43
75 12.5 66.52
80 13 65.64
85 13.5 64.79
90 14 63.95
391
LAMPIRAN C DATA UJIAN REOLOGI
LAMPIRAN C1
DATA SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN SERBUK SS316L PENGATOMAN
GAS. SERBUK HALUS DALAM TABURAN MONOMODAL Beban serbuk 61 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
115 73.55 98.07 122.6 147.1
1.62E+03 3.13E+03 5.69E+03 5.64E+03
58.26 47.89 38.05 26.11
120 73.55 98.07 122.6 147.1
3.58E+03 2.71E+03 7.05E+03 4.87E+03
47.11 44.68 26.81 30.19
125 73.55 98.07 122.6 147.1
5.60E+03 3.79E+03 8.62E+03 8.82E+03
23.75 30.76 18.34 18.94
130 73.55 98.07 122.6 147.1
6.08E+03 6.03E+03 1.00E+04 1.01E+04
19.11 25.21 16.35 15.90
135 73.55 98.07 122.6 147.1
8.84E+03 9.09E+03 9.84E+03 1.35E+04
16.12 16.26 14.65 11.14
392
Beban serbuk 62 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
115 73.55 98.07 122.6 147.1
9.23E+02 4.42E+03 4.94E+03 7.60E+03
126.48 83.66 58.33 42.25
120 73.55 98.07 122.6 147.1
4.74E+03 4.98E+03 5.93E+03 6.44E+03
66.30 51.77 43.41 37.77
125 73.55 98.07 122.6 147.1
5.11E+03 6.35E+03 5.25E+03 8.76E+03
42.14 22.51 13.99 20.21
130 73.55 98.07 122.6 147.1
4.42E+03 6.09E+03 1.24E+04 1.16E+04
28.28 23.07 10.52 13.83
135 73.55 98.07 122.6 147.1
5.41E+03 8.14E+03 1.13E+04 9.99E+03
20.77 16.14 13.75 18.32
393
Beban serbuk 63 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
120 73.55 98.07 122.6 147.1
5.71E+02 7.96E+02 1.19E+03 2.38E+03
131.50 130.15 104.46 70.20
125 73.55 98.07 122.6 147.1
7.27E+02 1.87E+03 1.44E+03 4.67E+03
101.26 52.80 85.88 59.97
130 73.55 98.07 122.6 147.1
1.23E+03 2.84E+03 2.04E+03 2.78E+03
60.57 34.93 64.70 54.19
135 73.55 98.07 122.6 147.1
1.53E+03 1.79E+03 3.03E+03 3.61E+03
48.21 55.45 47.35 48.17
140 73.55 98.07 122.6 147.1
1.21E+03 1.83E+03 3.52E+03 3.19E+03
61.00 53.59 41.69 48.15
394
Beban serbuk 64 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
120 73.55 98.07 122.6 147.1
6.21E+02 4.64E+02 7.34E+02 1.06E+03
175.03 213.57 166.90 138.80
125 73.55 98.07 122.6 147.1
5.97E+02 1.12E+03 8.49E+02 1.59E+03
131.28 92.95 115.50 92.55
130 73.55 98.07 122.6 147.1
5.95E+02 1.21E+03 2.28E+03 1.49E+03
123.75 81.11 55.10 86.92
135 73.55 98.07 122.6 147.1
7.17E+02 1.21E+03 1.52E+03 2.46E+03
92.34 81.35 80.42 71.20
140 73.55 98.07 122.6 147.1
3.98E+03 3.61E+03 3.61E+03 4.95E+03
23.33 29.67 34.80 30.43
395
Beban serbuk 65 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
120 73.55 98.07 122.6 147.1
7.71E+02 5.15E+02 1.11E+03 1.03E+03
158.9 142.9 133 95.62
125 73.55 98.07 122.6 147.1
8.58E+02 8.45E+02 1.39E+03 1.11E+03
142.9 114.16 106 82.94
130 73.55 98.07 122.6 147.1
9.67E+02 7.09E+02 1.35E+03 2.20E+03
126.7 104.88 74.15 66.97
135 73.55 98.07 122.6 147.1
1.67E+03 1.02E+03 1.62E+03 6.37E+03
73.34 72.605 61.505 23.09
140 73.55 98.07 122.6 147.1
2.20E+03 1.57E+03 3.12E+03 7.19E+03
55.83 48.595 34.175 20.45
396
LAMPIRAN C2
DATA SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN SERBUK SS316L PENGATOMAN
GAS. SERBUK KASAR DALAM TABURAN MONOMODAL Beban serbuk 61 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
115 73.55 98.07 122.6 147.1
1.34E+03 1.94E+03 2.68E+03 2.97E+03
56.72 50.56 45.84 44.22
120 73.55 98.07 122.6 147.1
1.56E+03 2.27E+03 2.94E+03 4.46E+03
48.29 43.69 42.03 41.42
125 73.55 98.07 122.6 147.1
2.82E+03 2.95E+03 5.94E+03 4.94E+03
26.14 33.70 20.71 34.40
130 73.55 98.07 122.6 147.1
5.41E+03 3.62E+03 8.19E+03 9.22E+03
26.75 30.05 17.75 27.73
135 73.55 98.07 122.6 147.1
5.99E+03 5.62E+03 7.86E+03 5.79E+03
12.41 17.53 15.60 25.44
397
Beban serbuk 62 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
115 73.55 98.07 122.6 147.1
1.02E+03 1.14E+03 1.40E+03 1.52E+03
97.04 87.77 87.04 75.24
120 73.55 98.07 122.6 147.1
1.13E+03 1.60E+03 2.11E+03 2.36E+03
65.77 62.46 62.20 58.32
125 73.55 98.07 122.6 147.1
2.07E+03 8.68E+03 8.49E+03 7.09E+03
62.10 60.42 47.84 40.34
130 73.55 98.07 122.6 147.1
7.12E+03 8.60E+03 7.68E+03 9.92E+03
54.41 41.22 38.01 34.01
135 73.55 98.07 122.6 147.1
2.08E+03 2.37E+03 2.82E+03 5.43E+03
43.72 36.31 35.50 28.26
398
Beban serbuk 63 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
115 73.55 98.07 122.6 147.1
1.55E+03 2.81E+03 3.01E+03 2.82E+03
203.12 177.07 140.31 124.33
120 73.55 98.07 122.6 147.1
3.12E+03 1.05E+03 5.65E+03 6.88E+03
144.27 140.49 101.25 89.41
125 73.55 98.07 122.6 147.1
1.85E+03 8.13E+03 2.15E+03 4.58E+03
137.62 117.90 88.33 67.57
130 73.55 98.07 122.6 147.1
6.25E+02 1.52E+03 1.46E+03 2.42E+03
117.76 89.94 84.12 60.75
135 73.55 98.07 122.6 147.1
6.97E+03 1.42E+03 7.64E+03 7.14E+03
115.75 71.56 52.83 44.77
399
Beban serbuk 64 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
120 73.55 98.07 122.6 147.1
4.76E+03 4.57E+02 1.98E+03 1.93E+03
179.09 167.37 109.10 103.20
125 73.55 98.07 122.6 147.1
1.98E+03 1.93E+03 4.87E+03 5.97E+03
94.45 80.88 76.28 67.90
130 73.55 98.07 122.6 147.1
1.03E+03 4.35E+03 5.67E+03 4.07E+03
71.58 68.54 64.99 63.99
135 73.55 98.07 122.6 147.1
1.02E+03 1.45E+03 2.01E+03 2.49E+03
72.21 67.80 60.99 59.12
140 73.55 98.07 122.6 147.1
1.55E+03 1.24E+03 2.16E+03 2.84E+03
63.15 59.19 56.77 51.85
400
Beban serbuk 65 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
120 73.55 98.07 122.6 147.1
6.28E+02 1.38E+03 2.49E+03 3.61E+03
119.00 71.46 49.33 45.92
125 73.55 98.07 122.6 147.1
7.39E+02 3.04E+03 3.63E+03 3.80E+03
99.57 44.60 40.63 35.63
130 73.55 98.07 122.6 147.1
9.88E+02 3.87E+03 3.23E+03 3.94E+03
85.16 38.03 36.81 31.12
135 73.55 98.07 122.6 147.1
9.02E+02 4.14E+03 3.14E+03 4.25E+03
84.97 35.67 34.83 28.83
140 73.55 98.07 122.6 147.1
9.98E+02 4.14E+03 3.30E+03 5.59E+03
76.44 35.67 31.31 23.05
401
LAMPIRAN C3
DATA SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN SERBUK SS316L PENGATOMAN GAS. SERBUK KASAR DAN HALUS DALAM TABURAN BIMODAL: 70 %
JISIM SERBUK HALUS Beban serbuk 64 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
120 73.55 98.07 122.6 147.1
3.70E+03 4.86E+03 3.59E+03 1.03E+04
222.09 125.42 116.46 17.83
125 73.55 98.07 122.6 147.1
3.34E+03 4.56E+03 3.87E+03 8.86E+03
183.63 120.14 86.80 47.83
130 73.55 98.07 122.6 147.1
7.28E+03 9.06E+03 9.59E+03 9.71E+03
61.92 31.70 35.76 36.74
135 73.55 98.07 122.6 147.1
6.86E+03 8.84E+03 8.96E+03 7.62E+03
55.68 28.13 29.02 61.81
140 73.55 98.07 122.6 147.1
6.30E+03 6.55E+03 8.64E+03 8.80E+03
62.35 38.82 30.60 40.31
402
Beban serbuk 65 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
120 73.55 98.07 122.6 147.1
7.84E+02 3.17E+03 3.43E+03 5.31E+03
374.97 205.52 196.75 129.18
125 73.55 98.07 122.6 147.1
2.49E+02 3.87E+03 3.14E+03 4.30E+03
339.25 147.45 126.32 74.01
130 73.55 98.07 122.6 147.1
6.68E+02 1.40E+03 3.33E+03 3.69E+03
171.96 131.12 111.44 82.58
135 73.55 98.07 122.6 147.1
2.25E+03 2.41E+03 4.10E+03 2.60E+03
118.81 105.07 76.99 106.33
140 73.55 98.07 122.6 147.1
1.25E+03 9.94E+02 2.29E+03 2.53E+03
140.92 106.90 72.27 75.18
403
LAMPIRAN C4
DATA SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN SERBUK SS316L PENGATOMAN GAS. SERBUK KASAR DAN HALUS DALAM TABURAN BIMODAL: 30 %
JISIM SERBUK HALUS Beban serbuk 64 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
120 73.55 98.07 122.6 147.1
5.85E+03 7.50E+03 6.58E+03 7.26E+03
119.12 88.80 73.39 53.51
125 73.55 98.07 122.6 147.1
3.41E+03 2.21E+03 5.91E+03 8.50E+03
211.53 145.25 68.29 25.97
130 73.55 98.07 122.6 147.1
9.71E+02 3.41E+03 3.66E+03 5.81E+03
177.32 76.85 100.67 58.05
135 73.55 98.07 122.6 147.1
1.77E+03 4.76E+03 5.28E+03 5.23E+03
128.01 67.57 51.55 52.62
140 73.55 98.07 122.6 147.1
5.85E+03 7.92E+03 8.04E+03 1.02E+04
50.65 45.87 31.76 21.07
404
Beban serbuk 65 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
120 73.55 98.07 122.6 147.1
1.56E+03 2.58E+03 2.87E+03 4.20E+03
342.44 289.09 165.97 138.02
125 73.55 98.07 122.6 147.1
2.69E+03 3.34E+03 3.99E+03 3.59E+03
275.78 199.27 114.71 101.45
130 73.55 98.07 122.6 147.1
1.62E+03 2.23E+03 2.60E+03 2.84E+03
239.49 137.19 111.74 153.87
135 73.55 98.07 122.6 147.1
7.43E+02 2.52E+03 4.32E+03 4.91E+03
145.67 112.04 63.70 62.86
140 73.55 98.07 122.6 147.1
3.19E+03 5.53E+03 9.93E+02 1.64E+03
139.39 68.12 135.18 99.33
405
LAMPIRAN C5
DATA SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN SERBUK SS316L PENGATOMAN
AIR. SERBUK HALUS DALAM TABURAN MONOMODAL Beban serbuk 62 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
130 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
4.01E+02 7.87E+02 1.04E+03 6.41E+03 1.12E+04
428.5333 424.7667 278.6 211.4133 26.91667
135 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
1.06E+03 3.98E+03 2.73E+03 4.45E+03
274.95 187.94 154.885 107.575
140 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
8.10E+02 6.18E+02 1.25E+03 6.60E+03 7.54E+03
488.77 360.8 243.0333 97.70333 56.60333
145 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
2.60E+03 3.67E+03 4.96E+03 9.37E+03
95.04 73.975 117.95 34.01
150 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
4.28E+02 4.23E+02 1.78E+03 9.45E+02 8.23E+03
464.0333 536.5333 161.5 285.9 46.74333
406
Beban serbuk 62.5 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
130 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
3.20E+01 1.55E+02 3.00E+02 6.30E+02 2.98E+02
7651.5 1433 819.55 464.4 2080.25
135 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
4.89E+03 6.34E+02 9.27E+02 3.09E+03
199.04 431.8 318.65 138.7475
140 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
1.87E+02 4.19E+02 3.46E+02 1.07E+03 2.13E+03
924.4 542.7 1361.75 356.2 239.73
145 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
1.30E+03 2.58E+03 3.87E+03 5.63E+03
245.525 132.98 217.575 64.255
150 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
2.63E+02 1.44E+03 5.19E+02 6.49E+02 1.41E+03
664.25 306.805 485.55 429.2 221.45
407
Beban serbuk 63 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
140 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
2.20E+02 3.40E+02 5.76E+02 5.09E+02 3.95E+03
967.2367 702.1333 441.1 563 128.71
150 220.6 245.2 269.7 294.2
2.46E+03 6.44E+02 1.98E+03 1.49E+03
178.61 405.45 255.235 205.15
160 220.6 245.2 269.7 294.2
5.18E+02 1.03E+03 1.64E+03 4.66E+03
671.9 237.85 164.65 148.75
Beban serbuk 63.5 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
150 220.6 245.2 269.7 294.2
2.95E+02 5.44E+02 1.49E+03 4.20E+02
9.33E+02 547.8 3.47E+02 767.65
160 220.6 245.2 269.7 294.2
1.51E+02 5.49E+02 8.39E+02 6.13E+02
2021.4 467.15 368.8 712.85
408
LAMPIRAN C6
DATA SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN SERBUK SS316L PENGATOMAN
AIR. SERBUK KASAR DALAM TABURAN MONOMODAL Beban serbuk 63 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
130 171.6 220.6 269.7 294.2
7.41E+02 1.55E+03 3.49E+03 5.46E+03
261.6333 286.15 171.79 147.7
140 171.6 220.6 269.7 294.2
9.16E+02 6.40E+03 1.74E+03 6.61E+03
214.5333 87.58333 173.9 254.4267
150 171.6 220.6 269.7 294.2
6.96E+02 3.88E+03 3.31E+03 4.75E+03
248.3667 79.995 97.6 62.855
409
Beban serbuk 63.5 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
130 171.6 220.6 269.7 294.2
4.60E+02 2.37E+03 5.04E+03 3.91E+03
419.8333 230.775 76.66 217.9233
140 171.6 220.6 269.7 294.2
4.83E+02 3.22E+03 1.06E+04 5.53E+03
364.7667 155.0883 41.975 95.14833
150 171.6 220.6 269.7 294.2
4.39E+03 1.56E+03 3.64E+03 8.50E+03
137.0067 276.49 77.785 55.47
Beban serbuk 64 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
130 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
1.39E+03 2.10E+03 9.98E+02 3.32E+03 5.48E+03
455.1025 260.93 261.25 228.39 147.1375
140 171.6 220.6 269.7 294.2
8.28E+02 1.86E+03 3.26E+03 4.71E+03
232.85 124.52 120.475 113.875
150 171.6 220.6 269.7 294.2
9.17E+02 3.11E+03 6.81E+03 9.93E+03
198.7 90.955 94.6 89.645
160 171.6 220.6 269.7 294.2
1.03E+04 2.22E+03 4.58E+03 4.29E+03
39.285 110.6 58.83 92.55
410
LAMPIRAN C7
DATA SIFAT REOLOGI BAHAN SUAPAN SERBUK SS316L PENGATOMAN
AIR. SERBUK KASAR DALAM TABURAN BIMODAL (30 % JISIM SERBUK HALUS)
Beban serbuk 63 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
130 171.6 220.6 269.7 294.2
4.45E+02 3.52E+03 4.04E+03 7.19E+03
463.1933 120.51 122.4067 127.2733
140 171.6 220.6 269.7 294.2
4.34E+03 2.16E+03 2.53E+03 7.96E+03
179.66 124.0633 106.8 49.72
150 171.6 220.6 269.7 294.2
2.21E+03 2.62E+03 6.95E+03 7.19E+03
95.54333 84.155 40.915 44.655
Beban serbuk 63.5 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
130 171.6 220.6 269.7 294.2
2.18E+03 2.63E+03 2.78E+03 8.53E+02
273.79 227.88 206.45 400.2
140 171.6 220.6 269.7 294.2
4.30E+03 3.98E+03 5.76E+03 2.82E+03
80.985 154.1033 77.64333 115.7933
150 171.6 220.6 269.7 294.2
4.70E+03 2.69E+03 3.64E+03 9.24E+03
119.6933 82.59 77.785 31.85
411
Beban serbuk 64 % isipadu Suhu Tegasan Ricih
(kPa) Kadar Ricih Kelikatan
130 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
2.50E+02 1.02E+03 2.81E+03 4.22E+03 3.44E+03
1463.325 245.4 173.89 326.285 86.515
140 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
4.69E+02 1.65E+03 1.48E+03 4.07E+03 2.59E+03
443.95 192.105 168.95 72.295 162.52
150 171.6 220.6 245.2 269.7 294.2
3.14E+03 3.52E+03 2.44E+03 1.55E+03 2.05E+03
154.805 68.12 112.445 179.1 155.3
160 171.6 220.6 269.7 294.2
2.21E+03 6.30E+03 2.29E+03 3.24E+03
117.225 75.6 126.07 151.835
412
LAMPIRAN D
DATA EKSPERIMEN SARINGAN
LAMPIRAN D1
ANALISIS VARIAN BAGI KETUMPATAN JASAD ANUM SERBUK
PENGATOMAN GAS
Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk halus
B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120ºC) (130 ºC) (140 ºC) (150 ºC)
A1 5.0523 4.8768 5.105 4.9947 (350 bar)
4.8671 4.8739 4.8348 5.1293
5.012 14.9314 4.8212 14.5719 5.0424 14.9822 4.8995 15.0235 59.509 4.959083
A2 5.0309 4.9416 5.0486 4.8205 (550 bar)
4.9304 4.8635 5.11 5.1997
4.9085 14.8698 4.9161 14.7212 5.0446 15.2032 5.2549 15.2751 60.0693 5.005775
Tj 29.8012 29.2931 30.1854 30.2986
Yj 4.966867 4.882183 5.0309 5.049767 T 119.5783
Y 4.982429
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.013081 1 0.013081 0.978799 F(0.1)=3.05 0
B 0.103051 3 0.03435 2.570365 F(0.1)=2.46 18.52
AxB 0.009957 3 0.003319 0.248365 F(0.1)=2.46 0
e 0.213831 16 0.013364 81.48
T 0.33992 23 100
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk halus B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120 ºC) (130 ºC) (140 ºC) (150 ºC)
C1 5.0523 4.8768 5.105 4.9947 (64 %
isipadu) 4.8671 4.8739 4.8348 5.1293
5.012 14.9314 4.8212 14.5719 5.0424 14.9822 4.8995 15.0235 59.509 4.959083
C2 5.235 5.443 5.329 5.156 (65 %
isipadu) 5.151 4.925 5.385 5.321
5.193 15.57825 5.184 15.55246 5.357 16.07005 5.239 15.7165 62.91726 5.243105
Tj 30.50965 30.12436 31.05225 30.74
Yj 5.084942 5.020727 5.175376 5.123333 T 122.4263
Y 5.101094
413
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 0.484011 1 0.484011 32.19508 F(0.01)= 8.53 56.90
B 0.076393 3 0.025464 1.693811 F(0.1)= 2.46 3.80
C ×B 0.023254 3 0.007751 0.515591 F(0.1)= 2.46 -2.65
e 0.240539 16 0.015034 41.95
T 0.824197 23 100
Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk kasar
B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120ºC) (130 ºC)
(140ºC) (150 ºC)
A1 4.8719 5.0320 4.8669 5.0053 (350 bar)
4.8592 4.8838 4.9252 4.9564
4.9125 14.64363 4.9007 14.81647 4.8207 14.61286 4.9604 14.92214 58.9951 4.916259
A2 4.7737 4.8975 4.9284 5.1625 (550 bar)
4.8811 4.9283 5.1303 5.0730
5.2949 14.94978 4.8863 14.71213 5.0777 15.13639 4.9920 15.22746 60.02577 5.002148
Tj 29.59342 29.5286 29.74926 30.14961
Yj 4.932236 4.921433 4.958209 5.024934 T 119.0209
Y 4.959203
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.044262 1 0.044262 3.362597 F(0.1)=3.05 9.48
B 0.038852 3 0.012951 0.983879 F(0.1)=2.46 -0.19
AxB 0.034391 3 0.011464 0.870911 F(0.1)=2.46 -1.55
e 0.210607 16 0.013163 92.27
T 0.328112 23 100
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk kasar
