Materi die casting &kapan menggunakannya
Die casting adalah proses manufaktur logam yang sangat akurat dan efisien untuk barang-barang industri, komersial, dan konsumen. Dengan perkakas yang bertahan sangat lama, die casting cocok untuk pembuatan bagian logam yang kompleks, menawarkan nilai yang besar dalam hal produksi massal.
Beberapa logam dapat membuat bahan die casting yang sesuai. Ini sebagian besar adalah logam non-ferrous (logam yang tidak mengandung besi dalam jumlah yang signifikan) meskipun terkadang logam besi juga dapat digunakan. Bahan die casting utama adalah aluminium , magnesium , dan seng paduan, yang semuanya memiliki keunggulan khusus dan aplikasi yang sesuai.
Artikel ini membahas bahan die casting terbaik, mencantumkan manfaat masing-masing dan aplikasi umum di dunia manufaktur.
Apa itu die casting?
Die casting adalah bentuk pengecoran logam, keluarga proses di mana logam cair dituangkan atau dipaksa ke dalam rongga cetakan. Ada banyak bentuk pengecoran logam, termasuk pengecoran pasir (biaya rendah), pengecoran investasi (volume rendah), dan pengecoran mati (volume tinggi). Proses pengecoran berbeda dalam hal jenis pola, jenis cetakan, bahan yang kompatibel, dan metode pengiriman bahan (misalnya penuangan gravitasi vs injeksi tekanan tinggi).
Dalam keluarga pengecoran logam, die casting sangat cocok untuk produksi volume tinggi dari bagian-bagian kompleks. Hal ini karena menggunakan cetakan permanen berupa dua cetakan baja perkakas . Dies ini mahal untuk dibuat — biasanya melalui pemesinan — tetapi bertahan sangat lama dan memberikan nilai dalam jangka panjang.
Die casting digunakan di banyak industri dalam produksi produk industri, komersial, dan konsumen. Dibandingkan dengan teknik pengecoran logam lainnya, teknik ini lebih cocok untuk bagian berukuran kecil atau sedang yang membutuhkan permukaan akhir yang baik.
Proses pengecoran mati
Die casting memiliki beberapa varian (dibahas di bagian berikut) tetapi prosesnya umumnya mengikuti rutinitas yang ditetapkan.
Sebelum die casting dimulai, pabrikan harus mendapatkan dua die logam:penutup setengah mati dan setengah mati ejektor. Bersama-sama, kedua die ini membentuk perkakas untuk die casting, dan celah di antara dua bagian die berfungsi sebagai rongga cetakan. Dies biasanya dikerjakan dari baja perkakas yang dikeraskan, yang sangat tahan lama.
Tahap pertama yang tepat dari proses die casting melibatkan persiapan die untuk casting. Ini memerlukan mengoleskan pelumas (biasanya berbahan dasar air) ke dinding rongga, memastikan bahwa coran tidak akan menempel di bagian dalam cetakan. Pelumas juga membantu mengontrol suhu.
Tahap selanjutnya adalah penyampaian materi. Di sebagian besar pengaturan die casting, mesin die casting menyuntikkan logam cair ke dalam rongga cetakan di bawah tekanan tinggi — meskipun tingkat tekanan yang tepat tergantung pada jenis bahan dan apakah itu mesin die casting ruang panas atau ruang dingin. Tekanan memastikan bahwa material dipaksa masuk ke celah terkecil sekalipun, dan tekanan ini dipertahankan saat logam cair mendingin dan mengeras untuk mengurangi penyusutan.
Setelah logam mendingin dan mengeras di dalam rongga cetakan, pengecoran dikeluarkan dengan membuka cetakan dan dengan lembut mendorong coran keluar dari cetakan dengan pin ejektor. Tembakan lain dapat disiapkan segera setelah ejeksi, memungkinkan pembuatan massal suku cadang identik secara cepat.
