Semua yang perlu Anda ketahui tentang pengecoran logam

Pengecoran logam, proses pengerjaan logam yang melibatkan logam cair dan cetakan, telah ada selama ribuan tahun.

Selama sejarahnya, pengecoran logam telah digunakan untuk membuat segala sesuatu mulai dari pedang hingga turbin angin, dan saat ini merupakan salah satu metode paling berharga dan serbaguna untuk membuat bagian logam berkualitas tinggi.

Panduan ini membahas dasar-dasar pengecoran logam, termasuk banyak variannya — die casting, investment casting, dll. — dan logam pengecoran yang paling umum.

Apa itu pengecoran logam?

Pengecoran logam adalah proses manufaktur / fabrikasi yang melibatkan penuangan logam cair cair ke dalam cetakan.

Bagian dalam cetakan dirancang dengan kesan negatif dari bagian yang dibuat, sehingga ketika logam cair mendingin dan mengeras di dalam cetakan, itu mengambil bentuk bagian akhir. Bagian yang sudah jadi dapat dikeluarkan dari cetakan.

Tergantung pada bagian yang dibuat dan logam yang digunakan, ada berbagai jenis pengecoran logam, masing-masing dengan kelebihannya sendiri. Pola, cetakan, dan teknik pengisian dapat sangat bervariasi di antara varietas ini.

Meskipun pengecoran logam adalah proses serbaguna, bagian cor tunduk pada batasan desain tertentu, dan insinyur harus memperhitungkan penyusutan logam selama tahap pendinginan.

Penjelasan proses pengecoran logam

Proses pengecoran logam pusat melibatkan pemanasan logam, menuangkannya ke dalam cetakan, menunggu sampai dingin dan mengeras, kemudian mengeluarkan bagian yang sudah jadi dari cetakan. Pada kenyataannya, ada lebih banyak tahapan dalam prosesnya, dan proses pengecoran logam yang berbeda bekerja dengan cara yang berbeda pula.

Berikut ini adalah gambaran sederhana dari proses pengecoran logam. Perhatikan bahwa beberapa langkah berbeda untuk varian casting yang berbeda, sementara beberapa dihilangkan sama sekali.

1. Membuat pola :Mulai dari awal, banyak proses pengecoran logam membutuhkan pembuatan pola, duplikat dari bagian akhir yang digunakan untuk membuat cetakan. Pola bisa permanen atau habis pakai, dan bisa dibuat dari bahan seperti lilin, kayu, dan plastik.

2. Membuat inti :Untuk pengecoran bagian berongga, mungkin perlu untuk merancang inti, sepotong bahan padat yang ditempatkan di dalam rongga cetakan yang membentuk geometri interior bagian cor. (Misalnya, inti silinder dalam cetakan silinder yang lebih besar akan menghasilkan bagian cor berbentuk tabung.)

3. Membuat cetakan :Cetakan dibuat dengan cara yang berbeda tergantung pada prosesnya. Misalnya, cetakan logam permanen dapat dibuat menggunakan mesin CNC, sedangkan cetakan pasir dibuat dengan menerapkan campuran pasir ke bagian luar suatu pola. Praktik pembuatan cetakan dikenal sebagai pembuatan cetakan dan merupakan disiplin khusus.

4. Mengisi cetakan :Logam dipanaskan sampai meleleh, kemudian dituangkan atau dipaksakan ke dalam cetakan. Dalam pengecoran gravitasi, misalnya, bahan cair dituangkan ke bawah ke dalam rongga; dalam die casting bertekanan tinggi, ia dipaksa masuk ke rongga pada tekanan tinggi, dengan gaya penjepitan yang tinggi diperlukan untuk menjaga die tetap aman.

5. Menghapus bagian :Setelah bagian cor didinginkan dan dipadatkan, dikeluarkan dari cetakan. Untuk proses seperti pengecoran pasir, ini berarti cetakan harus dihancurkan untuk sampai ke bagian dalamnya; untuk cetakan permanen, kedua bagian cetakan logam ditarik terpisah dan siap digunakan kembali.

6. Pasca-pemrosesan :Bagian logam cor mungkin perlu dibersihkan — untuk menghilangkan sisa-sisa cetakan, misalnya — atau langkah pasca-pemrosesan lainnya sebelum siap digunakan.