B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120ºC) (130 ºC) (140 ºC) (150 ºC)
C1 4.8719 5.0320 4.8669 5.0053 (64 %
isipadu) 4.8592 4.8838 4.9252 4.9564
4.9125 14.64363 4.9007 14.81647 4.8207 14.61286 4.9604 14.92214 58.9951 4.916259
C2 5.175 5.363 5.309 5.198 (65 %
isipadu) 5.168 5.003 5.192 5.113
5.171 15.5141 5.183 15.5492 5.251 15.75171 5.156 15.46657 62.28158 5.190132
Tj 30.15773 30.36567 30.36457 30.38871
Yj 5.026289 5.060944 5.060762 5.064785 T 121.2767
Y 5.053195
414
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 0.450038 1 0.450038 74.24304 F(0.01)= 8.53 76.00
B 0.005854 3 0.001951 0.321888 F(0.1)= 2.46 -2.11
C ×B 0.031292 3 0.010431 1.720769 F(0.1)= 2.46 2.24
e 0.096987 16 0.006062 23.87
T 0.584171 23 100
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk bimodal (30 % jisim serbuk halus)
B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120ºC) (130ºC) (140ºC) (150ºC)
C1 4.768725 4.580 4.963011889 5.056604 (64 %
isipadu) 4.187298 4.439752 4.742637644 5.030626
4.642157 13.59818 4.789809 13.80934 4.25087925 13.95653 5.033289 15.12052 56.48457 4.707047
C2 5.319269 5.224964 5.423 5.497797 (65 %
isipadu) 5.428161 5.409 5.298 5.480118
5.373134 16.12056 5.441 16.07496 5.499 16.22004 5.37971 16.35763 64.77319 5.397766
Tj 29.71874 29.8843 30.17657 31.47814
Yj 4.953124 4.980717 5.029428 5.246357 T 121.2578
Y 5.052407
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 2.862555 1 2.862555 79.37379 F(0.01)=8.53 72.09
B 0.318847 3 0.106282 2.947032 F(0.1)=2.46 5.37
C ×B 0.162343 3 0.054114 1.5005 F(0.1)=2.46 1.38
e 0.577028 16 0.036064 21.16
T 3.920773 23 100
415
LAMPIRAN D2
ANALISIS VARIAN BAGI KEKUATAN JASAD ANUM SERBUK
PENGATOMAN GAS Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk halus B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120ºC) (130 ºC) (140ºC) (150 ºC)
A1 3.779 4.412 8.048 9.321 (350 bar)
4.073 5.616 5.448 5.472
3.565 11.417 3.84 13.868 5.521 19.017 5.241 20.034 64.336 5.361333
A2 5.23 5.15 6.27 4.77 (550 bar)
4.81 5.52 5.56 4.00
5.53 15.58286 5.59 16.25991 4.83 16.66802 4.27 13.03962 61.55042 5.129202
Tj 26.99986 30.12791 35.68502 33.07362
Yj 4.499977 5.021319 5.947504 5.51227 T 125.8864
Y 5.245267
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.323311 1 0.323311 0.281531 F(0.1)= 3.05 -2.15
B 7.020228 3 2.340076 2.037677 F(0.1)= 2.46 9.33
AxB 12.5958 3 4.198601 3.656033 F(0.05)= 3.24 23.88
e 18.37446 16 1.148403 68.94
T 38.3138 23 100
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk halus B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120ºC) (130ºC) (140ºC) (150ºC)
C1 3.779 4.412 8.048 9.321 (64 %
isipadu) 4.073 5.616 5.448 5.472
3.565 11.417 3.84 13.868 5.521 19.017 5.241 20.034 64.336 5.361333
C2 6.56 4.64 4.83 6.44 (65 %
isipadu) 8.66 5.71 5.07 5.92
7.61 22.83 6.9 17.25 8.18 18.08 6.96 19.32 77.48 6.456667
Tj 34.247 31.118 37.097 39.354
Yj 5.707833 5.186333 6.182833 6.559 T 141.816
Y 5.909
416
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 7.198531 1 7.198531 3.978687 F(0.1)= 3.05 9.11
B 6.361199 3 2.1204 1.171962 F(0.1)= 2.46 1.58
C ×B 16.64851 3 5.549504 3.067257 F(0.1)= 2.46 18.97
e 28.94836 16 1.809273 70.34
T 59.15661 23 100
Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk kasar
B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120ºC) (130ºC) (140ºC) (150ºC)
A1 6.2530 7.7290 3.9310 6.2970 (350 bar)
5.7790 7.7840 3.8960 5.6670
5.6030 17.635 5.5720 21.085 3.9540 11.781 4.8560 16.82 67.321 5.610083
A2 5.00 7.41 6.25 10.16 (550 bar)
7.03 6.73 6.18 7.72
7.95 19.97051 6.93 21.06404 6.59 19.0217 7.36 25.24194 85.29819 7.108182
Tj 37.60551 42.14904 30.8027 42.06194
Yj 6.267584 7.02484 5.133783 7.010324 T 152.6192
Y 6.359133
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 13.4658 1 13.4658 15.39571 F(0.01)= 8.53 25.32
B 14.26247 3 4.754156 5.435519 F(0.01)= 5.29 23.41
AxB 8.002847 3 2.667616 3.049937 F(0.1)= 2.46 10.82
e 13.99434 16 0.874646 40.46
T 49.72546 23 100
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk kasar B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120ºC) (130ºC) (140ºC) (150ºC)
C1 6.2530 7.7290 3.9310 6.2970 (64 %
isipadu) 5.7790 7.7840 3.8960 5.6670
5.6030 17.635 5.5720 21.085 3.9540 11.781 4.8560 16.82 67.321 5.610083
C2 7.13 9.05 9.91 8.65 (65 %
isipadu) 5.73 9.02 6.91 10.35
5.94 18.8 6.43 24.5 9.29 26.11 9.61 28.61 98.02 8.168333
Tj 36.435 45.585 37.891 45.43
Yj 6.0725 7.5975 6.315167 7.571667 T 165.341
Y 6.889208
417
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 39.26786 1 39.26786 37.87547 F(0.01)= 8.53 43.48
B 11.78378 3 3.927926 3.788646 F(0.05)= 3.24 9.86
C ×B 20.28944 3 6.763147 6.523334 F(0.01)= 5.29 19.54
e 16.5882 16 1.036762 27.19
T 87.92927 23 100
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk bimodal (30 % jisim serbuk halus)
B1 B2 B3 B4 Ti Yi
(120ºC) (130ºC) (140ºC) (150ºC)
C1 5.74 6.79 6.34 7.32 (64 %
isipadu) 5.29 6.03 6.27 6.39
5.78 16.81792 6.31 19.12956 6.99 19.6106 6.16 19.87055 75.42863 6.285719
C2 11.4787 11.7209 12.24603 10.66003 (65 %
isipadu) 10.93921 10.55175 10.76124 9.924989
11.2222 33.64011 11.66709 33.93974 9.604873 32.61214 12.3737 32.95872 133.1507 11.09589
Tj 50.45803 53.0693 52.22274 52.82927
Yj 8.409671 8.844883 8.70379 8.804879 T 208.5793
Y 8.690806
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 138.8266 1 138.8266 241.5878 F(0.01)= 8.53 91.96
B 0.695746 3 0.231915 0.403582 F(0.1)= 2.46 -0.68
C ×B 1.61802 3 0.53934 0.938566 F(0.1)= 2.46 -0.07
e 9.194282 16 0.574643 8.79
T 150.3347 23 100
418
LAMPIRAN D3
ANALISIS VARIAN BAGI KETUMPATAN JASAD ANUM SERBUK PENGATOMAN AIR
Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk halus. Beban serbuk: 62 % isipadu
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 5.333456 5.259438 5.2325764 (550 bar)
5.3067049 5.2070492 5.2503308
5.344509 15.98467 5.2662766 15.732764 5.1606073 15.643515 47.360948 5.2623276
A2 5.2547314 5.2531908 5.1751568 (650 bar)
5.2656753 5.2001577 5.2616486
5.2687926 15.789199 5.0760809 15.529429 5.2297119 15.666517 46.985146 5.2205718
Tj 31.773869 31.262193 31.310032
Yj 5.2956449 5.2103655 5.2183386 T 94.346094
Y 5.2414497
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.007846 1 0.007846 3.3833382 F(0.1)=3.18 8.15
B 0.0266248 2 0.0133124 5.7405727 F(0.025)=5.10 32.43
AxB 0.0055012 2 0.0027506 1.1861064 F(0.1)=2.81 1.27
e 0.0278303 12 0.0023192 58.15
T 0.0678022 17 100
Beban serbuk: 62.5 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 5.3778888 5.2974489 5.276607 (550 bar)
5.3230051 5.3006184 5.2828986
5.3363063 16.0372 5.3018627 15.89993 5.2878844 15.84739 47.78452 5.3093911
A2 5.2768691 5.2933688 5.2752269 (650 bar)
5.2979876 5.2919921 5.2738877
5.3134519 15.888309 5.2928712 15.878232 5.3106234 15.859738 47.626279 5.2918088
Tj 31.925509 31.778162 31.707128
Yj 5.3209181 5.2963604 5.2845213 T 95.410799
Y 5.3005999
419
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.0013911 1 0.0013911 5.1257549 F(0.05)=4.75 10.01
B 0.0041359 2 0.002068 7.619653 F(0.01)=6.93 32.11
AxB 0.0024075 2 0.0012038 4.4354005 F(0.05)=3.89 16.66
e 0.0032572 12 0.0002714 41.23
T 0.0111918 17 100
Beban serbuk: 63 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 5.3090411 5.351997 5.3429597 (550 bar)
5.2796513 5.3396277 5.3233572
5.2926666 15.881359 5.3378494 16.029474 5.3330991 15.999416 47.910249 5.323361
A2 5.3002887 5.3231565 5.3431174 (650 bar)
5.3102643 5.2084478 5.2953701
5.2973764 15.907929 5.3132307 15.844835 5.3192044 15.957692 47.710456 5.3011618
Tj 31.789288 31.874309 31.957108
Yj 5.2982147 5.3123848 5.3261846 T 95.620705
Y 5.3122614
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.0022176 1 0.0022176 2.6463193 F(0.1)=3.18 7.46
B 0.0023471 2 0.0011735 1.4004077 F(0.1)=2.81 3.63
AxB 0.0038721 2 0.0019361 2.3103416 F(0.1)=2.81 11.88
e 0.0100546 12 0.0008379 77.03
T 0.0184914 17 100
420
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk halus
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
C1 5.333456 5.259438 5.232576433 (62 %
isipadu) 5.3067049 5.2070492 5.250330775
5.344509 15.98467 5.2662766 15.732764 5.160607313 15.643515 47.360948 5.2623276
C2 5.3778888 5.2974489 5.276606955 (62.5 % isipadu)
5.3230051 5.3006184 5.282898551
5.3363063 16.0372 5.3018627 15.89993 5.287884421 15.84739 47.78452 5.3093911
C3 5.3090411 5.351997 5.3429597 (63 %
isipadu) 5.2796513 5.3396277 5.323357154
5.2926666 15.881359 5.3378494 16.029474 5.333099086 15.999416 47.910249 5.323361
Tj 47.903229 47.662168 47.49032
Yj 5.322581 5.2957964 5.2767023 T 143.05572
Y 5.2983599
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 0.0184056 2 0.0092028 16.853739 F(0.01)= 6.01 29.05
B 0.0095606 2 0.0047803 8.7544568 F(0.01)= 6.01 14.21
C ×B 0.0217972 4 0.0054493 9.9796474 F(0.01)= 4.58 32.91
e 0.0098287 18 0.000546 23.82
T 0.0595921 26 100
421
LAMPIRAN D4
ANALISIS VARIAN BAGI KETUMPATAN JASAD ANUM SERBUK
PENGATOMAN AIR Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk kasar. Beban serbuk: 63.5 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 5.3971226 5.3639548 5.3712229 (650 bar)
5.3545545 5.3350892 5.3360465
5.4029677 16.154645 5.3714346 16.070479 5.3556014 16.062871 48.287994 5.3653327
A2 5.3432051 5.360841 5.4984547 (700 bar)
5.3285321 5.3604923 5.3508457
5.2792374 15.950975 5.324374 16.045707 5.3591615 16.208462 48.205144 5.3561271
Tj 32.105619 32.116186 32.271333
Yj 5.3509366 5.3526976 5.3785554 T 96.493138
Y 5.3607299
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.0003813 1 0.0003813 0.2330953 F(0.1)=3.18 -3.80
B 0.0028691 2 0.0014345 0.8768518 F(0.1)=2.81 -1.22
AxB 0.0101673 2 0.0050837 3.1073686 F(0.1)=2.81 20.86
e 0.0196319 12 0.001636 84.15
T 0.0330496 17 100
Beban serbuk: 64 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 5.3212851 5.3537257 5.3555532 (650 bar)
5.3684921 5.3991711 5.3980876
5.3762951 16.066072 5.376402 16.129299 5.4157429 16.169384 48.364755 5.3738616
A2 5.3513615 5.3365415 5.3265242 (700 bar)
5.375211 5.3883023 5.3230769
5.3676581 16.094231 5.3977285 16.122572 5.3050127 15.954614 48.171417 5.3523796
Tj 32.160303 32.251871 32.123998
Yj 5.3600505 5.3753118 5.3539996 T 96.536171
Y 5.3631206
422
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.0020766 1 0.0020766 3.3440308 F(0.1)=3.18 8.70
B 0.0014475 2 0.0007237 1.1654329 F(0.1)=2.81 1.23
AxB 0.0057507 2 0.0028754 4.6302194 F(0.05)=3.89 26.95
e 0.0074538 12 0.0006211 63.12
T 0.0167286 17 100
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk kasar
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
C1 5.303375 5.3506799 5.273577844 (63 %
isipadu) 5.3629174 5.3310385 5.332658713
5.3440389 16.010331 5.309386 15.991104 5.36564726 15.971884 47.97332 5.3303688
C2 5.3971226 5.3639548 5.37122287 (63.5 % isipadu)
5.3545545 5.3350892 5.336046512
5.4029677 16.154645 5.3714346 16.070479 5.355601396 16.062871 48.287994 5.3653327
C3 5.3212851 5.3537257 5.355553228 (64 %
isipadu) 5.3684921 5.3991711 5.398087649
5.3762951 16.066072 5.376402 16.129299 5.415742853 16.169384 48.364755 5.3738616
Tj 48.231048 48.190882 48.204138
Yj 5.3590054 5.3545424 5.3560154 T 144.62607
Y 5.3565211
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 0.0095605 2 0.0047803 5.9216233 F(0.025)= 4.56 28.51
B 9.308E-05 2 4.654E-05 0.0576544 F(0.1)= 2.62 -5.46
C ×B 0.0036913 4 0.0009228 1.143159 F(0.1)= 2.29 1.66
e 0.0145306 18 0.0008073 75.30
T 0.0278754 26 100
423
LAMPIRAN D5
ANALISIS VARIAN BAGI KETUMPATAN JASAD ANUM SERBUK
PENGATOMAN AIR Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan dalam taburan bimodal 30 % serbuk halus. Beban serbuk: 63 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 5.3297861 5.3529945 5.3240908 (550 bar)
5.3432947 5.3618498 5.3540757
5.3074531 15.980534 5.3461231 16.060967 5.3236453 16.001812 48.043313 5.3381459
A2 5.3776097 5.3396066 5.3646902 (650 bar)
5.3559304 5.348397 5.3549007
5.3637814 16.097322 5.3722519 16.060256 5.3662475 16.085838 48.243415 5.3603795
Tj 32.077855 32.121223 32.08765
Yj 5.3463092 5.3535371 5.3479417 T 96.286728
Y 5.3492627
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.0022245 1 0.0022245 11.707879 F(0.01)=9.33 34.50
B 0.0001724 2 8.622E-05 0.4537738 F(0.1)=2.81 -3.51
AxB 0.0012256 2 0.0006128 3.2251518 F(0.1)=2.81 14.35
e 0.0022753 12 0.0001896 54.65
T 0.0058978 17 100
Beban serbuk: 63.5 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 5.2973104 5.3502627 5.389816 (650 bar)
5.3601682 5.3601399 5.3410556
5.3403962 15.997875 5.348905 16.059308 5.3845498 16.115421 48.172604 5.3525115
A2 5.3631912 5.3806293 5.436833 (700 bar)
5.3420637 5.383566 5.3758952
5.3735757 16.078831 5.348304 16.112499 5.4072862 16.220014 48.411344 5.3790383
Tj 32.076705 32.171807 32.335436
Yj 5.3461176 5.3619678 5.3892393 T 96.583948
Y 5.3657749
424
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.0031665 1 0.0031665 5.6645772 F(0.05)=4.75 16.49
B 0.0057089 2 0.0028544 5.1063485 F(0.025)=5.10 29.04
AxB 0.0002206 2 0.0001103 0.1973583 F(0.1)=2.81 -5.68
e 0.0067124 12 0.0005594 60.15
T 0.0158084 17 100
Beban serbuk: 64 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 5.4373869 5.4085708 5.3991813 (650 bar)
5.3400913 5.3834411 5.3938859
5.4188979 16.196376 5.4102849 16.202297 5.4400129 16.23308 48.631753 5.4035281
A2 5.2727997 5.4110559 5.4074992 (700 bar)
5.2901601 5.406508 5.3789782
5.3974196 15.960379 5.4198936 16.237457 5.4399073 16.226385 48.424222 5.3804691
Tj 32.156755 32.439754 32.459465
Yj 5.3594592 5.4066257 5.4099108 T 97.055975
Y 5.3919986
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn
Nisbah varian,
Fn
F statistik Peratus
sumbangan, Pn
A 0.0023927 1 0.0023927 1.5835442 F(0.1)=3.18 2.37
B 0.0095617 2 0.0047808 3.164017 F(0.1)=2.81 17.59
AxB 0.0071032 2 0.0035516 2.3504903 F(0.1)=2.81 10.98
e 0.018129 12 0.0015107 69.07
T 0.0371865 17 100
425
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan bimodal 30 % jisim serbuk halus
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
C1 5.3776097 5.3396066 5.364690171 (63 %
isipadu) 5.3559304 5.348397 5.354900705
5.3637814 16.097322 5.3722519 16.060256 5.366247469 16.085838 48.243415 5.3603795
C2 5.3631912 5.3806293 5.436833028 (63.5 % isipadu)
5.3420637 5.383566 5.375895178
5.3735757 16.078831 5.348304 16.112499 5.407286167 16.220014 48.411344 5.3790383
C3 5.2727997 5.4110559 5.407499209 (64 %
isipadu) 5.2901601 5.406508 5.378978248
5.3974196 15.960379 5.4198936 16.237457 5.439907343 16.226385 48.424222 5.3804691
Tj 48.136532 48.410212 48.532238
Yj 5.3485035 5.3789125 5.3924708 T 145.07898
Y 5.3732956
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 0.0022614 2 0.0011307 1.3487841 F(0.1)= 2.62 1.55
B 0.009125 2 0.0045625 5.442567 F(0.025)= 4.56 19.80
C ×B 0.0111461 4 0.0027865 3.324032 F(0.05)= 2.93 20.71
e 0.0150894 18 0.0008383 57.94
T 0.0376218 26 100
426
LAMPIRAN D6
ANALISIS VARIAN BAGI KEKUATAN JASAD ANUM SERBUK
PENGATOMAN AIR Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk halus. Beban serbuk: 62 % isipadu
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 9.885878 8.610648 11.41937
(550 bar) 7.248381 8.596585 10.56789
5.165279 22.29954 9.939541 27.14677 10.99363 32.98089 82.4272 9.158578
A2 9.931474 10.21897 12.97206
(650 bar) 10.03468 7.919968 10.49851
9.9846 29.95075 10.94487 29.08381 10.32963 33.8002 92.83476 10.31497
A3 13.15123 11.60587 9.11773
(700 bar) 9.674407 11.98368 9.197354
10.95909 33.78473 10.56767 34.15722 8.928089 27.24317 95.18512 10.57612
Tj 86.03502 90.3878 94.02426
Yj 9.559447 10.04309 10.44714 T 270.4471
Y 15.02484
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
A 10.24467 2 5.122333 3.135077 F(0.1)=2.62 9.56
B 3.555503 2 1.777752 1.088057 F(0.1)=2.62 0.40
AxB 29.79703 4 7.449257 4.55925 F(0.025)=3.61 31.86