Tahap terakhir dari proses die casting adalah shakeout tahap, yang melibatkan pemotongan (secara manual atau melalui mesin khusus) kelebihan potongan logam yang melekat pada casting, termasuk flash dari garis perpisahan dan setiap gerbang, runner, dan sprues (bagian dari desain die yang memungkinkan logam cair masuk ke cetakan rongga).
Die casting menghasilkan permukaan akhir yang sangat baik yang tidak memerlukan tingkat pasca-pemrosesan yang sama seperti, misalnya, suku cadang yang dicetak dengan mesin atau 3D.
Die casting ruang panas vs die casting ruang dingin
Die casting terbagi menjadi dua subtipe utama:hot-chamber die casting dan cold-chamber die casting. Subtipe ini berbeda dalam hal di mana logam dilebur dan bagaimana disuntikkan. Yang terpenting, hanya bahan tertentu yang cocok untuk die casting ruang panas . (Perhatikan bahwa die casting ruang dingin masih membutuhkan logam cair sepenuhnya; tidak memproses logam dalam bentuk padatnya.)
Fitur utama dari die casting ruang panas adalah kemampuan untuk memanaskan logam di dalam mesin die casting. Kadang-kadang disebut mesin leher angsa , sistem ini berisi area pembakaran internal dan panci untuk logam cair. Piston (hidrolik atau pneumatik) memaksa logam cair dari ruang ke dalam cetakan, di mana ruang dapat segera diisi kembali sebagai persiapan untuk tembakan berikutnya.
Pengecoran ruang dingin memerlukan pemanasan eksternal dari bahan pengecoran mati, dan logam cair kemudian harus dipindahkan ke mesin pengecoran dengan tabung transfer atau sendok . Sebuah ram memaksa logam cair dari ruang ke dalam die (pada tekanan yang lebih tinggi daripada yang digunakan untuk die casting ruang panas). Proses ini lebih lambat, karena logam perlu ditransfer dari sumber eksternal untuk setiap bidikan.
Meskipun die casting ruang panas lebih cepat, kompatibilitas materialnya lebih terbatas. Ini biasanya hanya bekerja untuk logam dengan titik leleh rendah seperti seng, magnesium, dan paduan timbal. Itu tidak dapat memproses paduan aluminium, karena ini dapat mengambil besi dari bilik.
Pertimbangan material die casting
Pabrikan harus mempertimbangkan faktor dan variabel tertentu saat memilih bahan die casting. Ini termasuk:
- Apakah bahannya cocok untuk die casting ruang panas
- Biaya bahan
- Biaya bahan tidak langsung (misalnya, diperlukan tambahan pasca-pemrosesan)
- Sifat struktural material
- Kekuatan
- Berat
- Selesai permukaan
- Kemampuan mesin
Semua faktor ini harus dipertimbangkan saat memilih bahan die casting untuk suku cadang atau prototipe.
Paduan die casting aluminium
Aluminium adalah salah satu logam die casting utama, dan paduan aluminium digunakan dalam die casting ruang dingin. Paduan ini biasanya mengandung silikon, tembaga, dan magnesium.
Paduan die casting aluminium ringan dan menawarkan stabilitas dimensi yang baik, yang menjadikannya pilihan yang baik untuk suku cadang yang kompleks dan berfitur halus. Keuntungan lainnya termasuk ketahanan korosi yang baik, ketahanan suhu, dan konduktivitas termal dan listrik.
Paduan aluminium die casting yang umum meliputi:
- 380 :Paduan aluminium serba guna yang menyeimbangkan kemampuan castability dengan sifat mekanik yang baik. Ini digunakan dalam berbagai macam produk, termasuk braket mesin, furnitur, penutup elektronik, bingkai, gagang, kotak kotak roda gigi, dan perkakas listrik.
- 390 :Paduan dengan ketahanan aus dan ketahanan getaran yang sangat baik. Ini dikembangkan secara khusus untuk die casting blok mesin otomotif dan juga cocok untuk badan katup, impeler, dan rumah pompa.
