Apakah itu layak? Manfaat Pengecoran Investasi

Lilin yang hilang, cetakan satu kali membuat produk presisi dengan permukaan yang lebih halus

Apa itu casting investasi?

Pengecoran investasi, sering disebut sebagai pengecoran "lilin yang hilang", menggunakan proses cetakan yang dapat dibuang untuk membuat produk kompleks dengan permukaan yang sangat halus. Ini adalah teknik presisi karena keserbagunaan yang dapat dibuat dalam desain cetakan. Pola pengecoran pasir harus dibagi menjadi dua, dan memiliki inti internal yang dapat didukung di dalam cetakan split tertutup. Cetakan investasi dapat dibuat dalam hampir semua bentuk yang dapat diukir dengan lilin dan dilapisi. Proses dan pencetakan lebih mahal, tetapi produk yang dihasilkan bisa lebih kompleks dan presisi. Permukaan semua coran logam mencerminkan bahan yang mereka cor. Oleh karena itu coran pasir memiliki tekstur bergelombang. Pengecoran investasi dapat dilakukan dari cetakan dengan hasil akhir yang lebih halus.

Apa saja produk casting investasi yang umum?

Produk pengecoran investasi sering ditemukan sebagai bagian operasional dari mesin presisi. Dalam mobil, misalnya, rumah mesin mungkin terbuat dari pasir. Kipas angin, kamera, dan bagian lain dengan bentuk yang rumit, terutama yang bergerak dan membutuhkan permukaan yang halus, sering kali menjadi pemeran investasi.

Pengecoran investasi juga umum untuk patung yang sangat detail, perhiasan, atau barang dekoratif lainnya yang memiliki detail yang sangat halus dan permukaan akhir yang halus.

Proses casting investasi

Proses pengecoran investasi membutuhkan pola yang dapat dibuang, biasanya terbuat dari lilin; bahan cetakan keramik; tempat pembakaran; dan proses pengecoran untuk melelehkan logam dan mengisi cetakan.

Pola Habis atau Lilin

Pola adalah replika yang tepat dari produk akhir yang akan dibuat. Lucunya, sebuah pola dibuat dengan mengisi cetakan injeksi yang biasanya terbuat dari aluminium atau baja. Cetakan ini dapat dikerjakan dengan mesin, dicetak 3D, atau bahkan diukir dengan tangan. Membuat setiap bagian dengan proses ini akan lebih mahal daripada membuat cetakan dan kemudian pindah ke proses pengecoran. Pengecoran lilin yang hilang lebih mahal daripada pengecoran pasir, tetapi masih mampu ditingkatkan untuk produksi industri dengan perputaran tinggi. Setelah cetakan injeksi dibuat, pola lilin dapat dibuat dengan cepat dan dalam jumlah banyak, karena memerlukan waktu minimal untuk dingin dan mengeras.

Perakitan pola

Setelah terbentuk, pola lilin dirangkai menjadi pohon, atau sistem pengecoran, yang memungkinkan beberapa item dilemparkan pada saat yang bersamaan. Formasi pohon terbuat dari rangkaian gapura dan sprue, juga terbuat dari lilin padat. Cabang-cabang lilin padat ini pada akhirnya akan membentuk saluran berongga yang membawa logam cair untuk membentuk setiap produk akhir. Struktur pohon harus dirakit dengan hati-hati untuk memastikan produk berkualitas dan alur kerja yang efisien. Tergantung pada fasilitas situs dan ukuran produk, banyak pola dapat dirakit di pohon yang sama untuk produksi massal. Item yang lebih besar juga dapat dilemparkan sendiri.

Cetakan keramik "investasi"

Setelah struktur pohon dirakit, itu dicelupkan ke dalam bak keramik cair. Keramik melapisi seluruh pohon dan dibiarkan kering. Mandi ini diulang beberapa kali, memungkinkan setiap lapisan mengeras, sampai cetakan tebal dibuat. Pohon itu kemudian dipanaskan untuk melelehkan lilin, yang mengalir seluruhnya dari cetakan. Setelah lilin dihilangkan, cetakan dipanaskan ke suhu yang lebih tinggi dan logam cair dituangkan ke dalam, mengisi rongga yang pernah ditempati oleh pola lilin. Proses penerapan bubur keramik disebut sebagai aspek "investasi" dari pengecoran investasi.

Penghapusan jamur

Setelah logam didinginkan dan dipadatkan, cetakan keramik dipecah untuk mengungkapkan produk cor. Gerbang dan sprue kemudian dihilangkan, dan prosedur penyelesaian atau perawatan tambahan kemudian diterapkan.