e 29.4098 18 1.633878 58.19
T 73.007 26 100
Beban serbuk: 62.5 % isipadu
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 14.60205 11.47125 12.38073 (550 bar)
12.09269 10.56476 10.85987
15.44661 42.14135 12.51142 34.54743 11.6203 34.8609 111.5497 12.39441
A2 10.7015 11.98779 12.21181 (650 bar)
13.28817 14.7811 13.60456
15.50161 39.49128 13.88474 40.65363 15.18353 40.9999 121.1448 13.46053
Tj 81.63263 75.20106 75.8608
Yj 13.60544 12.53351 12.64347 T 232.6945
Y 12.92747
427
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
A 5.114807 1 5.114807 2.103864 F(0.1)=3.18 5.71
B 4.173021 2 2.08651 0.858241 F(0.1)=2.81 -1.47
AxB 8.551172 2 4.275586 1.758669 F(0.1)=2.81 7.85
e 29.17378 12 2.431149 87.91125
T 47.01278 17 100
Beban serbuk: 63 % isipadu
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 12.60655 14.10011 10.83904
(550 bar) 12.68645 14.25627 11.10965
12.6465 37.9395 14.17819 42.53457 10.97435 32.92304 113.3971 12.59968
A2 10.73568 12.30986 9.934596
(650 bar) 9.005341 10.92373 10.80852
11.16092 30.90194 11.6168 34.85039 9.875671 30.61879 96.37111 10.7079
A3 14.33033 11.07314 10.1793
(700 bar) 10.94606 4.784018 13.66157
12.6382 37.91459 8.349506 24.20666 11.92044 35.76131 97.88255 10.87584
Tj 106.756 101.5916 99.30313
Yj 11.86178 11.28796 11.03368 T 307.6508
Y 17.09171
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
A 19.73593 2 9.867966 4.954625 F(0.025)=4.56 14.20
B 3.239037 2 1.619518 0.813147 F(0.1)=2.62 -0.67
AxB 52.12668 4 13.03167 6.543095 F(0.01)=4.58 39.80
e 35.85002 18 1.991668 46.67
T 110.9517 26 100
428
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk halus
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
C1 9.885878 8.610648 11.41937 (62 %
isipadu) 7.248381 8.596585 10.56789
5.165279 22.29954 9.939541 27.14677 10.99363 32.98089 82.4272 9.158578
C2 14.60205 11.47125 12.38073 (62.5 % isipadu)
12.09269 10.56476 10.85987
15.44661 42.14135 12.51142 34.54743 11.6203 34.8609 111.5497 12.39441
C3 12.60655 14.10011 10.83904 (63 %
isipadu) 12.68645 14.25627 11.10965
12.6465 37.9395 14.17819 42.53457 10.974345 32.92304 113.3971 12.59968
Tj 102.3804 104.2288 100.7648
Yj 11.3756 11.58097 11.19609 T 307.374
Y 11.38422
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 67.06173 2 33.53086 27.51162 F(0.01)= 6.01 47.59
B 0.667612 2 0.333806 0.273883 F(0.1)=2.62 -1.30
C ×B 46.11638 4 11.52909 9.459467 F(0.01)= 4.58 30.37
e 21.9382 18 1.218789 23.34
T 135.7839 26 100
429
LAMPIRAN D7
ANALISIS VARIAN BAGI KEKUATAN JASAD ANUM SERBUK
PENGATOMAN AIR Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk kasar. Beban serbuk: 63 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(145ºC) (150ºC) (155ºC)
A1 11.2335 11.14183 9.025828 (550 bar)
9.119784 12.19565 10.31677
10.85755 31.21083 7.128125 30.46561 8.875191 28.21779 89.89423 9.988248
A2 11.19059 7.532959 7.934912 (650 bar)
8.485373 9.221345 7.630631
10.90689 30.58285 8.46097 25.21527 7.576344 23.14189 78.94001 8.771113
Tj 61.79369 55.68088 51.35968
Yj 10.29895 9.280147 8.559946 T 168.8342
Y 9.37968
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
A 6.666378 1 6.666378 3.32981 F(0.1)=3.18 11.07
B 9.161545 2 4.580772 2.288064 F(0.1)=2.81 12.24
AxB 2.287808 2 1.143904 0.571372 F(0.1)=2.81 -4.07
e 24.02436 12 2.00203 80.77
T 42.14009 17 100
Beban serbuk: 63.5 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 10.42731 12.08192 10.76826 (650 bar)
10.38302 11.73584 11.02617
9.468108 30.27844 10.03763 33.85539 10.85222 32.64665 48.287994 5.3653327
A2 9.940655 11.18677 10.13759 (700 bar)
10.79896 11.38934 10.91302
13.43517 34.17479 10.14088 32.71699 10.38712 31.43773 48.205144 5.3561271
Tj 64.45322 66.57238 64.08438
Yj 10.7422 11.0954 10.68073 T 96.493138
Y 5.3607299
430
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
A 0.133305 1 0.133305 0.14731 F(0.1)=3.18 -5.34
B 0.600945 2 0.300473 0.332041 F(0.1)=2.81 -8.37
AxB 2.856522 2 1.428261 1.578317 F(0.1)=2.81 7.24
e 10.85912 12 0.904927 106.46
T 14.44989 17 100
Beban serbuk: 64 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 11.89339 8.826327 8.135 (650 bar)
8.669212 9.279904 9.445712
9.508225 30.07083 4.085573 22.1918 8.967004 26.54772 48.364755 5.3738616
A2 10.41557 11.55243 8.916702 (700 bar)
10.54143 10.21171 7.562719
10.15828 31.11528 11.10497 32.86911 6.315247 22.79467 48.171417 5.3523796
Tj 61.18611 55.06091 49.34238
Yj 10.19768 9.176819 8.223731 T 96.536171
Y 5.3631206
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
A 3.527798 1 3.527798 1.543693 F(0.1)=3.18 2.049
B 11.69407 2 5.847037 2.558545 F(0.1)=2.81 11.75
AxB 18.00239 2 9.001194 3.93874 F(0.05)=3.89 22.15
e 27.42357 12 2.285298 64.06
T 60.64784 17 100
431
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan serbuk kasar
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
C1 11.19059 7.532959 7.934912 (63 %
isipadu) 8.485373 9.221345 7.630631
10.90689 30.58285 8.46097 25.21527 7.576344 23.14189 78.94001 8.771113
C2 10.42731 12.08192 10.76826 (63.5 % isipadu)
10.38302 11.73584 11.02617
9.468108 30.27844 10.03763 33.85539 10.85222 32.64665 96.78048 10.75339
C3 11.89339 8.826327 8.135 (64 %
isipadu) 8.669212 9.279904 9.445712
9.508225 30.07083 4.085573 22.1918 8.967004 26.54772 78.81035 8.756705
Tj 90.93212 81.26247 82.33625
Yj 10.10357 9.029163 9.148473 T 254.5308
Y 9.427068
Sumber Jumlah Kuasa
Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah varian,
Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
C 23.74906 2 11.87453 6.685588 F(0.01)= 6.01 25.85
B 6.242372 2 3.121186 1.757287 F(0.1)= 2.62 3.44
C ×B 16.18065 4 4.045162 2.277503 F(0.1)= 2.29 11.62
e 31.97049 18 1.776138 59.10
T 78.14257 26 100
432
LAMPIRAN D8
ANALISIS VARIAN BAGI KEKUATAN JASAD ANUM SERBUK
PENGATOMAN AIR Kesan Tekanan dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan dalam taburan bimodal 30 % serbuk halus. Beban serbuk: 63 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 13.46195 11.92382 13.02533 (550 bar)
14.31511 11.64267 11.8181
12.7284 40.50546 10.43393 34.00042 10.21985 35.06328 109.5692 12.17435
A2 11.04337 11.17463 12.24411 (650 bar)
11.08105 10.16167 11.55225
12.99009 35.11451 11.61651 32.95281 10.05936 33.85572 101.923 11.32478
Tj 75.61997 66.95323 68.919
Yj 12.60333 11.15887 11.4865 T 211.4922
Y 11.74957
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
A 3.247953 1 3.247953 3.103138 F(0.1)=3.18 8.91
B 6.882202 2 3.441101 3.287674 F(0.1)=2.81 19.38
AxB 2.021719 2 1.010859 0.965789 F(0.1)=2.81 -0.29
e 12.56001 12 1.046667 72.00
T 24.71188 17 100
Beban serbuk: 63.5 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 10.21633 10.25575 9.564043 (650 bar)
10.90715 10.37747 9.835595
9.246267 30.36975 9.231883 29.8651 10.23308 29.63272 89.86757 9.985285
A2 10.64054 11.48852 10.17435 (700 bar)
8.589334 10.67925 11.32729
9.481087 28.71096 9.864001 32.03177 9.7676 31.26924 92.01197 10.22355
Tj 59.08071 61.89687 60.90196
Yj 9.846785 10.31615 10.15033 T 181.8795
Y 10.10442
433
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
A 0.25547 1 0.25547 0.42847 F(0.1)=3.18 -3.58
B 0.679867 2 0.339933 0.57013 F(0.1)=2.81 -5.38
AxB 1.4319 2 0.71595 1.200778 F(0.1)=2.81 2.52
e 7.154861 12 0.596238 106.45
T 9.522098 17 100
Beban serbuk: 64 % isipadu B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
A1 10.26709 11.84174 10.1933 (650 bar)
10.70378 9.156968 9.748425
10.48544 31.45631 8.981315 29.98002 10.48293 30.42466 48.631753 5.4035281
A2 13.84342 10.33037 10.53427 (700 bar)
13.95192 9.660825 9.705772
10.31216 38.1075 10.33254 30.32374 12.09236 32.3324 48.424222 5.3804691
Tj 69.56381 60.30376 62.75706
Yj 11.59397 10.05063 10.45951 T 97.055975
Y 5.3919986
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan, Pn
A 4.40318 1 4.40318 3.050291 F(0.1)=3.18 8.97
B 7.672165 2 3.836082 2.657436 F(0.1)=2.81 14.50
AxB 3.596158 2 1.798079 1.245614 F(0.1)=2.81 2.15
e 17.32233 12 1.443528 74.38
T 32.99384 17 100
434
Kesan Beban serbuk dan Suhu Pengacuan bagi bahan suapan bimodal 30 % jisim serbuk halus
B1 B2 B3 Ti Yi
(150ºC) (155ºC) (160ºC)
C1 11.04337 11.17463 12.24411 (63 %
isipadu) 11.08105 10.16167 11.55225
12.99009 35.11451 11.61651 32.95281 10.05936 33.85572 101.923 11.32478
C2 10.64054 11.48852 10.17435 (63.5 % isipadu)
8.589334 10.67925 11.32729
9.481087 28.71096 9.864001 32.03177 9.7676 31.26924 92.01197 10.22355
C3 13.84342 10.33037 10.53427 (64 %
isipadu) 13.95192 9.660825 9.705772
10.31216 38.1075 10.33254 30.32374 12.09236 32.3324 100.7636 11.19596
Tj 101.933 95.30832 97.45736
Yj 11.32589 10.58981 10.8286 T 294.6986
Y 10.91476
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn F statistik
Peratus sumbangan,
Pn
C 6.524634 2 3.262317 2.593496 F(0.1)= 2.62 9.36
B 2.538353 2 1.269176 1.008977 F(0.1)= 2.62 0.05
C ×B 11.15057 4 2.787641 2.216136 F(0.1)= 2.29 14.28
e 22.64191 18 1.257884 76.32
T 42.85546 26 100
435
LAMPIRAN E
KEPUTUSAN REKABENTUK EKSPERIMEN BAGI PROSES
PENYUNTIKAN
LAMPIRAN E1
TATACARA ORTOGONAL L27(3)13 BAGI PENGOPTIMUMAN
PARAMETER PENGACUAN UNTUK BAHAN SUAPAN SS316L,
PENGATOMAN AIR DALAM TABURAN MONOMODAL
Ujian
Tekanan Penyun-
tikan (bar)
Suhu Penyun-
tikan (oC)
Suhu Acuan (oC)
Tekanan Pegangan
(bar)
Kadar Penyun-
tikan (ccm/s)
Tempoh Pegangan
(s)
Tempoh Penyejukan
(s)
1 550 150 50 800 5 5 2 2 550 150 55 1000 10 10 6 3 550 150 60 1200 15 15 10 4 550 155 50 1000 10 15 10 5 550 155 55 1200 15 5 2 6 550 155 60 800 5 10 6 7 550 160 50 1200 15 10 6 8 550 160 55 800 5 15 10 9 550 160 60 1000 10 5 2
10 650 150 50 1000 15 10 10 11 650 150 55 1200 5 15 2 12 650 150 60 800 10 5 6 13 650 155 50 1200 5 5 6 14 650 155 55 800 10 10 10 15 650 155 60 1000 15 15 2 16 650 160 50 800 10 15 2 17 650 160 55 1000 15 5 6 18 650 160 60 1200 5 10 10 19 750 150 50 1200 10 15 6 20 750 150 55 800 15 5 10 21 750 150 60 1000 5 10 2 22 750 155 50 800 15 10 2 23 750 155 55 1000 5 15 6 24 750 155 60 1200 10 5 10 25 750 160 50 1000 5 5 10 26 750 160 55 1200 10 10 2 27 750 160 60 800 15 15 6
436
LAMPIRAN E2
KAEDAH REKABENTUK EKSPERIMEN TAGUCHI BAGI
MENDAPATKAN PARAMETER PENGACUAN OPTIMUM UNTUK
MEMINIMUMKAN KECACATAN JASAD ANUM
Bahan Suapan:
Serbuk SS316L, pengatoman air dalam taburan monomodal serbuk halus
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
Ujian Ulangan
1 Ulangan
2 Ulangan
3 Ulangan
4 Ulangan
5 S/N
1 3.5 4 3.5 3.75 3.5 -11.2589 2 4 2 4 3 4 -10.8636 3 3.5 1.5 2 2.5 2.75 -8.104 4 1.5 1.5 3.5 1.5 2.5 -7.0329 5 4.5 4.5 3.5 4.5 4 -12.5042 6 4.5 2 4.5 3.25 4.5 -11.779 7 1.5 3.5 3.5 2.5 2.5 -8.9487 8 3.5 4 3.5 3.75 3.5 -11.2589 9 1.5 1.5 4.5 1.5 3 -8.5733
10 3.5 3.5 1.5 3.5 2.5 -9.5665 11 1.5 3.5 4.5 2.5 3 -10 12 6 1.5 4.5 3.75 5.25 -13.0157 13 1.5 4.5 1.5 3 1.5 -8.5733 14 4.5 2 1.5 3.25 3 -9.6438 15 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 -10.8814 16 3.5 1.5 2 2.5 2.75 -8.104 17 4.5 4.5 6.5 4.5 5.5 -14.257 18 4.5 4.5 6.5 4.5 5.5 -14.257 19 0.5 3.5 1.5 2 1 -5.966 20 4.5 4.5 2 4.5 3.25 -11.779 21 3.5 1.5 4.5 2.5 4 -10.569 22 2.5 2.5 3.5 2.5 3 -9.0309 23 6.5 3.5 3.5 5 5 -13.6829 24 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 -13.0643 25 4.5 2 4.5 3.25 4.5 -11.779 26 1.5 1.5 4.5 1.5 3 -8.5733 27 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 -3.5218 ∑ -276.588 T -10.244
437
Analisis Varian
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 6.516 3.2578 3.83
B Suhu
Penyuntikan 2 2.852 1.426 1.68
C Suhu Acuan 2 28.044 14.0219 16.48
D Tekanan Pegangan
2 4.202 2.1012 2.47
E Kadar
penyuntikan 2 20.811 10.4055 12.23
F Tempoh pegangan
2 38.468 19.2341 22.61
G Tempoh
penyejukan 2 3.135 1.5675 1.84
A X B 4 31.792 7.948 18.68 A X C 4 17.829 4.4573 10.48 B X C 4 16.515 4.1286 9.71
Ralat, e 0 0 Jumlah: 26 170.164 100
Kumpulkan faktor-faktor yang peratus sumbangannya rendah untuk mendapatkan
ralat, e. Perhatikan faktor B dan G dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 6.516 3.5225 3.258 2.176716 2.07
B Suhu
Penyuntikan 2 2.852 dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 28.044 25.0505 14.022 9.368298 14.72
D Tekanan Pegangan
2 4.202 1.2085 2.101 1.403708 0.71
E Kadar
penyuntikan 2 20.811 17.8175 10.4055 6.952063 10.47
F Tempoh pegangan
2 38.468 35.4745 19.234 12.85051 20.85
G Tempoh
penyejukan 2 3.135 dikumpulkan
A X B 4 31.792 25.805 7.948 5.310172 15.17 A X C 4 17.829 11.842 4.45725 2.977952 6.96 B X C 4 16.515 10.528 4.12875 2.758477 6.19
Ralat, e 4 5.987 1.49675 22.87 Jumlah: 26 170.164 100
438
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 2.176716 4.3246 C 2 9.368298 4.3246 D 2 1.403708 4.3246 E 2 6.952063 4.3246 F 2 12.85051 4.3246
A X B 4 5.310172 4.1073 A X C 4 2.977952 4.1073 B X C 4 2.758477 4.1073
Ralat, e 4
Seterusnya, faktor A, D, A × C dan B × C dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 6.516 dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 2.852 dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 28.044 21.6629 14.022 4.394836 12.73
D Tekanan Pegangan
2 4.202 dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 20.811 14.4299 10.4055 3.261337 8.48
F Tempoh pegangan
2 38.468 32.0869 19.234 6.028403 18.86
G Tempoh
penyejukan 2 3.135 dikumpulkan
A X B 4 31.792 19.0298 7.948 2.491096 11.18 A X C 4 17.829 dikumpulkan B X C 4 16.515 dikumpulkan
Ralat, e 16 51.049 3.190563 48.75 Jumlah: 26 170.164 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % C 2 4.394836 2.6682 E 2 3.261337 2.6682 F 2 6.028403 2.6682
A X B 4 2.491096 2.3327 Ralat, e 16
439
Parameter optimum yang signifikan: A2 B2 C0 E1 F2 Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( ) ( ) ( )TFTETCTBAT 21022 −+−+−+−+
-10.244 + (-7.958 + 10.244) + (-8.918+10.244) + (-9.426+10.244) + (-8.728+10.244)
= -4.298 dB Prestasi purata keseluruhan semasa -10.244 dB
Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ± 1.990318 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ -6.28832 dB < µ < -2.30768 dB
Keputusan Eksperimen Pengesahan
Ulangan Skor, y 1 0.5 2 2.5 3 0.5 4 2.5 5 2.0 6 1.5 7 1.0 8 2.5 9 0.5
10 1.0 S/N -4.43263 dB
440
Bahan Suapan:
Serbuk SS316L, pengatoman air dalam taburan monomodal serbuk kasar
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
Ujian Ulangan
1 Ulangan
2 Ulangan
3 Ulangan
4 Ulangan
5 S/N
1 4.5 1.5 5 3 4.75 -11.99 2 4.5 1.5 2 3 3.25 -9.6438 3 2 6.5 1.5 4.25 1.75 -11.438 4 7 3.5 3.5 5.25 5.25 -14.1036 5 1.5 3.5 3.5 2.5 2.5 -8.9487 6 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 -3.5218 7 4.5 4.5 1.5 4.5 3 -11.5836 8 4.5 2 2 3.25 3.25 -9.9454 9 5 5 4.5 5 4.75 -13.7222
10 1.5 2 2 1.75 1.75 -5.1521 11 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 -10.8814 12 4.5 1.5 4.5 3 4.5 -11.5836 13 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 -13.0643 14 4.5 1.5 2 3 3.25 -9.6438 15 4 4.5 3.5 4.25 3.75 -12.075 16 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 -3.5218 17 5 2 4 3.5 4.5 -11.9033 18 4.5 3.5 6.5 4 5.5 -13.8382 19 1.5 3.5 3.5 2.5 2.5 -8.9487 20 1.5 4.5 4.5 3 3 -10.8458 21 2 1.5 1.5 1.75 1.75 -4.6613 22 7.5 5 2 6.25 4.75 -14.6798 23 1.5 3.5 1.5 2.5 1.5 -7.0329 24 6.5 4.5 1.5 5.5 4 -13.4635 25 1.5 3.5 1.5 2.5 1.5 -7.0329 26 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 -3.5218 27 4.5 1.5 3.5 3 4 -10.7737 ∑ -267.521 T -9.90819
441
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 11.824 5.9119 3.85
B Suhu
Penyuntikan 2 9.055 4.5273 2.95
C Suhu Acuan 2 9.111 4.5556 2.96
D Tekanan Pegangan
2 7.15 3.5751 2.33
E Kadar
penyuntikan 2 13.404 6.7019 4.36
F Tempoh pegangan
2 38.485 19.2427 12.51
G Tempoh
penyejukan 2 7.506 3.753 2.44
A X B 4 49.085 12.2714 15.96 A X C 4 68.428 17.1071 22.25 B X C 4 93.476 23.3691 30.40
Ralat, e 0 0 0 Jumlah: 26 307.525 100
Kumpulkan faktor yang peratus sumbangannya rendah untuk mendapatkan ralat, e.