- 413 :Paduan aluminium dengan sifat pengecoran yang sangat baik. Ini memiliki kekencangan tekanan yang baik dan oleh karena itu digunakan untuk produk seperti silinder hidraulik, serta suku cadang arsitektural dan peralatan industri makanan dan susu.
- 443 :Paduan aluminium die casting yang paling ulet, paduan ini cocok untuk barang konsumsi, terutama yang memerlukan deformasi plastis setelah pengecoran.
- 518 :Paduan aluminium ulet dengan ketahanan korosi yang baik. Ini digunakan dalam berbagai produk, termasuk perlengkapan perangkat keras pesawat terbang, perangkat keras hias, dan komponen eskalator.
Paduan die casting magnesium
Magnesium adalah bahan die casting lain yang sangat populer. Bahkan lebih ringan dari aluminium, dengan keuntungan tambahan karena sangat mudah dikerjakan — membuatnya cocok untuk suku cadang cor yang memerlukan detail mesin tambahan atau penyelesaian permukaan mesin.
Keuntungan utama dari paduan die casting magnesium adalah kesesuaiannya untuk die casting ruang panas, membuatnya lebih mudah digunakan daripada logam die casting seperti aluminium. Elemen lain dalam paduan magnesium termasuk aluminium, seng, mangan, dan silikon.
Paduan die casting magnesium yang umum meliputi:
- AZ91D :Paduan serba guna dengan kemampuan cor yang baik, ketahanan korosi, dan rasio kekuatan terhadap berat. Aplikasi mencakup komponen mekanis dan power-train.
- AM60 :Paduan dengan kemampuan castability, kekuatan, peredam getaran, dan daktilitas yang baik. Ini digunakan dalam komponen otomotif seperti rangka dan panel kursi.
- Paduan tanah jarang AS41B dan AE42 :Paduan dengan ketahanan suhu yang unggul, serta ketahanan mulur yang baik, ketahanan korosi, dan keuletan. Kedua paduan tersebut ditemukan di bagian-bagian mesin.
Paduan die casting seng
Kategori utama lain dari logam die casting adalah paduan seng. Dapat dicetak dalam mesin die casting ruang panas, seng adalah bahan die casting yang paling ramah pabrikan dan menawarkan manfaat lain seperti kekuatan benturan, keuletan, dan kesesuaian untuk pelapisan. Karena castability-nya, itu juga menghasilkan keausan cetakan yang minimal.
Seng lebih berat daripada aluminium dan magnesium dan biasanya dicampur dengan aluminium, tembaga, dan magnesium.
Paduan die casting seng yang umum meliputi:
- Zamak 3 :Paduan seng serba guna yang mudah dicetak dan menawarkan stabilitas dimensi yang sangat baik. Di Amerika Utara, lebih dari dua pertiga seng die casting menggunakan Zamak 3. Contoh penggunaan termasuk kipas langit-langit dan komponen pipa.
- Zamak 2 :Paduan yang sedikit lebih kuat dan lebih mahal dengan tambahan kandungan tembaga. Ini sering digunakan untuk memproduksi perkakas untuk cetakan injeksi plastik.
- Zamak 5 :Paduan seng mendekati komposisi Zamak 3 tetapi dengan kekuatan tarik yang lebih besar dan keuletan yang lebih rendah. Populer untuk produk seperti suku cadang otomotif dan timbangan penyeimbang roda.
Paduan die casting lainnya
Bahan die casting lainnya termasuk tembaga, silikon tombac, timah, dan paduan timah, selain paduan seng-aluminium.
Paduan tembaga menunjukkan kekuatan, kekerasan, dan ketahanan korosi yang tinggi, selain stabilitas dimensi yang sangat baik. Sedangkan paduan timbal dan timah sangat padat dan tahan terhadap korosi. Paduan seng-aluminium dikenali dengan awalan ZA; mereka dengan kandungan aluminium yang lebih rendah bisa menjadi die cast ruang panas, tetapi mereka yang memiliki 11% atau lebih biasanya tidak bisa.