Material Cetak Injeksi: Memilih Logam Tepat untuk Produksi Anda

Cetak injeksi adalah proses manufaktur logam yang sangat akurat dan efisien untuk barang industri, komersial, dan konsumen. Dengan tooling yang bertahan sangat lama, cetak injeksi cocok untuk manufaktur bagian logam yang kompleks, menawarkan nilai yang bagus ketika datang ke produksi massal.

Beberapa logam dapat menjadi material cetak injeksi yang cocok. Ini sebagian besar logam non-ferrous (logam yang tidak mengandung jumlah besi yang signifikan) meski kadang-kadang logam ferrous juga dapat digunakan. Material cetak injeksi utama adalah alloy aluminium, magnesium, dan seng, semuanya yang memiliki keuntungan dan aplikasi yang cocok tertentu.

Artikel ini melihat material cetak injeksi terbaik, mencantumkan manfaat masing-masing dan aplikasi umum di dunia manufaktur.

Apa itu cetak injeksi?

Cetak injeksi adalah bentuk cetak logam, keluarga proses di mana logam cair dituang atau dipaksa ke dalam rongga cetakan. Ada banyak bentuk cetak logam, termasuk cetak pasir (biaya rendah), cetak investasi (volume rendah), dan cetak injeksi (volume tinggi). Proses cetak berbeda dalam hal tipe pola, tipe cetakan, material yang kompatibel, dan metode pengiriman material (mis. penuangan gravitasi vs injeksi tekanan tinggi).

Dalam keluarga cetak logam, cetak injeksi terutama cocok untuk produksi volume tinggi bagian yang kompleks. Ini karena ia menggunakan cetakan permanen dalam bentuk dua mat cetak baja alat. Cetakan ini mahal untuk dibuat — biasanya melalui mesin — tetapi bertahan sangat lama dan memberikan nilai pada jangka panjang.

Cetak injeksi digunakan di banyak industri dalam produksi produk industri, komersial, dan konsumen. Dibandingkan dengan teknik cetak logam lainnya, ini lebih cocok untuk bagian kecil atau menengah yang memerlukan finishing permukaan yang baik.

Proses cetak injeksi

Cetak injeksi memiliki beberapa varian (dibahas di bagian berikut) tetapi proses secara umum mengikuti rutinitas tertentu.

Sebelum cetak injeksi dimulai, produsen harus mendapatkan dua cetakan logam: setengah cetakan penutup dan setengah cetakan pengelubar. Bersama-sama, kedua cetakan ini membentuk tooling untuk cetak injeksi, dan celah di antara dua setengah cetakan berfungsi sebagai rongga cetakan. Cetakan biasanya dimesin dari baja alat keras, yang sangat tahan lama.

Tahap pertama yang tepat dari proses cetak injeksi melibatkan persiapan cetakan untuk cetak. Ini melibatkan pengaplikasian pelumas (biasanya berbasis air) pada dinding rongga, memastikan bahwa cetakan tidak akan menempel di dalam cetakan. Pelumas juga membantu dengan kontrol suhu.

Tahap berikutnya adalah pengiriman material. Dalam sebagian besar setup cetak injeksi, mesin cetak injeksi menginjeksikan logam cair ke dalam rongga cetakan di bawah tekanan tinggi — meskipun tingkat tekanan yang tepat bergantung pada jenis material dan apakah itu mesin cetak injeksi hot-chamber atau cold-chamber. Tekanan memastikan material dipaksa ke dalam celah terkecil, dan tekanan ini dipertahankan saat logam cair mendingin dan mengeras untuk mengurangi penyerutan.

Setelah logam mendingin dan mengeras dalam rongga cetakan, cetakan dikeluarkan dengan membuka cetakan dan mengendorkan cetakan keluar dari cetakan dengan pin pengeluaran. Sisaan dapat disiapkan segera setelah pengeluaran, memungkinkan manufaktur massal cepat bagian identik.

Tahap akhir dari proses cetak injeksi adalah tahap shakeout, yang melibatkan pemotongan (secara manual atau melalui mesin khusus) sisa logam yang melekat pada cetakan, termasuk flash dari garis parting dan semua gerbang, runner, dan sprues (bagian desain cetak yang memungkinkan logam cair memasuki rongga cetakan).

Cetak injeksi menghasilkan finishing permukaan yang luar biasa yang tidak memerlukan tingkat pemrosesan pasca yang sama dengan, misalnya, bagian yang dimesin atau dicetak 3D.

Cetak injeksi hot-chamber vs cold-chamber

Cetak injeksi terbagi menjadi dua subtipe utama: cetak injeksi hot-chamber dan cetak injeksi cold-chamber. Subtipe ini berbeda dalam hal di mana logam dilelehkan dan bagaimana ia diinjeksikan. Secara krusial, hanya material tertentu yang cocok untuk cetak injeksi hot-chamber. (Perhatikan bahwa cetak injeksi cold-chamber masih memerlukan logam yang meleleh sepenuhnya; ia tidak memproses logam dalam bentuk padat.)