Perhatikan faktor B, C, D dan G dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 11.824 3.6185 5.912 1.440985 1.18
B Suhu
Penyuntikan 2 9.055 Dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 9.111 Dikumpulkan
D Tekanan Pegangan
2 7.15 Dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 13.404 5.1985 6.702 1.633538 1.70
F Tempoh pegangan
2 38.485 30.2795 19.2425 4.690147 9.85
G Tempoh
penyejukan 2 7.506 Dikumpulkan
A X B 4 49.085 32.674 12.27125 2.990982 10.63 A X C 4 68.428 52.017 17.107 4.169642 16.92 B X C 4 93.476 77.065 23.369 5.695936 25.06
Ralat, e 8 32.822 0 4.10275 34.69 Jumlah: 26 307.525 100
442
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 1.440985 3.1131 E 2 1.633538 3.1131 F 2 4.690147 3.1131
A X B 4 2.990982 2.8064 A X C 4 4.169642 2.8064 B X C 4 5.695936 2.8064
Ralat, e 8
Seterusnya, faktor A, E dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 11.824 Dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 9.055 Dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 9.111 Dikumpulkan
D Tekanan Pegangan
2 7.15 Dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 13.404 Dikumpulkan
F Tempoh pegangan
2 38.485 28.81 19.2425 3.977778 9.37
G Tempoh
penyejukan 2 7.506 Dikumpulkan
A X B 4 49.085 29.735 12.27125 2.536693 9.67 A X C 4 68.428 49.078 17.107 3.536331 15.96 B X C 4 93.476 74.126 23.369 4.830801 24.11
Ralat, e 12 58.05 0 4.8375 40.90 Jumlah: 26 307.525 100
443
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % F 2 3.977778 2.8068
A X B 4 2.536693 2.4801 A X C 4 3.536331 2.4801 B X C 4 4.830801 2.4801
Ralat, e 12
Alternatif Optimum 1:
Parameter optimum yang signifikan: A2 B2 C1 F1
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( ) ( ) ( )TFTCBTCATBAT 1021222 −+−+−+−+
-9.908 + (-7.1095 + 9.908) + (-7.134+9.908) + (-7.3795+9.908) + (-8.472+9.908)
= -0.37043 dB Prestasi purata keseluruhan semasa -9.908 dB
Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ±2.921788 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ -3.29222 dB < µ <2.551358 dB
Alternatif Optimum 2:
Parameter optimum yang signifikan: A2B2 C1 F1
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( ) ( )TFTCTBAT 1122 −+−+−+
-9.908 + (-7.1095 + 9.908) + (-9.152+9.908) + (-8.472+9.908)
= -4.91678 dB Prestasi purata keseluruhan semasa -9.908 dB
Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ±2.263207 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ -7.17999 dB < µ <-2.65357 dB
Alternatif Optimum 3:
Parameter optimum yang signifikan: A2B2 C1 F1
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( ) ( )TFTCBTAT 1122 −+−+−+
-9.908 + (-8.9956 + 9.908) + (-8.457+9.908) + (-8.472+9.908)
= -6.10806 dB Prestasi purata keseluruhan semasa -9.908 dB
Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ±2.263207 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ -8.37127 dB < µ <-3.84485 dB
* Pilih Alternatif optimum 1 kerana nisbah S/N optimum yang tertinggi.
444
Keputusan Eksperimen Pengesahan
Ulangan Skor, y 1 1.5 2 1.0 3 1.0 4 0.5 5 1.5 6 2.5 7 1.0 8 1.5 9 0.5
10 1.0 S/N -2.43038 dB
445
LAMPIRAN E3
TATACARA ORTOGONAL L27(3)13 BAGI PENGOPTIMUMAN
PARAMETER PENGACUAN UNTUK BAHAN SUAPAN SS316L,
PENGATOMAN AIR DALAM TABURAN BIMODAL
Ujian Tekanan
Penyuntikan (bar)
Suhu Penyuntikan
(oC)
Beban Serbuk
(% isipadu)
Suhu Acuan (oC)
Tekanan Pegangan
(bar)
Kadar Penyuntikan
(ccm/s)
1 550 150 63% 50 800 5 2 550 150 63.50% 55 1000 10 3 550 150 64% 60 1200 15 4 550 155 63% 55 1000 15 5 550 155 63.50% 60 1200 5 6 550 155 64% 50 800 10 7 550 160 63% 60 1200 10 8 550 160 63.50% 50 800 15 9 550 160 64% 55 1000 5
10 650 150 63% 55 1200 10 11 650 150 63.50% 60 800 15 12 650 150 64% 50 1000 5 13 650 155 63% 60 800 5 14 650 155 63.50% 50 1000 10 15 650 155 64% 55 1200 15 16 650 160 63% 50 1000 15 17 650 160 63.50% 55 1200 5 18 650 160 64% 60 800 10 19 750 150 63% 60 1000 15 20 750 150 63.50% 50 1200 5 21 750 150 64% 55 800 10 22 750 155 63% 50 1200 10 23 750 155 63.50% 55 800 15 24 750 155 64% 60 1000 5 25 750 160 63% 55 800 5 26 750 160 63.50% 60 1000 10 27 750 160 64% 50 1200 15
446
LAMPIRAN E4
KAEDAH REKABENTUK EKSPERIMEN TAGUCHI BAGI
MENDAPATKAN PARAMETER PENGACUAN OPTIMUM UNTUK
MEMINIMUMKAN KECACATAN JASAD ANUM
Bahan Suapan:
Serbuk SS316L, pengatoman air dalam taburan bimodal serbuk halus
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
Ujian Ulangan
1 Ulangan
2 Ulangan
3 Ulangan
4 Ulangan
5 S/N
1 9.5 1.5 1.5 5.5 5.5 -14.9206 2 5 1.5 1.5 3.25 3.25 -10.054 3 4.5 3.5 6.5 4 5.5 -13.8382 4 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 -13.0643 5 3.5 1.5 4 5 3.75 -11.4341 6 6.5 1.5 3.5 4 5 -12.9115 7 3.5 4 2 7.5 2.75 -12.8358 8 6.5 4.5 1.5 5.5 4 -13.4635 9 3.5 3.5 1.5 3.5 2.5 -9.5665
10 2 4 5 3 3.5 -11.2222 11 3.5 1.5 6.5 2.5 5 -12.4551 12 1.5 3.5 4.5 2.5 3 -10 13 6.5 6.5 3.5 6.5 5 -15.1587 14 3.5 5 4 4.25 3.75 -12.3236 15 3.5 4.5 1.5 4 2.5 -10.569 16 4.5 2 2 3.25 3.25 -9.9454 17 2 4.5 2 4.5 2 -10.2119 18 1.5 4.5 4.5 3 3 -10.8458 19 2 4 2 3 2 -8.6923 20 3.5 5 4.5 4.25 4 -12.6275 21 4.5 5 4.5 4.75 4.5 -13.3571 22 4 1.5 3.5 1.5 3.75 -9.7139 23 3.5 4.5 4.5 7.5 4 -13.9794 24 4 2 6.5 3 5.25 -12.9584 25 3.5 4 3.5 3.75 3.5 -11.2589 26 5 2 4 3.5 4.5 -11.9033 27 4.5 5 4.5 4.75 4.5 -13.3571 ∑ -322.668 T -11.9507
447
Analisis Varian
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 4.8779 1.5311 2.439 1.457512 1.96
B Suhu
Penyuntikan 2 4.2542 0.9074 2.1271 1.271125 1.16
C Beban Serbuk
2 0.1533 0 0.0767 0.045835 0
D Suhu Acuan 2 3.0838 0 1.5419 0.921417 0
E Tekanan Pegangan
2 22.3827 19.0359 11.1914 6.687821 24.40
F Kadar
penyuntikan 2 1.0349 0 0.5174 0.309191 0
A X B 4 6.4471 0 1.6118 0.963189 0 A X C 4 30.4055 23.7119 7.6014 4.542488 30.40 B X C 4 2.0225 0 0.5056 0.302139 0
Ralat, e 2 3.3468 1.6734 42.08 Jumlah: 26 78.0089 100
Nilai sifar pada peratus sumbangan, Pn sebenarnya menghampiri sifar (nilainya terlalu
kecil). Jadual ANOVA di atas mempunyai nisbah varian yang rendah dari F (2, 2) dan
F(4, 2). Oleh itu, untuk mendapatkan nisbah varian yang lebih daripada nilai F
statistik, kumpulkan beberapa faktor yang peratus sumbangannya rendah. Kumpulkan
faktor C, D, F, A × B dan B ×C dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 4.8779 2.866824 2.439 2.425567 3.68
B Suhu
Penyuntikan 2 4.2542 2.243124 2.1271 2.115385 2.88
C Beban Serbuk 2 0.1533 Dikumpulkan D Suhu Acuan 2 3.0838 Dikumpulkan
E Tekanan Pegangan
2 22.3827 20.37162 11.1914 11.12976 26.12
F Kadar
penyuntikan 2 1.0349 Dikumpulkan
A X B 4 6.4471 Dikumpulkan A X C 4 30.4055 26.38335 7.6014 7.559535 33.82 B X C 4 2.0225 Dikumpulkan
Ralat, e 16 16.0886 1.005538 33.51 Jumlah: 26 78.0089 100
448
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 2.425567 2.6682 B 2 2.115385 2.6682 E 2 11.12976 2.6682
A X C 4 7.559535 2.3327 Ralat, e 16
Seterusnya, faktor A dan B dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 4.8779 Dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 4.2542 Dikumpulkan
C Beban Serbuk 2 0.1533 Dikumpulkan D Suhu Acuan 2 3.0838 Dikumpulkan
E Tekanan Pegangan
2 22.3827 19.86063 11.1914 8.874773 25.46
F Kadar
penyuntikan 2 1.0349 Dikumpulkan
A X B 4 6.4471 Dikumpulkan A X C 4 30.4055 25.36136 7.6014 6.027906 32.51 B X C 4 2.0225 Dikumpulkan
Ralat, e 20 25.2207 1.261035 42.03 Jumlah: 26 78.0089 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % E 2 8.874773 2.5893
A X C 4 6.027906 2.2489 Ralat, e 20
449
Parameter optimum yang signifikan: A2 C0 E1
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( )TETCAT 102 −+−+
-11.9507 + (-9.888 +11.9507) + (-10.945+11.9507)
= -8.8823 dB Prestasi purata keseluruhan semasa -11.9507 dB
Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ± 0.986189 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ -9.86849 dB < µ <-7.89611 dB
Keputusan Eksperimen Pengesahan
Ulangan Skor, y 1 4.00 2 4.00 3 2.25 4 4.00 5 4.00 6 12.25 7 3.36 8 6.25 9 5.98
10 6.82 S/N -7.2349 dB
450
LAMPIRAN E5
KAEDAH REKABENTUK EKSPERIMEN TAGUCHI BAGI
MENDAPATKAN PARAMETER PENGACUAN OPTIMUM UNTUK
MEMAKSIMUMKAN KETUMPATAN JASAD ANUM
Bahan Suapan:
Serbuk SS316L, pengatoman air dalam taburan monomodal serbuk halus
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
Ujian Ulangan
1 Ulangan
2 Ulangan
3 Ulangan
4 Ulangan
5 S/N
1 5.0462 5.1042 5.1835 5.1113 5.0752 14.1573 2 5.1665 5.1772 5.1891 5.1776 5.1718 14.2806 3 5.1076 5.1648 5.1452 5.1392 5.1362 14.2167 4 5.1817 5.1765 5.1511 5.1697 5.1791 14.2725 5 5.0956 5.2223 5.2896 5.2025 5.1590 14.3077 6 5.1565 5.2111 5.2205 5.1960 5.1838 14.3091 7 5.1747 5.1068 5.0858 5.1224 5.1407 14.1953 8 5.1887 5.1476 5.1983 5.1782 5.1681 14.2801 9 5.1745 5.0067 5.1851 5.1221 5.0906 14.1762
10 5.1533 5.1747 5.0629 5.1303 5.1640 14.2134 11 5.2363 5.2346 5.1983 5.2231 5.2354 14.3625 12 5.2034 5.1713 5.1303 5.1683 5.1874 14.2731 13 5.2260 5.1911 5.2475 5.2215 5.2085 14.3514 14 5.2689 5.3416 5.2365 5.2823 5.3053 14.4635 15 5.1364 5.2343 5.2313 5.2007 5.1853 14.3154 16 5.3262 5.2138 5.1525 5.2308 5.2700 14.3828 17 5.1145 5.1991 5.1925 5.1687 5.1568 14.2631 18 5.1924 5.1486 5.1738 5.1716 5.1705 14.2720 19 5.2108 5.2116 5.2344 5.2189 5.2112 14.3490 20 5.1919 5.2612 5.2194 5.2242 5.2266 14.3609 21 5.2236 5.2731 5.1730 5.2232 5.2484 14.3666 22 5.2774 5.2728 5.2613 5.2705 5.2751 14.4385 23 5.2372 5.2123 5.1814 5.2103 5.2247 14.3419 24 5.0698 5.2085 5.1920 5.1568 5.1391 14.2404 25 5.2021 5.1973 5.1882 5.1959 5.1997 14.3145 26 5.1664 5.2195 5.2104 5.1988 5.1930 14.3159 27 5.2306 5.1686 5.1384 5.1792 5.1996 14.2916 ∑ 386.1120 T 14.3004
451
Analisis Varian
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jum-lah
Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.043958 0.021979 31.05
B Suhu
Penyuntikan 2 0.019293 0.009646 13.63
C Suhu Acuan 2 0.014874 0.007437 10.51
D Tekanan Pegangan
2 0.010905 0.005453 7.70
E Kadar
penyuntikan 2 0.001711 0.000856 1.21
F Tempoh pegangan
2 0.011314 0.005657 8.00
G Tempoh
penyejukan 2 0.002385 0.001192 1.69
A X B 4 0.011512 0.002878 8.13 A X C 4 0.011275 0.002819 7.96 B X C 4 0.014358 0.003589 10.14
Ralat, e 0 * Jumlah: 26 0.141585 100
Kumpulkan faktor-faktor yang peratus sumbangannya rendah untuk mendapatkan
ralat, e. Perhatikan faktor E dan G dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.043958 0.04191 0.021979 21.46386719 29.60
B Suhu
Penyuntikan 2 0.019293 0.017245 0.009646 9.419921875 12.18
C Suhu Acuan 2 0.014874 0.012826 0.007437 7.262695313 9.06
D Tekanan Pegangan
2 0.010905 0.008857 0.005453 5.325195313 6.263
E Kadar
penyuntikan 2 0.001711 dikumpulkan
F Tempoh pegangan
2 0.011314 0.009266 0.005657 5.524414063 6.55
G Tempoh
penyejukan 2 0.002385 dikumpulkan
A X B 4 0.011512 0.007416 0.002878 2.810546875 5.24 A X C 4 0.011275 0.007179 0.002819 2.752929688 5.07 B X C 4 0.014358 0.010262 0.003589 3.504882813 7.25
Ralat, e 4 0.004096 0.001024 18.80 Jumlah: 26 0.141585 100
452
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 21.46386719 4.3246 B 2 9.419921875 4.3246 C 2 7.262695313 4.3246 D 2 5.325195313 4.3246 F 2 5.524414063 4.3246
A X B 4 2.810546875 4.1073 A X C 4 2.752929688 4.1073 B X C 4 3.504882813 4.1073
Ralat, e 4
Seterusnya, faktor A*B, A*C dan B*C dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.043958 0.0388028 0.021979 8.526924271 27.41
B Suhu
Penyuntikan 2 0.019293 0.0141378 0.009646 3.742240844 9.99
C Suhu Acuan 2 0.014874 0.0097188 0.007437 2.885242086 6.86
D Tekanan Pegangan
2 0.010905 0.0057498 0.005453 2.11553383 4.06
E Kadar
penyuntikan 2 0.001711 dikumpulkan
F Tempoh pegangan
2 0.011314 0.0061588
0.005657
2.194677219
4.35
G Tempoh
penyejukan 2 0.002385 dikumpulkan
A X B 4 0.011512 dikumpulkan A X C 4 0.011275 dikumpulkan B X C 4 0.014358 dikumpulkan
Ralat, e 16 0.041241 0.002577563
47.33
Jumlah: 26 0.141585 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 8.526924271 2.6682 B 2 3.742240844 2.6682 C 2 2.885242086 2.6682 D 2 2.11553383 2.6682 F 2 2.194677219 2.6682
Ralat, e 16
453
Seterusnya, faktor D dan F dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.043958 0.037612 0.021979 6.926883076 26.57
B Suhu
Penyuntikan 2 0.019293 0.012947 0.009646 3.040025213 9.14
C Suhu Acuan 2 0.014874 0.008528 0.007437 2.343838639 6.02
D Tekanan Pegangan
2 0.010905 dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 0.001711 dikumpulkan
F Tempoh pegangan
2 0.011314 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.002385 dikumpulkan
A X B 4 0.011512 dikumpulkan A X C 4 0.011275 dikumpulkan B X C 4 0.014358 dikumpulkan
Ralat, e 20 0.06346 0.003173 58.27 Jumlah: 26 0.141585 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 6.926883076 2.5893 B 2 3.040025213 2.5893 C 2 2.343838639 2.5893
Ralat, e 16
454
Seterusnya, faktor C dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.043958 0.0368368 0.021979 6.172836039 26.02
B Suhu
Penyuntikan 2 0.019293 0.0121718 0.009646 2.709093973 8.60
C Suhu Acuan 2 0.014874 dikumpulkan
D Tekanan Pegangan
2 0.010905 dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 0.001711 dikumpulkan
F Tempoh pegangan
2 0.011314 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.002385 dikumpulkan
A X B 4 0.011512 dikumpulkan A X C 4 0.011275 dikumpulkan B X C 4 0.014358 dikumpulkan
Ralat, e 22 0.078334 0.003560636 65.39 Jumlah: 26 0.141585 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 6.172836039 2.5613 B 2 2.709093973 2.5613
Ralat, e 16
Parameter optimum yang signifikan: A1 B1
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( )TBTAT 11 −+−+
14.3004 + (14.3219 - 14.3004) + (14.3378 - 14.3004)
= 14.3593 dB Prestasi purata keseluruhan semasa 14.3004 dB
Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ± 0.0441 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ 14.3152 dB < µ < 14.4033 dB
455
Keputusan Eksperimen Pengesahan
Ulangan Ketumpatan,
y 1 5.2620 2 5.2554 3 5.1477 4 5.2717 5 5.3145 6 5.3068 7 5.0462 8 5.1765 9 5.1113
10 5.2365 S/N 14.3381 dB
456
Bahan Suapan:
Serbuk SS316L, pengatoman air dalam taburan monomodal serbuk kasar
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
Ujian Ulangan
1 Ulangan
2 Ulangan
3 Ulangan
4 Ulangan
5 S/N