Aplikasi serbaguna

Pola lilin dapat dibuat dalam hampir semua bentuk, tanpa mengecil dan tanpa mempengaruhi kualitas produk akhir.

Pengecoran investasi dapat digunakan untuk berbagai produk dan bahan. Bergantung pada fasilitas pengecoran situs, produk dapat memiliki berat hanya sepersekian ons, dan lebih dari seribu pound. Cetakan investasi keramik juga cocok untuk penuangan suhu tinggi.[rfpullquote]Material lilin dan keramik dapat digunakan kembali selama proses pengecoran investasi. Lilin bekas akan diatur ulang menjadi gerbang dan anak tangga, dan cetakan keramik dapat diproses ulang untuk digunakan dalam cetakan baru—biasanya lapisan keramik luar yang membutuhkan presisi yang lebih rendah. [/rfpullquote]

Bahan umum yang digunakan dalam pengecoran investasi termasuk baja dan paduan lainnya berdasarkan besi, aluminium, nikel, kobalt, titanium, dan tembaga. Tergantung pada aplikasinya, casting investasi dapat cocok untuk produksi jangka pendek dan panjang, dan dapat menghasilkan beberapa ratus produk sekaligus.

Bahan lilin dan keramik dapat digunakan kembali selama proses pengecoran investasi. Lilin bekas akan disetel ulang menjadi gerbang dan riser, dan cetakan keramik dapat diproses ulang untuk digunakan dalam cetakan baru—biasanya lapisan keramik luar yang membutuhkan ketelitian yang lebih rendah.

Manfaat pengecoran investasi dibandingkan pengecoran pasir

Semua metode pengecoran menawarkan banyak manfaat desain:kemampuan untuk meminimalkan input material, dan untuk membentuk struktur yang sulit dicapai tanpa pemesinan atau perakitan yang signifikan.

Namun, manfaat utama dari casting investasi adalah keserbagunaan cetakannya. Karena cetakan dapat dibuang, dan karena pola lilin dapat dihilangkan secara tidak mencolok dalam bentuk cair, produsen memiliki kebebasan yang luar biasa saat merancang produk cor investasi. Pengecoran investasi memberikan banyak kemampuan desain yang jauh lebih kompleks daripada kebanyakan metode pencetakan dan pengecoran lainnya.

Pengecoran investasi versus pengecoran pasir

Pengecoran pasir adalah metode pengecoran efektif lainnya yang menggunakan pasir untuk membentuk cetakan sekali pakai. Ini adalah metode casting yang paling banyak digunakan di Amerika Utara, tetapi ada beberapa perbedaan utama.

Saat memilih metode casting terbaik untuk sebuah proyek, pertimbangkan hal berikut:

• Cetakan pasir harus dipisahkan untuk menghilangkan polanya sebelum dituang. Untuk memastikan cetakan yang tepat, pola perlu dirancang dengan lancip, atau draft, untuk meminimalkan gesekan — dan untuk mencegah cetakan pasir terganggu — ketika bagian-bagiannya terbelah. Karena cetakan pasir terdiri dari dua bagian, produk akhir akan selalu memiliki garis pemisah, yang mungkin perlu digiling setelah didinginkan.
• Cetakan pengecoran pasir dapat dengan mudah disesuaikan untuk mengakomodasi perubahan desain. Ini memberikan kebebasan kepada seorang insinyur untuk mengganti suku cadang dengan cepat dan mudah setelah diuji.
• Rongga internal juga bisa menjadi tantangan untuk pengecoran pasir, yang mengandalkan penggunaan inti. Inti adalah bentuk yang telah dibentuk sebelumnya yang dimasukkan ke dalam cetakan untuk membentuk bagian dalam dari bagian yang tidak bersentuhan dengan permukaan cetakan. Bergantung pada bentuk dan kerumitan inti—yang dapat berupa komponen tunggal atau perakitan beberapa inti—dapat memakan waktu lama untuk membentuk dan mengamankan dalam cetakan.
• Dalam pengecoran pasir, pengecoran baru diproduksi lebih cepat daripada pengecoran investasi karena pola dapat digunakan kembali.
• Perlu diperhatikan juga bahwa cetakan pasir, bahkan dengan aditif sintetis dan pemadatan tinggi, tidak dapat mencapai kekerasan keramik. Akibatnya, permukaan yang dicor pasir sering kali memiliki toleransi yang lebih tinggi dan memerlukan penggilingan mesin untuk mencapai permukaan akhir.
• Perlu diperhatikan juga bahwa cetakan pasir, bahkan dengan aditif sintetis dan pemadatan tinggi, tidak dapat mencapai kekerasan keramik. Akibatnya, permukaan yang dicor pasir sering kali memiliki toleransi yang lebih tinggi dan memerlukan penggilingan mesin untuk mencapai permukaan akhir.
• Pengecoran pasir dapat menghasilkan komponen logam dari semua ukuran dan berat, sedangkan pengecoran investasi membutuhkan potongan akhir dengan berat kurang dari 100 pon.
• Dengan pengecoran investasi, pola lilin dapat dibuat dalam hampir semua bentuk.
• Cetakan keramik juga sangat keras, yang membuat permukaan halus dengan toleransi rendah, seringkali dengan dinding yang sangat tipis. Setelah gerbang dan sariawan dihilangkan, banyak produk tidak memerlukan tenaga tambahan untuk perawatan atau penyelesaian.
• Dengan pengecoran investasi, pola lilin dapat dibuat dalam hampir semua bentuk—tanpa lancip dan tanpa mempengaruhi kualitas produk akhir.
• Cetakan keramik juga sangat keras, yang membuat permukaan halus dengan toleransi rendah—seringkali dengan dinding yang sangat tipis. Setelah gerbang dan sariawan dihilangkan, banyak produk tidak memerlukan tenaga tambahan untuk perawatan atau penyelesaian.