Fitur utama dari cetak injeksi hot-chamber adalah kemampuan untuk memanaskan logam dalam mesin cetak injeksi. Kadang-kadang disebut mesin gooseneck, sistem ini berisi area pembakaran internal dan tongkat untuk logam cair. Sebuah piston (hidrolik atau pneumatis) memaksa logam cair dari kamar ke dalam cetakan, setelah itu kamar dapat segera diisi ulang untuk persiapan sisaan berikutnya.

Cetak injeksi cold-chamber memerlukan pemanasan eksternal material cetak injeksi, dan logam cair kemudian harus dipindahkan ke mesin cetak injeksi dengan tabung transfer atau gandengan. Sebuah riem memaksa logam cair dari kamar ke dalam cetakan (pada tekanan yang lebih tinggi daripada yang digunakan untuk cetak injeksi hot-chamber). Proses ini lebih lambat, karena logam perlu dipindahkan dari sumber eksternal untuk setiap sisaan.

Meskipun cetak injeksi hot-chamber lebih cepat, ini lebih terbatas dalam kompatibilitas materialnya. Ini biasanya hanya berfungsi untuk logam dengan titik leleh rendah seperti seng, magnesium, dan alloy timah. Ini tidak dapat memproses alloy aluminium, karena ini dapat menarik besi dari kamar.

Pertimbangan material cetak injeksi

Produsen harus mempertimbangkan faktor dan variabel tertentu saat memilih material cetak injeksi. Ini meliputi:

• Whether the material is suitable for hot-chamber die casting
• Material costs
• Indirect materials costs (e.g. any extra post-processing required)
• Material structural properties
• Strength
• Weight
• Surface finish
• Machinability

All of these factors should be considered when choosing a die casting material for parts or prototypes.

Alloy aluminium cetak injeksi

Aluminium is one of the main die casting metals, and aluminum alloys are used in cold-chamber die casting. These alloys typically contain silicon, copper, and magnesium.

Aluminum die casting alloys are lightweight and offer good dimensional stability, which makes them a good choice for complex, fine-featured parts. Other advantages include good corrosion resistance, temperature resistance, and thermal and electrical conductivity.

Common die casting aluminum alloys include:

• 380: A general-purpose aluminum alloy which balances castability with good mechanical properties. It is used in a very wide variety of products, including engine brackets, furniture, electronics enclosures, frames, handles, gearbox cases, and power tools.
• 390: An alloy with excellent wear resistance and vibration resistance. It was developed specifically for the die casting of automotive engine blocks and is also suitable for valve bodies, impellers, and pump housings.
• 413: An aluminum alloy with excellent casting properties. It has good pressure tightness and is therefore used for products like hydraulic cylinders, as well as architectural parts and food and dairy industry equipment.
• 443: The most ductile of die casting aluminum alloys, this alloy is suitable for consumer goods, especially those that require plastic deformation after casting.
• 518: A ductile aluminum alloy with good corrosion resistance. It is used in a variety of products, including aircraft hardware fittings, ornamental hardware, and escalator components.

Alloy magnesium cetak injeksi

Magnesium is another very popular die casting material. It is even lighter than aluminum, with the added advantage of being highly machinable — making it suitable for cast parts that require additional machined details or machined surface finishing.

A major advantage of magnesium die casting alloys is their suitability for hot-chamber die casting, making them easier to use than die casting metals like aluminum. Other elements in magnesium alloys include aluminum, zinc, manganese, and silicon.

Common magnesium die casting alloys include:

• AZ91D: A general-purpose alloy with good castability, corrosion resistance, and strength-to-weight ratio. Applications include mechanical and power-train components.
• AM60: An alloy with good castability, strength, vibration dampening, and ductility. It is used in automotive components such as seat frames and panels.
• Rare earth alloys AS41B and AE42: Alloys with superior temperature resistance, as well as good creep resistance, corrosion resistance, and ductility. Both alloys are found in engine parts.

Alloy seng cetak injeksi

Another major category of die casting metals is zinc alloys. Castable in a hot-chamber die casting machine, zinc is the most manufacturer-friendly of die casting materials and offers other benefits like impact strength, ductility, and suitability for plating. Due to its castability, it also results in minimal die wear.

Zinc is heavier than aluminum and magnesium and is usually alloyed with aluminum, copper, and magnesium.

Common zinc die casting alloys include:

• Zamak 3: A general-purpose zinc alloy that is easy to cast and offers excellent dimensional stability. In North America, more than two thirds of zinc die castings use Zamak 3. Example uses include ceiling fans and plumbing components.
• Zamak 2: A slightly stronger and more expensive alloy with added copper content. It is often used to produce tooling for plastic injection molding.
• Zamak 5: A zinc alloy close in composition to Zamak 3 but with greater tensile strength and lower ductility. Popular for products like automotive parts and wheel balancing weights.

Alloy cetak injeksi lainnya

Other die casting materials include copper, silicon tombac, lead, and tin alloys, in addition to zinc-aluminum alloys.

Copper alloys exhibit high strength, hardness, and corrosion resistance, in addition to excellent dimensional stability. Meanwhile lead and tin alloys are very dense and can be resistant to corrosion. Zinc-aluminum alloys are recognizable by the ZA prefix; those with a lower aluminum content can be hot-chamber die cast, but those with 11% or more typically cannot.