1 5.2948 5.2793 5.3720 5.3154 5.2870 14.5009 2 5.2910 5.2679 5.1845 5.2478 5.2794 14.4093 3 5.3588 5.3701 5.3698 5.3662 5.3644 14.5928 4 5.1728 5.0760 5.3018 5.1835 5.1244 14.2699 5 5.3604 5.3281 5.3233 5.3373 5.3443 14.5486 6 5.3640 5.3529 5.3672 5.3614 5.3585 14.5846 7 5.1718 5.2777 5.2542 5.2346 5.2248 14.3738 8 5.3489 5.3111 5.3561 5.3387 5.3300 14.5458 9 5.3739 5.3619 5.3494 5.3617 5.3679 14.5881
10 5.2134 5.3310 5.1308 5.2250 5.2722 14.3754 11 5.3597 5.3418 5.2890 5.3302 5.3508 14.5413 12 5.3963 5.2611 5.2963 5.3179 5.3287 14.5174 13 5.0205 5.2877 5.2550 5.1878 5.1541 14.284 14 5.3313 5.3155 5.3192 5.3220 5.3234 14.5219 15 5.3059 5.2984 5.3150 5.3064 5.3021 14.4946 16 5.2649 5.2690 5.2834 5.2724 5.2669 14.4384 17 5.2491 5.2146 5.2664 5.2434 5.2319 14.3883 18 5.3607 5.3146 5.3440 5.3398 5.3377 14.5497 19 5.3433 5.6383 5.4979 5.4931 5.4908 14.7919 20 5.2831 5.3104 5.2700 5.2878 5.2968 14.4684 21 5.2267 5.2983 5.3669 5.2973 5.2625 14.4687 22 5.2075 5.1928 4.8850 5.0951 5.2001 14.171 23 5.3440 5.3146 5.3146 5.3244 5.3293 14.527 24 5.2744 5.2743 5.3209 5.2899 5.2744 14.4637 25 5.2947 5.2804 5.2924 5.2892 5.2875 14.4672 26 5.3132 5.3119 5.3206 5.3152 5.3126 14.5096 27 5.0875 5.2643 5.2555 5.2024 5.1759 14.3133 ∑ 390.7056 T 14.4706
457
Analisis Varian
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005586 0.002793 1.40
B Suhu
Penyuntikan 2 0.036243 0.0181215 9.09
C Suhu Acuan 2 0.053462 0.026731 13.41
D Tekanan Pegangan 2 0.029725 0.0148625 7.46
E Kadar
penyuntikan 2 0.043276 0.021638 10.86
F Tempoh
pegangan 2 0.016873 0.0084365 4.23
G Tempoh
penyejukan 2 0.000348 0.000174 0.087
A X B 4 0.028075 0.00701875 7.043 A X C 4 0.062347 0.01558675 15.64 B X C 4 0.122693 0.03067325 30.78
Ralat, e 0 0
Jumlah: 26 0.398628 100
Kumpulkan faktor yang peratus sumbangannya rendah untuk mendapatkan ralat, e.
Perhatikan faktor A, F, dan G dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005586 dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 0.036243 0.028641 0.0181215 4.76731032 7.19
C Suhu Acuan 2 0.053462 0.045860 0.026731 7.03225297 11.50
D Tekanan Pegangan 2 0.029725 0.022123 0.0148625 3.90994949 5.55
E Kadar
penyuntikan 2 0.043276 0.035674 0.021638 5.69241292 8.95
F Tempoh pegangan 2 0.016873 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.000348 dikumpulkan
A X B 4 0.028075 0.012871 0.00701875 1.84645638 3.23 A X C 4 0.062347 0.047142 0.01558675 4.10048143 11.83 B X C 4 0.122693 0.107488 0.03067325 8.06935968 26.97
Ralat, e 6 0.022807 0.00380117 24.79 Jumlah 26 0.398628 100
458
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % B 2 4.767310323 3.4633 C 2 7.032252973 3.4633 D 2 3.90994949 3.4633 E 2 5.692412922 3.4633
A X B 4 1.846456382 3.1808 A X C 4 4.100481427 3.1808 B X C 4 8.069359676 3.1808
Ralat, e 6
Seterusnya, faktor A × B dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005586 dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 0.036243 0.0260666 0.0181215 3.561475571 6.54
C Suhu Acuan 2 0.053462 0.0432856 0.026731 5.25352777 10.86
D Tekanan Pegangan 2 0.029725 0.0195486 0.0148625 2.920974018 4.90
E Kadar
penyuntikan 2 0.043276 0.0330996 0.021638 4.252584411 8.30
F Tempoh
pegangan 2 0.016873 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.000348 dikumpulkan
A X B 4 0.028075 dikumpulkan A X C 4 0.062347 0.0419942 0.01558675 3.063313156 10.54 B X C 4 0.122693 0.1023402 0.03067325 6.028310601 25.67
Ralat, e 10 0.050882 0.0050882 33.19 Jumlah: 26 0.398628 100
459
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % B 2 3.561475571 2.9245 C 2 5.25352777 2.9245 D 2 2.920974018 2.9245 E 2 4.252584411 2.9245
A X C 4 3.063313156 2.6053 B X C 4 6.028310601 2.6053
Ralat, e 10
Seterusnya, faktor D dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005586 dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 0.036243 0.0228084 0.0181215 2.697735697 5.72
C Suhu Acuan 2 0.053462 0.0400274 0.026731 3.979426258 10.04
D Tekanan Pegangan 2 0.029725 dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 0.043276 0.0298414 0.021638 3.221234722 7.49
F Tempoh pegangan 2 0.016873 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.000348 dikumpulkan
A X B 4 0.028075 dikumpulkan A X C 4 0.062347 0.0354778 0.01558675 2.320389144 8.90 B X C 4 0.122693 0.0958238 0.03067325 4.566306403 24.04
Ralat, e 12 0.080607 0.00671725 43.81 Jumlah: 26 0.398628 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % B 2 2.697735697 2.8068 C 2 3.979426258 2.8068 E 2 3.221234722 2.8068
A X C 4 2.320389144 2.4801 B X C 4 4.566306403 2.4801
Ralat, e 12
460
Seterusnya, faktor B dan A × C dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005586 dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 0.036243 dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 0.053462 0.0335512 0.026731 2.685075436 8.42
D Tekanan Pegangan 2 0.029725 dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 0.043276 0.0233652 0.021638 2.173493782 5.86
F Tempoh pegangan 2 0.016873 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.000348 dikumpulkan
A X B 4 0.028075 dikumpulkan A X C 4 0.062347 dikumpulkan B X C 4 0.122693 0.0828714 0.03067325 3.081066557 20.79
Ralat, e 18 0.179197 0.009955389 64.93 Jumlah: 26 0.398628 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % C 2 2.685075436 2.6239 E 2 2.173493782 2.6239
B X C 4 3.081066557 2.2858 Ralat, e 18
461
Seterusnya, faktor E dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005586 dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 0.036243 dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 0.053462 0.031215 0.026731 2.40306733 7.83
D Tekanan Pegangan 2 0.029725 dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 0.043276 dikumpulkan
F Tempoh
pegangan 2 0.016873 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.000348 dikumpulkan
A X B 4 0.028075 dikumpulkan A X C 4 0.062347 dikumpulkan B X C 4 0.122693 0.078199 0.03067325 2.75746829 19.62
Ralat, e 20 0.222473 0.01112365 72.55 Jumlah
: 26 0.398628 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % C 2 2.403067325 2.5893
B X C 4 2.757468288 2.2489 Ralat, e 20
462
Seterusnya, faktor C dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005586 dikumpulkan
B Suhu
Penyuntikan 2 0.036243 dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 0.053462 dikumpulkan
D Tekanan Pegangan 2 0.029725 dikumpulkan
E Kadar
penyuntikan 2 0.043276 Dikumpulkan
F Tempoh
pegangan 2 0.016873 dikumpulkan
G Tempoh
penyejukan 2 0.000348 dikumpulkan
A X B 4 0.028075 dikumpulkan A X C 4 0.062347 dikumpulkan B X C 4 0.122693 0.072523 0.03067325 2.445545147 18.19
Ralat, e 22 0.275935 0.0125425 81.81 Jumlah: 26 0.398628 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % B X C 4 2.445545147 2.2193
Ralat, e 22
Parameter optimum yang signifikan: B0 C0
Pengiraan pada prestasi optimum:
( )TCBT 00 −+
14.4706 + (14.5561 - 14.4706)
= 14.5561 dB Prestasi purata keseluruhan semasa 14.4706 dB
Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ±0.0828 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ 14.4733 dB < µ < 14.6389 dB
463
Keputusan Eksperimen Pengesahan
Ulangan Ketumpatan,
y 1 5.2639 2 5.2684 3 5.2881 4 5.2629 5 5.2785 6 5.2765 7 5.2726 8 5.2759 9 5.6383
10 5.3909 S/N 14.5155 dB
464
LAMPIRAN E6
KAEDAH REKABENTUK EKSPERIMEN TAGUCHI BAGI
MENDAPATKAN PARAMETER PENGACUAN OPTIMUM UNTUK
MEMAKSIMUMKAN KETUMPATAN JASAD ANUM
Bahan Suapan:
Serbuk SS316L, pengatoman air dalam taburan bimodal (30 %jisim serbuk
halus)
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
Ujian Ulangan
1 Ulangan
2 Ulangan
3 Ulangan
4 Ulangan
5 S/N
1 5.2257 5.3687 5.3012 5.2985 5.3401 14.4956 2 5.3347 5.3456 5.3737 5.3513 5.3875 14.5808 3 5.3998 5.3751 5.3756 5.3835 5.2868 14.5893 4 5.2906 5.2830 5.2449 5.2728 5.3553 14.4674 5 5.3547 5.3559 5.3598 5.3568 5.3891 14.5885 6 5.4106 5.3677 5.3482 5.3755 5.3181 14.5894 7 5.3279 5.3084 5.3011 5.3124 5.3588 14.5208 8 5.3725 5.3451 5.3638 5.3605 5.3410 14.5777 9 5.3421 5.3400 5.3822 5.3547 5.2672 14.5457
10 5.2412 5.2931 5.2961 5.2768 5.3451 14.4693 11 5.3513 5.3390 5.3566 5.3490 5.2187 14.5217 12 5.3855 5.0519 5.3616 5.2663 5.2919 14.4318 13 5.2967 5.2871 5.2758 5.2865 5.3521 14.4846 14 5.3363 5.3679 5.3617 5.3553 5.3387 14.5702 15 5.3215 5.3560 5.3165 5.3313 5.3254 14.5347 16 5.3331 5.3176 5.3276 5.3261 5.3746 14.5438 17 5.3823 5.3669 5.3658 5.3717 5.3470 14.5942 18 5.3500 5.3440 5.3365 5.3435 5.3043 14.5436 19 5.3259 5.2827 5.2943 5.3010 5.3401 14.4997 20 5.3159 5.3643 5.2155 5.2986 5.3751 14.5067 21 5.3749 5.3752 5.3806 5.3769 5.3341 14.5967 22 5.3580 5.3102 5.2338 5.3007 5.3572 14.5042 23 5.3668 5.3477 5.3732 5.3626 5.3838 14.5943 24 5.3891 5.3786 5.3961 5.3879 5.3160 14.6048 25 5.3176 5.3144 5.2847 5.3056 5.3427 14.5066 26 5.3555 5.3299 5.3335 5.3396 5.3759 14.5619 27 5.3704 5.3815 5.3588 5.3702 5.3617 14.5971 ∑ 392.6211 T 14.5415
465
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005399 0.005159 0.00270 22.49583333 8.44
B Suhu
Penyuntikan 2 0.005677 0.005437 0.00284 23.65416667 8.90
C Beban Serbuk
2 0.024487 0.024247 0.012244 102.0291667 39.68
D Suhu Acuan 2 0.000581 0.000341 0.000291 2.420833333 0.56
E Tekanan Pegangan
2 0.000763 0.000523 0.000382 3.179166667 0.86
F Kadar
penyuntikan 2 0.002217 0.001977 0.001109 9.2375 3.24
A X B 4 0.007591 0.007111 0.001898 15.81458333 11.64 A X C 4 0.010927 0.010447 0.002732 22.76458333 17.10 B X C 4 0.003221 0.002741 0.000806 6.710416667 4.49 Ralat,
e 2 0.00024 0.00012 5.11
Jumlah:
26 0.061103 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 22.49583333 9 B 2 23.65416667 9 C 2 102.0291667 9 D 2 2.420833333 9 E 2 3.179166667 9 F 2 9.2375 9
A X B 4 15.81458333 9.2434 A X C 4 22.76458333 9.2434 B X C 4 6.710416667 9.2434
Ralat, e 2
466
Seterusnya, faktor D, E dan B × C dikumpulkan
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005399 0.004438 0.0026995 5.618106139 7.26
B Suhu
Penyuntikan 2 0.005677 0.004716 0.0028385 5.907388137 7.72
C Beban Serbuk
2 0.024487 0.023526 0.0122435 25.48074922 38.50
D Suhu Acuan 2 0.000581 Dikumpulkan
E Tekanan Pegangan
2 0.000763 Dikumpulkan
F Kadar
penyuntikan 2 0.002217 0.001256 0.0011085 2.306971904 2.06
A X B 4 0.007591 0.005669 0.00189775 3.949531738 9.28 A X C 4 0.010927 0.009005 0.00273175 5.685223725 14.74 B X C 4 0.003221 Dikumpulkan
Ralat, e 10 0.004805 0.0004805 20.45 Jumlah: 26 0.061103 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 5.618106139 2.9245 B 2 5.907388137 2.9245 C 2 25.48074922 2.9245 F 2 2.306971904 2.9245
A X B 4 3.949531738 2.6053 A X C 4 5.685223725 2.6053
Ralat, e 10
467
Seterusnya, faktor F dikumpulkan
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa
tulen, 'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan
Penyuntikan 2 0.005399 0.0042286 0.0026995 4.612952837 6.92
B Suhu
Penyuntikan 2 0.005677 0.0045066 0.0028385 4.850478469 7.38
C Beban Serbuk
2 0.024487 0.0233166 0.0122435 20.92190704 38.16
D Suhu Acuan 2 0.000581 Dikumpulkan
E Tekanan Pegangan
2 0.000763 Dikumpulkan
F Kadar
penyuntikan 2 0.002217 Dikumpulkan
A X B 4 0.007591 0.0052502 0.00189775 3.242908407 8.60 A X C 4 0.010927 0.0085862 0.00273175 4.668062201 14.05 B X C 4 0.003221 Dikumpulkan
Ralat, e 12 0.007022 0.000585167 24.90 Jumlah: 26 0.061103 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 4.612952837 2.8068 B 2 4.850478469 2.8068 C 2 20.92190704 2.8068
A X B 4 3.242908407 2.4801 A X C 4 4.668062201 2.4801
Ralat, e 12
468
Alternatif optimum 1:
Parameter optimum yang signifikan: A2 B2 C1
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( ) ( )TCTBTAT 122 −+−+−+
14.5415 + (14.55 -14.5415) + (14.56 -14.5415) + (14.57 - 14.5415)
= 14.5970 dB Prestasi purata keseluruhan semasa 14.5415 dB
Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ± 0.0220 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ 14.5750 dB < µ <14.6189 dB
Alternatif optimum 2:
Parameter optimum yang signifikan: A2B1 C2
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( )TCTBAT 212 −+−+
14.5415 + (14.5678 -14.5415) + (14.5592 -14.5415)
= 14.5855 dB Prestasi purata keseluruhan semasa 14.5415 dB
Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ± 0.0249 Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ 14.5606 dB < µ <14.6104 dB
* Keputusan: Pilih alternatif optimum 1 kerana ianya memberikan nisbah S/N yang
lebih tinggi berbanding alternatif optimum 2
Keputusan Eksperimen Pengesahan
Ulangan Ketumpatan,
y 1 5.3424 2 5.3282 3 5.3658 4 5.3977 5 5.3522 6 5.3520 7 5.3669 8 5.3671 9 5.3595
10 5.3614 S/N 14.5821 dB
469
LAMPIRAN E7
KAEDAH REKABENTUK EKSPERIMEN TAGUCHI BAGI
MENDAPATKAN PARAMETER PENGACUAN OPTIMUM UNTUK
MEMAKSIMUMKAN KEKUATAN JASAD ANUM
Bahan Suapan:
Serbuk SS316L, pengatoman air dalam taburan monomodal serbuk halus
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
Ujian Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
Ulangan 4
Ulangan 5 S/N
1 12.02163 12.34051 11.89494 12.18107 12.11773 21.6617 2 15.88718 14.61927 13.51678 15.25323 14.06803 23.2855 3 13.48031 10.36191 10.46843 11.92111 10.41517 20.9478 4 13.82783 14.39274 13.98819 14.11029 14.19047 22.9832 5 9.820644 10.83893 11.24348 10.32979 11.04121 20.5192 6 8.773965 10.89039 11.84972 9.832178 11.37006 20.3037 7 12.52511 11.01247 10.12658 11.76879 10.56953 20.9105 8 11.26768 13.909 12.74369 12.58834 13.32635 22.0559 9 10.47491 9.741836 11.17724 10.10837 10.45954 20.3075
10 11.50319 12.36985 10.88976 11.93652 11.62981 21.315 11 13.39442 12.43323 12.91383 12.91383 12.67353 22.1808 12 8.231096 12.20959 10.98062 10.22034 11.59511 20.2897 13 11.94294 13.04759 10.45252 12.49527 11.75006 21.4647 14 13.53451 12.84385 13.64205 13.18918 13.24295 22.465 15 12.22282 12.09463 10.48768 12.15873 11.29116 21.2808 16 11.77365 10.75125 13.7141 11.26245 12.23268 21.4571 17 12.35883 10.8381 9.5562 11.59847 10.19715 20.6488 18 12.57323 11.2899 10.86613 11.93157 11.07802 21.2133 19 14.70798 16.29521 14.50739 15.5016 15.4013 23.6618 20 14.71874 10.79906 12.7589 12.7589 11.77898 21.8463 21 10.8693 9.793139 11.54419 10.33122 10.66866 20.5012 22 12.28398 12.28398 11.86226 12.28398 12.07312 21.6943 23 12.46946 15.02418 12.35364 13.74682 13.68891 22.5116 24 13.19917 8.986389 9.086612 11.09278 9.036501 19.9476 25 11.06025 13.30793 13.01227 12.18409 13.1601 21.9061 26 10.00667 13.42067 11.45608 11.71367 12.43838 21.3183 27 10.47062 12.19026 11.10626 11.33044 11.64826 21.066 ∑ 579.7434 T 21.47198