Keuntungan pengecoran logam

Ada banyak alasan untuk memilih pengecoran logam daripada opsi pengerjaan logam lainnya seperti penempaan atau permesinan CNC. Beberapa manfaat utama pengecoran logam meliputi:

• Cocok untuk produksi massal
• Dapat menghasilkan suku cadang yang besar dan berat
• Dapat menghasilkan bagian berdinding sangat tebal
• Cocok untuk suku cadang besar (bukan komponen rakitan)
• Kualitas bantalan yang sangat baik
• Ideal untuk beberapa paduan ringan
• Fleksibilitas bahan

Keterbatasan pengecoran logam termasuk cacat yang tidak dapat dihindari, akurasi dimensi yang terbatas (dibandingkan dengan permesinan CNC misalnya), padat karya, dan biasanya jumlah pesanan minimum yang tinggi.

Jenis utama pengecoran logam

Die casting

Salah satu jenis pengecoran logam yang paling penting untuk bagian yang rumit dan detail, die casting menggunakan dua cetakan baja perkakas yang dapat digunakan kembali sebagai perkakas. Prosesnya mirip dengan cetakan injeksi plastik:bahan cair dipaksa masuk ke rongga pada tekanan tinggi , yang memungkinkan para insinyur membuat suku cadang dengan detail halus.

Biaya pembuatan cetakan khusus tinggi, yang membuat prosesnya lebih umum dalam produksi massal. Namun, setelah diproduksi, cetakan ini dapat digunakan berkali-kali. Die casting cenderung memiliki permukaan akhir yang sangat baik.

Aluminium die casting dan magnesium die casting keduanya banyak digunakan untuk suku cadang berkualitas tinggi.

Pelemparan gravitasi

Seperti die casting, pengecoran gravitasi adalah cara pengecoran logam menggunakan cetakan logam yang dapat digunakan kembali. Namun, pengecoran gravitasi bergantung pada gaya gravitasi untuk memindahkan logam cair melalui cetakan, atas ke bawah, bukan tekanan. Cetakan harus dipanaskan terlebih dahulu sebelum pengecoran pertama dan sering dibuat dari besi tuang karena kelelahan termalnya yang rendah.

Pengecoran gravitasi mendahului semua teknik pengecoran logam lainnya, dengan bagian cor gravitasi yang ada selama ribuan tahun. Ini adalah bentuk pengecoran cetakan permanen; alternatif untuk proses pengecoran gravitasi termasuk tekanan gas dan vakum.

Pengecoran investasi (pengecoran lilin yang hilang)

Pengecoran investasi atau pengecoran lilin yang hilang adalah cara pengecoran logam menggunakan pola dan cetakan yang dapat dibuang:kedua item tersebut dihancurkan selama proses pengecoran (walaupun lilin yang meleleh sering dapat digunakan kembali).

Seperti pengecoran gravitasi, pengecoran investasi berusia ribuan tahun. Selama proses pengecoran lilin yang hilang, pola dibuat dari lilin atau bahan yang setara — terkadang dengan tangan, terkadang menggunakan printer 3D resin — sebelum bahan tahan api dituangkan di sekitar pola untuk membuat cetakan.

investasi adalah lapisan keramik yang diaplikasikan di sekitar pola yang kemudian berfungsi sebagai cetakan untuk logam cair. Lapisan keramik ini dihilangkan dalam proses yang disebut divestasi .

Pengecoran pasir

Pengecoran pasir adalah metode pengecoran logam yang sederhana dan berusia berabad-abad dan lebih terjangkau daripada teknik alternatif. Ini menggunakan pasir (dicampur dengan bahan pengikat seperti tanah liat) sebagai bahan cetakan, dan cetakannya mampu menahan panas tinggi.

Dalam proses pengecoran pasir, suatu pola dibenamkan ke dalam pasir yang terdapat dalam kotak khusus yang disebut flask . Dengan memadatkan pasir di sekitar pola, cetakan dapat dibuat untuk menuangkan logam cair.

Pasir yang digunakan dalam proses pengecoran logam dapat berupa hijau pasir (tanah liat basah) atau air set pasir (pasir kering dengan perekat).

Proses casting lainnya

Ada lusinan proses pengecoran logam lainnya yang digunakan dalam manufaktur, termasuk pencetakan lempung dan pencetakan cangkang — keduanya proses cetakan sekali pakai — dan proses cetakan permanen seperti pengecoran sentrifugal dan pengecoran kontinu.