470
Analisis Varian
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Varian, vn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 0.2663 0.13315 1.13
B Suhu Penyuntikan 2 1.2845 0.64225 5.45
C Suhu Acuan 2 9.1054 4.5527 38.63
D Tekanan Pegangan 2 0.3963 0.19815 1.68
E Kadar penyuntikan 2 1.723 0.8615 7.31
F Tempoh pegangan 2 5.0799 2.53995 21.55
G Tempoh penyejukan 2 0.9184 0.4592 3.90
A X B 4 1.3555 0.338875 5.75 A X C 4 1.6689 0.417225 7.08 B X C 4 1.7706 0.44265 7.51
Ralat, e 0 0 0 Jumlah: 26 23.5689 100
Kumpulkan faktor-faktor yang peratus sumbangannya rendah untuk mendapatkan
ralat, e. Perhatikan faktor A dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 0.2663 Dikumpulkan
B Suhu Penyuntikan 2 1.2845 1.0182 0.64225 4.823507 4.32
C Suhu Acuan 2 9.1054 8.8391 4.5527 34.19226 37.50
D Tekanan Pegangan 2 0.3963 0.13 0.19815 1.488171 0.55
E Kadar penyuntikan 2 1.723 1.4567 0.8615 6.470146 6.18
F Tempoh pegangan 2 5.0799 4.8136 2.53995 19.07585 20.42
G Tempoh penyejukan 2 0.9184 0.6521 0.4592 3.448742 2.77
A X B 4 1.3555 0.8229 0.338875 2.545062 3.49 A X C 4 1.6689 1.1363 0.417225 3.133496 4.82 B X C 4 1.7706 1.238 0.44265 3.324446 5.25
Ralat, e 2 0.2663 0.13315 14.69 Jumlah: 26 23.5689 100
471
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % B 2 4.823507 9.0000 C 2 34.19226 9.0000 D 2 1.488171 9.0000 E 2 6.470146 9.0000 F 2 19.07585 9.0000 G 2 3.448742 9.0000
AXB 4 2.545062 9.2434 AXC 4 3.133496 9.2434 BXC 4 3.324446 9.2434
Ralat, e 2
Seterusnya, faktor B, D, E, G, AXB, AXC dan BXC dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 0.2663 Dikumpulkan
B Suhu Penyuntikan 2 1.2845 Dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 9.1054 8.252355 4.5527 10.67399 35.01
D Tekanan Pegangan 2 0.3963 Dikumpulkan
E Kadar penyuntikan 2 1.723 Dikumpulkan
F Tempoh pegangan 2 5.0799 4.226855 2.53995 5.955017 17.93
G Tempoh penyejukan 2 0.9184 Dikumpulkan
A X B 4 1.3555 Dikumpulkan A X C 4 1.6689 Dikumpulkan B X C 4 1.7706 Dikumpulkan
Ralat, e 22 9.3835 0.426523 47.05 Jumlah: 26 23.5689 100
472
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % C 2 10.67399 2.5613 F 2 5.955017 2.5613
Ralat, e 22
Parameter optimum yang signifikan: C1 F2
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( )TFTCT 21 −+−+
21.47198 + (21.87 - 21.47198) + (22.016 - 21.47198) = 22.41402 dB
Prestasi purata keseluruhan semasa 21.47198 dB Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ± 0.482594
Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ 21.93143 dB < µ < 22.89662 dB
Keputusan Eksperimen Pengesahan
Ulangan Kekuatan 1 11.26768 2 13.53451 3 12.46946 4 13.909 5 12.84385 6 15.02418 7 12.74369 8 13.64205 9 12.35364
10 13.74682 S/N 22.3060 dB
473
Bahan Suapan:
Serbuk SS316L, pengatoman air dalam taburan monomodal serbuk kasar
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
Ujian Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
Ulangan 4
Ulangan 5 S/N
1 9.58843 11.4758 11.3386 10.53213 11.40724 20.6602 2 9.63594 9.84764 11.3211 9.741788 10.58436 20.146 3 9.86732 12.3927 12.1815 11.13003 12.2871 21.1671 4 11.2257 11.145 11.18531 11.18531 11.16513 20.9697 5 11.18847 11.80381 10.57784 11.49614 11.19083 21.0068 6 9.029203 9.261143 10.16257 9.145173 9.711857 19.4949 7 12.01798 9.280577 12.8181 10.64928 11.04934 20.7957 8 11.7219 10.45237 11.55968 11.08714 11.00603 20.9361 9 11.1702 8.960514 9.437555 10.06536 9.199035 19.7155
10 12.59439 12.74181 11.1617 12.6681 11.95176 21.7105 11 11.46864 10.58086 13.00066 11.02475 11.79076 21.2065 12 11.0661 11.59629 10.8802 11.3312 11.23825 20.9957 13 12.13729 10.80932 8.025251 11.47331 9.417286 20.0221 14 11.52356 10.44417 11.24976 10.98387 10.84697 20.821 15 13.12313 10.08817 11.56771 11.60565 10.82794 21.0724 16 9.39659 10.28168 10.5505 9.839135 10.41609 20.0599 17 13.15071 11.1039 9.526224 12.12731 10.31506 20.8502 18 11.94235 10.09899 11.04016 11.02067 10.56958 20.736 19 10.5519 12.18585 9.111478 11.36888 10.64866 20.524 20 9.947642 10.96912 11.95402 10.45838 11.46157 20.7397 21 10.77364 9.843093 10.82765 10.30837 10.33537 20.3397 22 10.21638 9.708097 9.614799 9.962239 9.661448 19.8466 23 10.45902 11.15181 9.019153 10.80542 10.08548 20.1889 24 10.09015 10.18511 11.5498 10.13763 10.86746 20.4426 25 10.87772 8.598065 11.70197 9.737893 10.15002 20.0407 26 11.20195 10.0637 9.906085 10.63283 9.984893 20.2772 27 10.4723 10.63312 10.3487 10.55271 10.49091 20.4224 ∑ 555.1881 T 20.56252
474
Analisis Varian
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 1.20742 0.60371 17.27
B Suhu Penyuntikan 2 0.98151 0.490755 14.04
C Suhu Acuan 2 0.2085 0.10425 2.98
D Tekanan Pegangan 2 0.2694 0.1347 3.85
E Kadar penyuntikan 2 1.08862 0.54431 15.57
F Tempoh pegangan 2 0.37243 0.186215 5.33
G Tempoh penyejukan 2 1.07312 0.53656 15.35
A X B 4 0.33048 0.08262 4.73 A X C 4 0.9808 0.2452 14.03 B X C 4 0.47765 0.119413 6.83
Ralat, e 0 0 0 Jumlah: 26 6.98993
Kumpulkan faktor yang peratus sumbangannya rendah untuk mendapatkan ralat, e.
Perhatikan faktor C, dan D dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 1.20742 0.96847 0.60371 5.053024 13.86
B Suhu Penyuntikan 2 0.98151 0.74256 0.49076 4.1076 10.62
C Suhu Acuan 2 0.2085 Dikumpulkan
D Tekanan Pegangan 2 0.2694 Dikumpulkan
E Kadar penyuntikan 2 1.08862 0.84967 0.54431 4.555849 12.16
F Tempoh pegangan 2 0.37243 0.13348 0.18622 1.55861 1.91
G Tempoh penyejukan 2 1.07312 0.83417 0.53656 4.490981 11.93
A X B 4 0.33048 -0.1474 0.08262 0.69153 -2.11 A X C 4 0.9808 0.5029 0.2452 2.05231 7.20 B X C 4 0.47765 -0.0002 0.11941 0.99948 -0.004
Ralat, e 4 0.4779 0.119475 Jumlah: 26 6.98993
475
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 5.053024 4.3246 B 2 4.1076 4.3246 E 2 4.555849 4.3246 F 2 1.55861 4.3246 G 2 4.490981 4.3246
A X B 4 0.69153 4.1073 A X C 4 2.05231 4.1073 B X C 4 0.99948 4.1073
Ralat, e 4
Seterusnya, faktor B, F, A × B, A × C dan B × C dikumpulkan.
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn
Nisbah Varian,
Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 1.20742 0.84534 0.60371 3.334705 12.09
B Suhu Penyuntikan 2 0.98151 Dikumpulkan
C Suhu Acuan 2 0.2085 Dikumpulkan D Tekanan
Pegangan 2 0.2694 Dikumpulkan
E Kadar penyuntikan 2 1.08862 0.72654 0.54431 3.006598 10.40
F Tempoh pegangan 2 0.37243 Dikumpulkan
G Tempoh penyejukan 2 1.07312 0.71104 0.53656 2.963789 10.17
A X B 4 0.33048 Dikumpulkan A X C 4 0.9808 Dikumpulkan B X C 4 0.47765 Dikumpulkan
Ralat, e 20 3.62077 0.181039 67.34 Jumlah: 26 6.98993 100
476
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 3.334705 2.5893 E 2 3.006598 2.5893 G 2 2.963789 2.5893
Ralat, e 20
Parameter optimum yang signifikan: A1 E2 G2
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( ) ( )TGTETAT 221 −+−+−+
20.56252 + (20.8305 - 20.56252)+(20.8457-20.56252)+(20.8404-20.56252) = 21.39156 dB
Prestasi purata keseluruhan semasa 20.56252 dB Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ± 0.373658
Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ 21.0179 dB < µ < 21.76521 dB
Keputusan Eksperimen Pengesahan
Ulangan Kekuatan 1 9.86732 2 12.59439 3 11.46864 4 12.3927 5 12.74181 6 10.58086 7 12.1815 8 11.1617 9 11.56771
10 13.12313 S/N 21.3179 dB
477
LAMPIRAN E8
KAEDAH REKABENTUK EKSPERIMEN TAGUCHI BAGI
MENDAPATKAN PARAMETER PENGACUAN OPTIMUM UNTUK
MEMAKSIMUMKAN KEKUATAN JASAD ANUM
Bahan Suapan:
Serbuk SS316L, pengatoman air dalam taburan bimodal (30 % jisim serbuk
halus)
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
Ujian Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Ulangan 4 Ulangan 5 S/N 1 9.430872 9.036909 11.89985 9.233891 10.46838 19.8798 2 10.09002 10.5639 11.03827 10.32696 10.80109 20.4635 3 10.68269 10.81357 10.31071 10.74813 10.56214 20.5216 4 12.49471 10.08897 10.76703 11.29184 10.428 20.7681 5 12.65043 9.864211 9.202174 11.25732 9.533193 20.2476 6 12.33578 10.31853 12.47155 11.32716 11.39504 21.2047 7 12.05783 13.06713 9.885199 12.56248 11.47616 21.3197 8 11.66297 10.24987 10.77242 10.95642 10.51115 20.6683 9 13.88362 12.36656 12.18781 13.12509 12.27719 22.0904
10 12.49063 12.59555 12.03645 12.54309 12.316 21.8623 11 9.908867 9.242232 9.850468 9.57555 9.54635 19.6596 12 10.61959 10.29705 10.45832 10.45832 10.37769 20.3745 13 10.76388 9.765372 12.11334 10.26463 10.93936 20.577 14 10.33848 10.1384 11.3072 10.23844 10.7228 20.4438 15 12.41245 10.53684 12.59831 11.47465 11.56758 21.3234 16 10.10997 12.31246 12.36034 11.21122 12.3364 21.2549 17 10.42542 12.50269 9.685884 11.46406 11.09429 20.7582 18 10.10488 11.16345 10.71631 10.63417 10.93988 20.5825 19 10.57578 11.668 12.64995 11.12189 12.15898 21.2629 20 10.37655 12.53257 11.62098 11.45456 12.07678 21.2451 21 11.83497 12.28629 10.48558 12.06063 11.38594 21.2554 22 11.60611 12.51755 11.37972 10.12742 11.94864 21.1597 23 11.368 10.49164 11.27603 10.92982 10.88384 20.8092 24 11.55184 11.49925 10.70057 11.52555 11.09991 21.031 25 9.616873 12.0377 11.15871 10.82729 11.59821 20.7874 26 10.95826 10.68361 9.961013 10.40693 10.32231 20.3824 27 11.9725 10.51467 9.947741 11.24359 10.23121 20.5958 ∑ 562.5288 T 20.8344
478
Analisis Varian
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 0.17916 0.15172 0.08958 6.529155 1.954
B Suhu Penyuntikan 2 0.20423 0.17679 0.102115 7.442784 2.28
C Beban Serbuk 2 1.33733 1.30989 0.668665 48.73652 16.87
D Suhu Acuan 2 1.21963 1.19219 0.609815 44.44716 15.36
E Tekanan Pegangan 2 0.7765 0.74906 0.38825 28.2981 9.65
F Kadar penyuntikan 2 0.22689 0.19945 0.113445 8.268586 2.57
A X B 4 2.29208 2.2372 0.57302 41.76531 28.82 A X C 4 1.1788 1.12392 0.2947 21.47959 14.48 B X C 4 0.32164 0.26676 0.08041 5.860787 3.44
Ralat, e 2 0.02744 0.01372 4.60 Jumlah: 26 7.76369 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % A 2 6.529155 9.0000 B 2 7.442784 9.0000 C 2 48.73652 9.0000 D 2 44.44716 9.0000 E 2 28.2981 9.0000 F 2 8.268586 9.0000
A X B 4 41.76531 9.2434 A X C 4 21.47959 9.2434 B X C 4 5.860787 9.2434
Ralat, e 2
479
Seterusnya, faktor A, B, F dan B × C dikumpulkan
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Jumlah Kuasa tulen,
'nS
Varian, vn Nisbah
Varian, Fn
Peratusan sumbangan
Pn
A Tekanan Penyuntikan 2 0.17916 Dikumpulkan
B Suhu Penyuntikan 2 0.20423 Dikumpulkan
C Beban Serbuk 2 1.33733 1.177437 0.668665 8.363888 15.17
D Suhu Acuan 2 1.21963 1.059737 0.609815 7.627773 13.65
E Tekanan Pegangan 2 0.7765 0.616607 0.38825 4.856363 7.94
F Kadar penyuntikan 2 0.22689 Dikumpulkan
A X B 4 2.29208 1.972293 0.57302 7.167528 25.41 A X C 4 1.1788 0.859013 0.2947 3.686207 11.07 B X C 4 0.32164 Dikumpulkan
Ralat, e 12 0.95936 0.079947 26.77 Jumlah: 26 7.76369 100
Jadual ANOVA di atas dibandingkan dengan nilai F statistik seperti berikut,
Faktor fn Fn
F statistik pada aras keyakinan
90 % C 2 8.363888 2.8068 D 2 7.627773 2.8068 E 2 4.856363 2.8068
A X B 4 7.167528 2.4801 A X C 4 3.686207 2.4801 Ralat, e 12
Parameter optimum yang signifikan: A0B2 C2 D1 E2
Pengiraan pada prestasi optimum:
( ) ( ) ( ) ( )TETDTCTBAT 21220 −+−+−+−+
20.8344 + (21.3595 - 20.8344) + (20.998 -20.8344) + (21.124 -20.8344) + (21.004 - 20.8344) = 21.9823 dB
Prestasi purata keseluruhan semasa 20.8344 dB Selang keyakinan pada aras keyakinan 90% ± 0.321654
Keputusan yang diharapkan pada prestasi optimum, µ 21.66065 dB < µ <22.30395 dB
480
Keputusan Eksperimen Pengesahan
Ulangan Kekuatan 1 12.4906 2 12.5956 3 12.0365 4 12.5431 5 12.3160 6 12.4295 7 12.3728 8 12.4012 9 12.3870
10 12.3941 S/N 21.8643 dB
481
LAMPIRAN E9
PENGOPTIMUMAN PARAMETER PENYUNTIKAN MENYELURUH BAGI
BAHAN SUAPAN PENGATOMAN AIR
SERBUK HALUS
FAKTOR ARAS KECACATAN
A × B‡, C†, E‡
F**
KETUMPATAN JASAD ANUM
A*, B‡
KEKUATAN JASAD ANUM
C**, F*
OPTIMUM SECARA
MENYELURUH
Catatan
A
0 1 2
14.2439 14.3219 14.3355
√
B
0 1 2
14.2867 14.3378 14.2768
√
C
0 1 2
-8.91779 -11.3958 -10.4184
21.8949 21.8701 20.6508
√
D
0 1 2
E
0 1 2
-11.4620 -9.42632 -9.84371
√
F
0 1 2
-11.6450 -10.3591 -8.72798
20.9546 21.4452 22.0161
√
G
0 1 2
A×B
A0 B0 A0 B1
A0 B2
A1 B0
A1 B1
A1 B2
A2 B0
A2 B1
A2 B2
-10.0755 -10.4387 -9.59363 -10.8607 -9.69949 -12.2060 -9.43800 -11.9260 -7.95804
√
A×C
A0 C0 A0 C1
A0 C2
A1 C0
A1 C1
A1 C2
A2 C0
A2 C1
A2 C2
B×C
B0 C0 B0 C1
B0 C2
B1 C0
B1 C1
B1 C2
B2 C0
B2 C1
B2 C2
** 1 % signifikan * 2.5 % signifikan † 5 % signifikan ‡ 10 % signifikan
482
Parameter pengoptimuman menyeluruh serbuk halus: A2 B1 C0 E1 F2
Kekuatan Jasad Anum: Prestasi Optimum: 22.7966 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.482594 pada aras keyakinan 90 % Julat: 22.31401 dB < µ < 23.27919 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4 Ulang 5 Ulang 6 Ulang 7 Ulang 8 Ulang 9 Ulang 10 S/N (dB)
13.480 13.828 15.887 14.393 14.068 13.988 11.921 14.110 15.253 14.190 22.924 Kecacatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: -4.27224 dB Jeda Keyakinan: ± 1.990318 pada aras keyakinan 90 %
Julat: -6.26256 dB < µ < -2.28192 dB Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4 Ulang 5 Ulang 6 Ulang 7 Ulang 8 Ulang 9 Ulang 10 S/N (dB)
2 2 2 1.5 1.5 1 2 2 2 2 - 5.017 Ketumpatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: 14.3943 dB Jeda Keyakinan: ± 0.04491 pada aras keyakinan 90 %
Julat: 14.34939 dB < µ < 14.43921 dB Eksperimen Pengesahan (g/cm3)
Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4 Ulang 5 Ulang 6 Ulang 7 Ulang 8 Ulang 9 Ulang 10 S/N (dB)
5.260 5.258 5.269 5.135 5.342 5.248 5.242 5.277 5.256 5.258 14.407
483
SERBUK KASAR
FAKTOR ARAS KECACATAN
F†, A×B‡, A×C†, B×C*
KETUMPATAN JASAD ANUM
A‡, E‡, G‡,
KEKUATAN JASAD ANUM
B×C‡
OPTIMUM SECARA
MENYELURUH
Catatan
A
0 1 2
14.4904 14.4568 14.4645
√
B
0 1 2
C
0 1 2
D
0 1 2
E
0 1 2
14.4966 14.5011 14.4140
√
F
0 1 2
-11.3949 -8.47179 -9.85782
√
G
0 1 2
14.4735 14.4655 14.4727
√
A×B
A0 B0 A0 B1
A0 B2
A1 B0
A1 B1
A1 B2
A2 B0
A2 B1
A2 B2
-11.0239 -8.85803 -11.7504 -9.20570 -11.5943 -9.75443 -8.15191 -11.7254 -7.10947
√
A×C
A0 C0 A0 C1
A0 C2
A1 C0
A1 C1
A1 C2
A2 C0
A2 C1
A2 C2
-12.5591 -9.51261 -9.56066 -7.24606 -10.8095 -12.4989 -10.2205 -7.13350 -9.63282
√
B×C
B0 C0 B0 C1
B0 C2
B1 C0
B1 C1
B1 C2
B2 C0
B2 C1
B2 C2
-8.69694 -10.4570 -9.22761 -13.9492 -8.54180 -9.68678 -7.37945 -8.45684 -12.7780
20.9649 20.6974 20.8341 20.2795 20.6722 20.3366 20.2988 20.6974 20.2913
√
** 1 % signifikan * 2.5 % signifikan † 5 % signifikan ‡ 10 % signifikan
484
Parameter pengoptimuman menyeluruh serbuk kasar: A2 B2 C0 E1 F1 G0
Kekuatan Jasad Anum: Prestasi Optimum: 19.48318 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.373658 pada aras keyakinan 90 % Julat: 19.10952 dB < µ < 19.85684 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa) Ulang
1 Ulang 2 Ulang 3
Ulang 4 Ulang 5 Ulang
6 Ulang
7 Ulang
8 Ulang
9 Ulang
10 S/N (dB)
10.594 9.469 10.742 9.581 9.162 9.001 10.668 9.025 10.952 9.791 19.842 Kecacatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: -0.31748 dB Jeda Keyakinan: ± 2.2921788 pada aras keyakinan 90 %
Julat: -3.23927 dB < µ < 2.604308 dB Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1 Ulang 2 Ulang
3 Ulang
4 Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang 10 S/N (dB)
1 1.5 2 1 1 1 1 1.5 1.5 1 - 2.240 Ketumpatan Jasad Anum:
Prestasi Optimum: 14.4398 dB Jeda Keyakinan: ± 0.0758 pada aras keyakinan 90 %
Julat: 14.364 dB < µ < 14.5156 dB Eksperimen Pengesahan (g/cm3)
Ulang 1
Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4
Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang 10
S/N (dB)
5.267 5.263 5.173 5.247 5.208 5.223 5.226 5.219 5.223 5.223 14.365
485
SERBUK BIMODAL (30 % JISIM SERBUK HALUS)
FAKTOR ARAS KECACATAN
E**, A×C**
KETUMPATAN JASAD ANUM
C**, D**, E†, A×B**,
A×C†
KEKUATAN JASAD ANUM
A†, B†, C**,
A×B†, A×C*
OPTIMUM SECARA
MENYELURUH
Catatan
A
0 1 2
20.7960 20.7596 20.9477
√
B
0 1 2
20.7250 20.8405 20.9377
√
C
0 1 2
14.4991 14.5662 14.5592
20.9858 20.5197 20.9977
√
D
0 1 2
14.5352 14.5433 14.5461
√
E
0 1 2
-13.1501 -10.9453 -11.7566
14.5456 14.5340 14.5450
√
F
0 1 2
G
0 1 2
A×B
A0 B0 A0 B1
A0 B2
A1 B0
A1 B1
A1 B2
A2 B0
A2 B1
A2 B2
14.5552 14.5484 14.5481 14.4743 14.5298 14.5605 14.5344 14.5678 14.5552
20.2883 20.7401 21.3595 20.6321 20.7814 20.8652 21.2545 21.0000 20.5885
√
A×C
A0 C0 A0 C1
A0 C2
A1 C0
A1 C1
A1 C2
A2 C0
A2 C1
A2 C2
-13.6069 -11.6635 -12.1054 -12.1088 -11.6635 -10.4716 -9.88837 -12.8367 -13.2242
14.4946 14.5823 14.5748 14.4992 14.5620 14.5034 14.5035 14.5543 14.5995
20.6559 20.4598 21.2722 21.2314 20.2872 20.7601 21.0700 20.8122 20.9608
√
B×C
B0 C0 B0 C1
B0 C2
B1 C0
B1 C1
B1 C2
B2 C0
B2 C1
B2 C2
** 1 % signifikan * 2.5 % signifikan † 5 % signifikan ‡ 10 % signifikan
486
Parameter pengoptimuman menyeluruh serbuk bimodal (30 % jisim serbuk halus): A1 B0 C2 D2 E1
Kekuatan Jasad Anum: Prestasi Optimum: 21.0961dB
Jeda Keyakinan: ± 0.375611 pada aras keyakinan 90 % Julat: 20.72049 dB < µ < 21.47171 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa) Ulang
1 Ulang 2 Ulang 3
Ulang 4 Ulang 5 Ulang
6 Ulang
7 Ulang
8 Ulang
9 Ulang
10 S/N (dB)
12.084 11.367 11.188 12.125 12.277 12.079 12.226 12.197 11.294 11.028 21.406
Kecacatan Jasad Anum: Prestasi Optimum: -7.99537 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.986189 pada aras keyakinan 90 % Julat: -8.98156 dB < µ < -7.00918 dB
Eksperimen Pengesahan (MPa)
Ulang 1 Ulang 2 Ulang
3 Ulang
4 Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang 10 S/N (dB)
2 1 2 1.5 3.5 3 2 1 1 1.5 -6.101
Ketumpatan Jasad Anum: Prestasi Optimum: 14.4751 dB
Jeda Keyakinan: ± 0.0321 pada aras keyakinan 90 % Julat: 14.443 dB < µ < 14.5072 dB Eksperimen Pengesahan (g/cm3)
Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3 Ulang
4 Ulang 5 Ulang 6
Ulang 7
Ulang 8
Ulang 9
Ulang 10 S/N (dB)
5.362 5.296 5.321 5.325 5.261 5.302 5.296 5.286 5.295 5.292 14.491
487
LAMPIRAN F
DATA REKABENTUK EKSPERIMEN BAGI PROSES PENYAHIKATAN
LAMPIRAN F1
Kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman gas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Masa rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
55°C 60°C 65°C
a. Serbuk halus
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Masa Rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
55°C 60°C 65°C
b. Serbuk kasar
488
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Masa rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
55°C 60°C 65°C
c. Serbuk dalam taburan saiz partikel secara bimodal
Rajah F1.1 Kesan suhu larutan terhadap kadar penyahikatan jasad anum serbuk
SS316L pengatoman gas
489
LAMPIRAN F2
Kadar penyahikatan larutan jasad anum serbuk SS316L pengatoman air
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200
Masa Rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
55 °C 60 °C 65 °C
a. Serbuk halus
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Masa Rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
55 °C 60 °C 65 °C
b. Serbuk kasar
490
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Masa Rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
55 °C 60 °C 65 °C
c. Serbuk dalam taburan saiz partikel secara bimodal
Rajah F2.1 Kesan suhu larutan terhadap kadar penyahikatan jasad anum serbuk
SS316L pengatoman air
491
LAMPIRAN F3
Kesan Taburan serbuk SS316L pengatoman gas terhadap kadar penyahikatan larutan
0
20
40
60
80
100
120
0 100 200 300 400 500 600
Masa rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
bimodal monomodal halus monomodal kasar
Suhu 55oC
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Masa Rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
bimodal monomodal halus monomodal kasar
Suhu 60oC
492
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200 250 300
Masa rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
bimodal monomodal halus monomodal kasar
Suhu 65oC Rajah F3.1 Kesan taburan serbuk SS316L pengatoman gas terhadap kadar
penyahikatan
493
LAMPIRAN F4
Kesan Taburan serbuk SS316L pengatoman air terhadap kadar penyahikatan larutan
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Masa Rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
62 % isipadu monomodal halus 64 % isipadu monomodal kasar 64 % isipadu bimodal
Suhu 55oC
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Masa Rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
62 % isipadu monomodal halus 64 % isipadu monomodal kasar 64 % isipadu bimodal
Suhu 60oC
494
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Masa Rendaman (minit)
% K
ehil
anga
nP
EG
62 % isipadu monomodal halus 63 % isipadu monomodal kasar 63 % isipadu bimodal
Suhu 65oC Rajah F4.1 Kesan taburan serbuk SS316L pengatoman air terhadap kadar
penyahikatan
495
LAMPIRAN F5
Kesan saiz partikel serbuk SS316L pengatoman gas terhadap kadar penyahikatan larutan
t1 t2 t3 t4 Ti Yi
(30
minit)
(60 minit)
(90 minit) (120
minit)
A1 55.81395 76.74419 79.06976744 86.04651 Halus 46.15385 66.66667 66.66666667 76.92308
48.78049 150.7483 70.73171 214.1426 70.73170732 216.4681 82.92683 245.8964 827.2554 68.93795
A2 39.21569 58.82353 64.70588235 76.47059 Kasar 35.29412 60.78431 64.70588235 76.47059
40.81633 115.3261 61.22449 180.8323 65.30612245 194.7179 77.55102 230.4922 721.3685 60.11405
Tj 266.0744 394.9749 411.186 476.3886 Yj 44.34574 65.82915 68.531 79.3981 T 1548.624 Y 64.526
JADUAL ANOVA
Sumber
Jumlah
Kuasa
Dua, Sn
Darjah
Kebebasan,
fn
Varian,
vn
Nisbah
varian,
Fn
F statistik
Peratus
sumbangan,
Pn
A (Saiz
partikel) 467.1678 1 467.1678 30.54588 F(0.01)= 8.53 9.75
B (Masa
Penyahikatan) 3876.964 3 1292.321 84.49877 F(0.01)= 5.29 82.67
AxB 45.27621 3 15.09207 0.986799 F(0.1)= 2.46 -0.01
e 244.7035 16 15.29397 7.59
T 4634.112 23 100
496
Kesan saiz partikel serbuk SS316L pengatoman air terhadap kadar
penyahikatan larutan
t1 t2 t3 t4 Ti Yi
(30 minit)
(60 minit) (90 minit)
(120 minit)
A1 39.53488 67.44186 74.41860465 81.39535 Halus 43.18182 68.18182 70.45454545 81.81818 39.13043 121.8471 65.21739 200.8411 71.73913043 216.6123 78.26087 241.4744 780.7749 65.06457 A2 45.2381 76.19048 83.33333333 88.09524 Kasar 40.90909 68.18182 72.72727273 84.09091 44.18605 130.3332 67.44186 211.8142 74.41860465 230.4792 86.04651 258.2327 830.8593 69.23827 Tj 252.1804 412.6552 447.0915 499.7071 Yj 42.03006 68.77587 74.51525 83.28451 T 1611.634 Y 67.15142
JADUAL ANOVA
Sumber
Jumlah
Kuasa
Dua, Sn
Darjah
Kebebasan,
fn
Varian,
vn
Nisbah
varian,
Fn
F statistik
Peratus
sumbangan,
Pn
A (Saiz
partikel) 104.5185 1 104.5185 10.40739 F(0.01)= 8.53 1.59
B (Masa
Penyahikatan) 5689.344 3 1896.448 188.8381 F(0.01)= 5.29 94.94
AxB 6.407063 3 2.135688 0.21266 F(0.1)= 2.46 -0.40
e 160.6835 16 10.04272 3.88
T 5960.953 23 100
497
Analisis varian (ANOVA) bagi kesan jenis serbuk bagi serbuk SS316L
bersaiz halus terhadap kadar penyahikatan larutan
t1 t2 t3 t4 Ti Yi
(30
minit) (60 minit) (90 minit) (120 minit)
A1 39.53488 67.44186 74.41860465 81.39535
Halus 43.18182 68.18182 70.45454545 81.81818
39.13043 121.8471 65.21739 200.8411 71.73913043 216.6123 78.26087 241.4744 780.7749 65.06457
A2 55.813953 76.744186 79.06976744 86.0465116
Kasar 46.153846 66.666667 66.66666667 76.9230769
48.780488 150.74829 70.731707 214.14256 70.73170732 216.46814 82.9268293 245.896418 827.255407 68.937951
Tj 272.59542 414.98363 433.08042 487.370818
Yj 45.432571 69.163938 72.18007 81.2284697 T 1608.0303
Y 67.001262
JADUAL ANOVA
Sumber
Jumlah
Kuasa
Dua, Sn
Darjah
Kebebasan,
fn
Varian,
vn
Nisbah
varian,
Fn
F statistik
Peratus
sumbangan,
Pn
C (Jenis
serbuk) 90.01828 1 90.01828 5.654271 F(0.05)= 4.49 1.60
B (Masa
Penyahikatan) 4194.715 3 1398.238 87.8268 F(0.01)= 5.29 89.73
AxB 81.94525 3 27.31508 1.715728 F(0.1)= 2.46 0.74
e 254.7265 16 15.9204 7.92
T 4621.405 23 100
498
Analisis varian (ANOVA) bagi kesan jenis serbuk bagi serbuk SS316L
bersaiz kasar terhadap kadar penyahikatan larutan
t1 t2 t3 t4 Ti Yi
(30
minit) (60 minit) (90 minit) (120 minit)
A1 45.238095 76.190476 83.33333333 88.0952381
Halus 40.909091 68.181818 72.72727273 84.0909091
44.186047 130.33323 67.44186 211.81415 74.41860465 230.47921 86.0465116 258.232659 830.859257 69.238271
A2 39.215686 58.823529 64.70588235 76.4705882
Kasar 35.294118 60.784314 64.70588235 76.4705882
40.816327 115.32613 61.22449 180.83233 65.30612245 194.71789 77.5510204 230.492197 721.368547 60.114046
Tj 245.65936 392.64649 425.1971 488.724856
Yj 40.943227 65.441081 70.866183 81.4541426 T 1552.2278
Y 64.676159
JADUAL ANOVA
Sumber
Jumlah
Kuasa
Dua, Sn
Darjah
Kebebasan,
fn
Varian,
vn
Nisbah
varian,
Fn
F statistik
Peratus
sumbangan,
Pn
C (Jenis
serbuk) 499.509 1 499.509 53.04736 F(0.01)= 8.53 8.18
B (Masa
Penyahikatan) 5301.926 3 1767.309 187.6864 F(0.01)= 5.29 88.02
AxB 39.40634 3 13.13545 1.394971 F(0.1)= 2.46 0.19
e 150.6605 16 9.416283 3.62
T 5991.502 23 100
499
LAMPIRAN F6
KAEDAH REKABENTUK EKSPERIMEN TAGUCHI BAGI MENDAPATKAN PARAMETER PENYAHIKATAN LARUTAN OPTIMUM
BAGI PADATAN SERBUK PENGATOMAN AIR
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
UJIAN Suhu Air
(A)
Taburan Partikel
(B)
Beban Serbuk (C)
Tekanan Penyuntikan
(D) 1 2 3 S/N
1 0 0 0 0 390 360 420 -51.8384
2 0 1 1 1 420 420 420 -52.465
3 0 2 2 2 390 420 420 -52.2608
4 1 0 1 2 390 360 420 -51.8384
5 1 1 2 0 420 420 420 -52.465
6 1 2 0 1 390 420 420 -52.2608
7 2 0 2 1 390 300 330 -50.6819
8 2 1 0 2 390 270 390 -50.9934
9 2 2 1 0 330 360 390 -51.1461
∑ Jumlah -465.95
T Purata -51.7722
ANALISIS VARIAN
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Varian, vn
Peratusan sumbangan
Pn A Suhu Air 2 3.11317 1.556585 85.68
B Taburan Partikel
2 0.46971 0.234855 12.93
C Beban Serbuk 2 0.0254 0.013 0.70
D Tekanan
Penyuntikan 2 0.0254 0.013 0.70
Ralat, e 0 Jumlah: 8 3.63364 100
500
Kumpulkan faktor C dan D yang mempunyai varian rendah
Faktor
Darjah
Kebebasan,
fn
Jumlah
Kuasa
Dua, Sn
Varian,
vn
Jumlah
Kuasa Dua
tulen, Sn’
Nisbah
varian,
Fn
F statistik
Peratus
sumbangan,
Pn
A 2 3.113 1.557 3.088 122.662 F(0.005)=26.284 84.98
B 2 0.470 0.235 0.444 18.507 F(0.01)=18 12.23
C 2 (0.0254) (0.013) Di
kumpulkan
D 2 (0.0254) (0.013) Di
kumpulkan
ralat 4 0.051 0.013 2.79
Jumlah 8 3.634 100
501
KAEDAH REKABENTUK EKSPERIMEN TAGUCHI BAGI MENDAPATKAN PARAMETER PENYAHIKATAN LARUTAN OPTIMUM
BAGI PADATAN SERBUK PENGATOMAN GAS
Skor kecacatan dan nisbah isyarat hingar (S/N)
UJIAN Suhu Air
(A)
Taburan Partikel
(B)
Beban Serbuk (C)
Tekanan Penyuntikan
(D) 1 2 3 S/N
1 0 0 0 0 360 360 390 -51.3704
2 0 1 1 1 390 360 390 -51.6017
3 0 2 2 2 360 360 360 -51.1261
4 1 0 1 2 330 330 330 -50.3703
5 1 1 2 0 330 330 330 -50.3703
6 1 2 0 1 330 300 330 -50.1115
7 2 0 2 1 330 330 330 -50.3703
8 2 1 0 2 330 330 330 -50.3703
9 2 2 1 0 330 300 330 -50.1115
∑ Jumlah -455.802
T Purata -50.6447
ANALISIS VARIAN
Faktor Darjah
Kebebasan, fn
Jumlah Kuasa Dua, Sn
Varian, vn
Peratusan sumbangan
Pn A Suhu Air 2 2.34156 1.17078 92.04
B Taburan Partikel
2 0.18006 0.09003 7.08
C Beban Serbuk 2 0.01119 0.005595 0.44
D Tekanan
Penyuntikan 2 0.01119 0.005595 0.44
Ralat, e 0 Jumlah: 8 2.54401 100
502
Kumpulkan faktor C dan D yang mempunyai varian rendah
Faktor
Darjah
Kebebasan,
fn
Jumlah
Kuasa
Dua, Sn
Varian,
vn
Jumlah
Kuasa Dua
tulen, Sn’
Nisbah
varian,
Fn
F statistik
Peratus
sumbangan,
Pn
A 2 2.342 1.171 2.330 209.255 F(0.005)=26.284 91.60
B 2 0.1801 0.090 0.169 16.091 F(0.025)=10.649 6.64
C 2 (0.0112) (0.006) Di
kumpulkan
D 2 (0.0112) (0.006) Di
kumpulkan
ralat 4 0.022 0.006 1.76
Jumlah 8 2.544 100
503
LAMPIRAN G
DATA REKABENTUK EKSPERIMEN BAGI PROSES PENSINTERAN
LAMPIRAN G1
Plot Kesan Utama bagi Purata Ketumpatan Jasad Sinter
a. Kesan utama purata ketumpatan jasad sinter bagi pengoptimuman parameter
pensinteran padatan serbuk pengatoman gas bersaiz halus
Min
Ket
umpa
tan
Jasa
d S
inte
r (g
/cm
3)
210
7.7
7.6
7.5
7.4210
210
7.7
7.6
7.5
7.4210
A B
C D
504
b. Kesan utama purata ketumpatan jasad sinter bagi pengoptimuman parameter
pensinteran padatan serbuk pengatoman air bersaiz halus
Min
Ket
umpa
tan
Jasa
d S
inte
r (g
/cm
3)
210
7.60
7.55
7.50
7.45
7.40210
210
7.60
7.55
7.50
7.45
7.40210
A B
C D
c. Kesan utama purata ketumpatan jasad sinter bagi pengoptimuman parameter
pensinteran padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Min
Ket
umpa
tan
Jasa
d S
inte
r (g
/cm
3)
210
7.80
7.75
7.70
7.65
7.60
210
210
7.80
7.75
7.70
7.65
7.60
210
A B
C D
505
d. Kesan utama purata ketumpatan jasad sinter bagi pengoptimuman parameter