Tekanan casting:tinggi atau rendah?

Pengecoran die logam adalah proses pengerjaan logam yang berharga, dan dapat dibagi menjadi dua kategori lebih lanjut:die casting bertekanan tinggi dan die casting bertekanan rendah. Memilih tekanan yang tepat bergantung pada faktor-faktor seperti bahan, ketebalan dinding, dan ukuran bagian.

Die casting bertekanan tinggi adalah teknik yang lebih umum daripada die casting bertekanan rendah, dan digunakan lebih dari dua kali lebih sering.

Ideal untuk paduan lunak seperti aluminium dan seng, die casting bertekanan tinggi melibatkan pemaksaan logam cair ke dalam cetakan pada tekanan tinggi dan kecepatan tinggi, yang memerlukan tekanan kuat untuk menjaga cetakan tetap tertutup. Oleh karena itu, prosesnya lebih mahal daripada die casting bertekanan rendah.

Keuntungan dari die casting bertekanan tinggi:

• Produksi cepat
• Dinding tipis mungkin
• Permukaan halus
• Penyusutan minimal

Die casting bertekanan rendah adalah bentuk die casting yang lebih lambat yang memaksa logam cair ke dalam cetakan dengan lebih lembut. Sangat cocok untuk paduan dengan titik leleh rendah. Meskipun lebih lambat dari die casting bertekanan tinggi, proses pengecoran logam pada tekanan rendah cocok untuk geometri yang kompleks dan dapat menghasilkan bagian yang sangat kuat.

Keuntungan dari die casting bertekanan rendah:

• Bagian yang kuat
• Geometri kompleks

Logam yang dapat dicor

Berbagai logam cocok untuk proses pengecoran. Namun, tiga bahan pengecoran yang paling umum diterima oleh 3ERP adalah aluminium, seng, dan magnesium.

Pengecoran aluminium

Casting aluminium adalah cara yang paling luas untuk membentuk aluminium. Ini digunakan untuk memproduksi barang-barang seperti suku cadang industri dan otomotif seperti transmisi dan mesin dari paduan seperti A380 dan A383.

Ada beberapa cara untuk melakukan pengecoran aluminium. Aluminium die casting sangat baik untuk produksi volume tinggi karena kecepatan dan permukaan akhir yang sangat baik; pengecoran cetakan permanen cocok untuk bagian aluminium kekuatan ekstra; dan pengecoran pasir cocok untuk pengecoran aluminium dalam jumlah kecil dan geometri yang rumit.

Terlepas dari proses pengecorannya, pengecoran aluminium membuat komponen yang kuat dan ringan sehingga sangat serbaguna.

Pengecoran seng

Paduan seng adalah logam yang populer, terjangkau, dan tersedia secara luas yang cocok untuk pengecoran. Pengecoran seng biasanya melibatkan pengecoran mati bertekanan tinggi, memungkinkan tingkat produksi tinggi dan persyaratan pasca-pemrosesan minimal.

Karena fluiditas pengecoran seng yang tinggi, pengecoran seng dapat menghasilkan bagian dengan dinding yang sangat tipis dan detail yang halus. Seng juga dapat dibentuk dingin untuk penyambungan yang lebih baik.

Produsen dapat memilih antara paduan seng ZAMAK atau paduan seng-aluminium (ZA). Suku cadang seng cor mencakup komponen otomotif, suku cadang AC, dan komponen elektronik.

Pengecoran magnesium

Casting — khususnya die casting bertekanan tinggi — sejauh ini merupakan proses pengerjaan logam yang paling umum untuk membuat suku cadang magnesium, terhitung sekitar 98% dari produksi suku cadang magnesium.

Karena magnesium adalah yang paling ringan dari semua logam struktural, magnesium sangat ideal untuk aplikasi ringan. Keuntungan lain dari pengecoran magnesium termasuk dinding yang sangat tipis, detail yang sangat baik, dan rasio kekakuan-terhadap-berat yang baik.

Dalam jumlah kecil, bagian magnesium juga dapat dibuat menggunakan pengecoran plester, meskipun pengecoran magnesium adalah yang terbaik untuk aplikasi profesional.

3ERP adalah spesialis pembuatan prototipe dengan jaringan perusahaan pengecoran yang dapat diandalkan yang tersedia untuk proyek Anda berikutnya, sekecil apa pun. Dapatkan penawaran gratis hari ini.