pensinteran padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
Min
Ket
umpa
tan
Jasa
d S
inte
r (g
/cm
3)
210
7.68
7.65
7.62
7.59
7.56210
210
7.68
7.65
7.62
7.59
7.56210
A B
C D
506
(a) Padatan serbuk halus disinter
pada suhu 1340 °C
(b) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1340 °C
(c) Padatan serbuk halus disinter
pada suhu 1360 °C
(d) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1360 °C
(e) Padatan serbuk halus disinter
pada suhu 1380 °C
(f) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1380 °C
Rajah G1.1 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang menunjukkan proses penumpatan padatan serbuk pengatoman air
507
(a) Padatan serbuk halus disinter
pada suhu 1340 °C
(b) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1340 °C
(c) Padatan serbuk halus disinter
pada suhu 1360 °C
(d) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1360 °C
(e) Padatan serbuk halus disinter
pada suhu 1380 °C
(f) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1380 °C
Rajah G1.2 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang menunjukkan proses penumpatan padatan serbuk pengatoman gas
508
(a) Padatan serbuk pengatoman air
disinter pada suhu 1340 °C (b) Padatan serbuk pengatoman
gas disinter pada suhu 1340 °C
(c) Padatan serbuk pengatoman air
disinter pada suhu 1360 °C
(d) Padatan serbuk pengatoman
gas disinter pada suhu 1360 °C
(e) Padatan serbuk pengatoman air
disinter pada suhu 1380 °C
(f) Padatan serbuk pengatoman
gas disinter pada suhu 1380 °C
Rajah G1.3 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang menunjukkan proses penumpatan padatan serbuk pengatoman gas dan pengatoman air dalam taburan bimodal
509
(a) Padatan serbuk pengatoman
air halus
(b) Padatan serbuk pengatoman
gas halus
(c) Padatan serbuk pengatoman
air kasar
(d) Padatan serbuk pengatoman
gas kasar
(e) Padatan serbuk pengatoman
air bimodal
(f) Padatan serbuk pengatoman
gas bimodal
Rajah G1.4 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang padatan serbuk pengatoman gas dan pengatoman air yang disinter pada suhu 1400 °C
510
LAMPIRAN G2
Struktur mikro Jasad Sinter
(g) Padatan serbuk halus disinter pada
suhu 1340 °C
(h) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1340 °C
(i) Padatan serbuk halus disinter pada
suhu 1380 °C
(j) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1380 °C
Rajah G2.1 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang menunjukkan proses penumpatan padatan serbuk pengatoman air (100 ×)
400 µm 400 µm
400 µm 400 µm
511
(g) Padatan serbuk halus disinter
pada suhu 1340 °C
(h) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1340 °C
(i) Padatan serbuk halus disinter
pada suhu 1380 °C
(j) Padatan serbuk kasar disinter
pada suhu 1380 °C
Rajah G2.2 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang menunjukkan proses penumpatan padatan serbuk pengatoman gas (100 ×)
400 µm
400 µm 400 µm
400 µm
512
(g) Padatan serbuk pengatoman air halus (h) Padatan serbuk pengatoman gas
halus
(i) Padatan serbuk pengatoman air
kasar
(j) Padatan serbuk pengatoman gas
kasar
Rajah G2.3 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang menunjukkan proses penumpatan padatan serbuk pengatoman gas dan pengatoman air bersaiz kasar dan halus pada suhu 1400 °C (100 ×)
400 µm 400 µm
400 µm 400 µm
513
(a) Padatan serbuk pengatoman air
disinter pada suhu 1340 °C
(b) Padatan serbuk pengatoman gas
disinter pada suhu 1340 °C
(c) Padatan serbuk pengatoman air
disinter pada suhu 1380 °C
(d) Padatan serbuk pengatoman gas
disinter pada suhu 1380 °C
Rajah G2.4 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang menunjukkan proses penumpatan padatan serbuk pengatoman gas dan pengatoman air dalam taburan bimodal (100 ×)
400 µm
400 µm 400 µm
400 µm
514
(a) Padatan serbuk pengatoman
air (b) Padatan serbuk pengatoman gas
Rajah G2.5 Imej mikrograf imbasan elektron (SEM) yang menunjukkan proses penumpatan padatan serbuk pengatoman gas dan pengatoman air dalam taburan bimodal pada suhu 1400 °C (100 ×)
400 µm 400 µm
515
LAMPIRAN G3
Plot Kesan Utama bagi Purata Kekuatan Lentur Jasad Sinter
a. DOE Taguchi bagi kekuatan lentur jasad sinter bagi pengoptimuman
parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman gas bersaiz halus
Jadual G3.1 Tatacara ortogonal dan kekuatan lentur jasad sinter (MPa) padatan serbuk pengatoman gas bersaiz halus
A B C D Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4 0 0 0 0 776.3900 778.0000 777.1950 777.1950 0 1 1 1 752.8600 754.0000 753.4300 753.4300 0 2 2 2 724.5050 725.5000 725.0025 725.0025 1 0 1 2 696.1500 697.0000 696.5750 696.5750 1 1 2 0 833.1200 833.0000 833.0600 833.0600 1 2 0 1 744.8800 745.0000 744.9400 744.9400 2 0 2 1 839.2400 835.0000 837.1200 837.1200 2 1 0 2 857.8200 859.0000 858.4100 858.4100 2 2 1 0 843.2900 845.0000 844.1450 844.1450
Jadual G3.2 ANOVA bagi kekuatan lentur jasad sinter padatan serbuk pengatoman gas bersaiz halus
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn Aras Keyakinan
Peratus sumbangan,
Pn Suhu Sinter
(A) 67253.33 2 33626.67 65020.656 99.50% 60.06
Masa Sinter (B) 15591.47 2 7795.737 15073.867 99.50% 13.92
Kadar Pemanasan
(C) 7949.30 2 3974.649 7685.396 99.50% 7.10
Kadar Penyejukan
(D) 21173.26 2 10586.63 20470.350 99.50% 18.91
ralat 13.96 27 0.517169 0.02 Jumlah 111981.327 35 100
516
Min
Kek
uata
n Ja
sad
Sin
ter
(MP
a)
210
850
825
800
775
750210
210
850
825
800
775
750210
A B
C D
Rajah G3.1 Kesan utama purata kekuatan lentur jasad sinter bagi pengoptimuman parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman gas bersaiz halus
Jadual G3.3 Parameter pensinteran optimum bagi kekuatan lentur jasad sinter padatan serbuk pengatoman gas bersaiz halus
Parameter optimum: A2 B1 C2 D0 (Suhu pensinteran, 1380 °C; Masa Pensinteran, 120 minit; Kadar Pemanasan, 10 °C/minit; Kadar Penyejukan, 6 °C/minit)
Prestasi optimum: 921.43 Mpa Selang keyakinan: ± 0.612 pada aras keyakinan 90 % (α = 0.1) Julat : 920.81 MPa < µ < 922.04 MPa
Eksperimen pengesahan (MPa)
Ulangan 1 2 3 4 purata MPa 910 921 929 925 921.25
517
b. DOE Taguchi bagi kekuatan lentur jasad sinter bagi pengoptimuman
parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman air bersaiz halus
Jadual G3.4 Tatacara ortogonal dan kekuatan lentur jasad sinter (MPa) padatan serbuk pengatoman air bersaiz halus
A B C D Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4 0 0 0 0 892.4800 893.0000 892.7400 892.7400 0 1 1 1 735.7600 736.0000 735.8800 735.8800 0 2 2 2 698.9250 698.5000 698.7125 698.7125 1 0 1 2 662.0900 661.0000 661.5450 661.5450 1 1 2 0 781.6400 782.0000 781.8200 781.8200 1 2 0 1 704.8500 706.0000 705.4250 705.4250 2 0 2 1 753.0600 752.0000 752.5300 752.5300 2 1 0 2 713.9800 715.0000 714.4900 714.4900 2 2 1 0 681.3000 680.0000 680.6500 680.6500
Jadual G3.5 ANOVA bagi kekuatan lentur jasad sinter padatan serbuk pengatoman air bersaiz halus
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn Aras Keyakinan
Peratus sumbangan,
Pn Suhu Sinter
(A) 28514.35 2 14257.18 109939.562 99.50% 18.59 Masa
Sinter (B) 34041.15 2 17020.58 131248.629 99.50% 22.20 Kadar
Pemanasan (C) 37948.39
2 18974.19 146313.296
99.50% 24.75
Kadar Penyejukan
(D) 52836.86 2
26418.43 203717.106 99.50%
34.46 ralat 3.50 27 0.129682 0.00
Jumlah 153344.255 35 100
518
Min
Kek
uata
n Ja
sad
Sin
ter
(MP
a)
210
780
760
740
720
700
210
210
780
760
740
720
700
210
A B
C D
Rajah G3.2 Kesan utama purata kekuatan lentur jasad sinter bagi pengoptimuman parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman air bersaiz halus
Jadual G3.6 Parameter pensinteran optimum bagi kekuatan lentur jasad sinter padatan serbuk pengatoman air bersaiz halus
Parameter optimum: A0 B0 C0 D0 (Suhu pensinteran, 1340 °C; Masa Pensinteran, 60 minit; Kadar Pemanasan, 6 °C/minit; Kadar Penyejukan, 6 °C/minit)
Prestasi optimum: 892.74 MPa Selang keyakinan: ± 0.307 pada aras keyakinan 90 % (α = 0.1) Julat : 892.43 MPa < µ < 893.05 MPa
Eksperimen pengesahan (MPa)
Ulangan 1 2 3 4 purata MPa 892.48 893.00 892.74 892.74 892.74
519
c. DOE Taguchi bagi kekuatan lentur jasad sinter bagi pengoptimuman
parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Jadual G3.7 Tatacara ortogonal dan kekuatan lentur jasad sinter (MPa) padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
A B C D Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4 0 0 0 0 656.0700 650.0000 653.0350 653.0350 0 1 1 1 708.3900 720.0000 714.1950 714.1950 0 2 2 2 721.9900 729.5000 725.7450 725.7450 1 0 1 2 735.5900 739.0000 737.2950 737.2950 1 1 2 0 681.6500 682.0000 681.8250 681.8250 1 2 0 1 698.9100 700.0000 699.4550 699.4550 2 0 2 1 753.8300 750.0000 751.9150 751.9150 2 1 0 2 696.7600 700.0000 698.3800 698.3800 2 2 1 0 653.2400 650.0000 651.6200 651.6200
Jadual G3.8 ANOVA bagi kekuatan lentur jasad sinter padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn Aras Keyakinan
Peratus sumbangan,
Pn Suhu
Sinter (A) 450.15 2 225.0754 43.93 99.50% 1.12
Masa Sinter (B) 3057.17 2 1528.585 298.38 99.50% 7.74
Kadar Pemanasan
(C) 7868.61 2 3934.306 767.97 99.50% 19.96
Kadar Penyejukan
(D) 27863.39 2 13931.69 2719.46 99.50% 70.73
ralat 138.32 27 5.122961 0.46 Jumlah 39377.64 35 100
520
Min
Kek
uata
n Ja
sad
Sin
ter
(MP
a)
210
720
705
690
675
660210
210
720
705
690
675
660210
A B
C D
Rajah G3.3 Kesan utama purata kekuatan lentur jasad sinter bagi pengoptimuman parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Jadual G3.9 Parameter pensinteran optimum bagi kekuatan lentur jasad sinter padatan serbuk pengatoman gas dalam taburan bimodal
Parameter optimum: A1 B0 C2 D1 (Suhu pensinteran, 1360 °C; Masa Pensinteran, 60 minit; Kadar Pemanasan, 10 °C/minit; Kadar Penyejukan, 8 °C/minit)
Prestasi optimum: 757.47 MPa Selang keyakinan: ± 1.928 pada aras keyakinan 90 % (α = 0.1) Julat : 755.54 MPa < µ < 759.40 MPa
Eksperimen pengesahan (MPa)
Ulangan 1 2 3 4 purata MPa 756.00 758.00 757.00 751.92 755.73
521
d. DOE Taguchi bagi kekuatan lentur jasad sinter bagi pengoptimuman
parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
Jadual G3.10 Tatacara ortogonal dan kekuatan lentur jasad sinter (MPa) padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
A B C D Ulang 1 Ulang 2 Ulang 3 Ulang 4 0 0 0 0 757.0900 759.0000 758.0450 758.0450 0 1 1 1 764.1200 767.0000 765.5600 765.5600 0 2 2 2 755.3050 758.5000 756.9025 756.9025 1 0 1 2 746.4900 750.0000 748.2450 748.2450 1 1 2 0 784.9800 780.0000 782.4900 782.4900 1 2 0 1 731.8900 733.0000 732.4450 732.4450 2 0 2 1 745.6000 750.0000 747.8000 747.8000 2 1 0 2 738.8500 740.0000 739.4250 739.4250 2 2 1 0 727.1300 730.0000 728.5650 728.5650
Jadual G3.11 ANOVA bagi kekuatan lentur jasad sinter padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
Sumber Jumlah
Kuasa Dua, Sn
Darjah Kebebasan,
fn
Varian, vn Nisbah
varian, Fn Aras Keyakinan
Peratus sumbangan,
Pn Suhu
Sinter (A) 2993.07 2 1496.535 903.72 99.50% 32.52
Masa Sinter (B) 3227.69 2 1613.847 974.56 99.50% 35.07
Kadar Pemanasan
(C) 2419.95 2 1209.977 730.67 99.50% 26.28
Kadar Penyejukan
(D) 509.23 2 254.6165 153.76 99.50% 5.50
ralat 44.71 27 1.655973 0.63 Jumlah 9194.66 35 100
522
Min
Kek
uata
n Ja
sad
Sin
ter
(MP
a)
210
760
755
750
745
740
210
210
760
755
750
745
740
210
A B
C D
Rajah G3.4 Kesan utama purata kekuatan lentur jasad sinter bagi pengoptimuman parameter pensinteran padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
Jadual G3.12 Parameter pensinteran optimum bagi kekuatan lentur jasad sinter padatan serbuk pengatoman air dalam taburan bimodal
Parameter optimum: A0 B1 C2 D0 (Suhu pensinteran, 1340 °C; Masa Pensinteran, 120 minit; Kadar Pemanasan, 10 °C/minit; Kadar Penyejukan, 6 °C/minit)
Prestasi optimum: 788.27 MPa Selang keyakinan: ± 1.096 pada aras keyakinan 90 % (α = 0.1) Julat : 787.17 MPa < µ < 789.36 MPa
Eksperimen pengesahan (MPa)
Ulangan 1 2 3 4 purata MPa 787.49 787.00 787.56 787.98 787.51
523
LAMPIRAN H
RUMUSAN PARAMETER PENYUNTIKAN DAN PENSINTERAN OPTIMUM
JADUAL H1
JENIS SERBUK: PENGATOMAN GAS
Taburan Saiz
Partikel
Parameter PenyuntikanMenyeluruh
Optimum
Parameter PensinteranOptimum
Ketumpatan Jasad Sinterdihasilkan
Perbandingan dengan kajian kepustakaan
Monomodal (100%) halus
Tekanan Penyuntikan:
550 bar; Suhu
Penyuntikan: 140oC; Suhu acuan: 45°C;
Tekanan Pegangan: 800 bar; Kadar
Penyuntikan: 10ccm/s; Tempoh
pegangan: 15 saat; Tempoh Penyejukan:
2 saat
Suhu pensinteran
1380°C; masa
pensinteran 60 min; kadar
pemanasan 8°C/min;
kadar penyejukan 10°C/min
99.87% ketumpatan
teori
Mohd Afian Omar (1999): 97%
ketumpatan. teori; Koseski et al.
(2005), Suri et al. (2005): 99%
ketumpatan. teori; Berginc et al.
(2006a, 2006b): 97.6% ketumpatan.
teori
Bimodal (30% jisim
halus)
Tekanan Penyuntikan:
550 bar; Suhu
Penyuntikan: 130oC; Beban serbuk:
64%isipadu; Suhu acuan:
45°C; Kadar
Penyuntikan: 15ccm/s
Suhu pensinteran
1380°C; masa
pensinteran 120 min;
kadar pemanasan 8°C/min;
kadar penyejukan 10°C/min
99.53% ketumpatan
teori
German (1992) dan German dan Bulger
(1992a, 1992b): 83% ketumpatan.
Teori; Mohd Afian Omar
(1999): 97.5% ketumpatan teori.
524
JADUAL H2
JENIS SERBUK: PENGATOMAN AIR
Taburan Saiz
Partikel
Parameter PenyuntikanMenyeluruh
Optimum
Parameter PensinteranOptimum
Ketumpatan Jasad Sinter
Perbandingan dengan kajian kepustakaan
Monomodal (100%) halus
Tekanan Penyuntikan:
750 bar; Suhu
Penyuntikan: 160oC; Suhu acuan: 50°C;
Tekanan Pegangan: 800 bar; Kadar
Penyuntikan: 10ccm/s; Tempoh
pegangan: 15 saat; Tempoh Penyejukan:
2 saat
Suhu pensinteran
1360°C; masa
pensinteran 240 min;
kadar pemanasan 6°C/min;
kadar penyejukan
8°C/min
98.48 % ketumpatan
teori
Ji et al. (2001): 96 % ketumpatan. teori pada 1250 �C dan Suri et al. (2005),
Koseski et al. (2005): 97%
ketumpatan. teori pada1360 �C.
Bimodal (30% jisim
halus)
Tekanan Penyuntikan:
650 bar; Suhu
Penyuntikan: 150oC; Beban serbuk:
64%isipadu; Suhu acuan:
60°C; Tekanan
Pegangan: 1000bar
Suhu pensinteran
1380°C; masa
pensinteran 240 min;
kadar pemanasan 6°C/min;
kadar penyejukan
8°C/min
98.51 % ketumpatan
teori
Pengatoman gas: German (1992) dan German dan Bulger
(1992a, 1992b): 83% ketumpatan.
teori; Mohd Afian Omar
(1999): 97.5% ketumpatan teori.