Merencanakan proyek casting investasi

Menentukan metode manufaktur terbaik tergantung pada berbagai faktor. Berikut adalah beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dengan profesional desain produksi Anda:

• Jenis produk akhir: Berapa ukuran dan bentuk produk yang diinginkan? Metode pengecoran yang berbeda akan lebih cocok untuk dimensi tertentu, dan juga akan memengaruhi jumlah pemesinan yang diperlukan untuk mencapai dimensi akhir.
• Kuantitas: Saat mempertimbangkan jumlah, yang terbaik adalah melihat sejauh mungkin ke depan. Apa yang mungkin lebih ekonomis dalam jangka pendek dapat berubah menjadi lebih mahal jika merencanakan beberapa batch untuk jangka panjang. Investasi awal yang lebih besar dalam perkakas dan cetakan sering kali dapat menghemat uang. Namun, produksi jangka pendek atau produksi sekali pakai tidak memerlukan investasi yang sama.
• Toleransi: Seberapa tepat dimensi Anda? Toleransi minimal seringkali dapat dicapai dengan casting investasi, terutama untuk produk dengan dinding yang sangat tipis.
• Aplikasi mekanis: Casting dapat mengurangi jumlah perakitan yang diperlukan untuk aplikasi mekanis—seringkali menghemat waktu dan tenaga kerja.
• Persyaratan bahan: Cetakan keramik yang digunakan dalam pengecoran investasi cocok untuk berbagai bahan, termasuk paduan berbasis baja dan besi yang dituangkan pada suhu tinggi.
• Pasca produksi: Seperti bentuk pengecoran lainnya, tergantung pada aplikasi akhirnya, produk cor investasi dapat menjalani berbagai perlakuan panas atau penyelesaian permukaan lainnya jika diperlukan.

Pengecoran pengecoran investasi

Kebanyakan pengecoran yang menghasilkan coran investasi tidak perlu menyediakan metode produksi pengecoran lainnya, lebih memilih untuk mengkhususkan diri dalam metode produksi pengecoran tunggal. Terdapat perbedaan yang signifikan antara metode produksi seperti pengecoran pasir vs. pengecoran investasi, sehingga tidak memungkinkan satu perusahaan yang akan memiliki infrastruktur yang dibutuhkan untuk menawarkan lebih dari satu metode produksi cetakan.

Adalah normal untuk pengecoran investasi lebih mahal daripada coran yang diproduksi dengan menggunakan metode lain yang lebih sederhana, seperti pengecoran pasir. Namun, manfaat yang diperoleh—termasuk kerumitan, keandalan, reproduktifitas, penyelesaian permukaan, dan lainnya—lebih dari sekadar menutupi perbedaan biaya.

Penting untuk benar-benar memahami parameter desain casting yang Anda rancang atau coba beli. Jika pengecoran investasi dapat menawarkan bagian bentuk bersih tanpa pemesinan, misalnya, tetapi pengecoran pasir perlu dikerjakan dengan mesin, maka biaya tambahan untuk pengecoran investasi dapat dibenarkan.

Sumber

• Grote, Karl-Heinrich dan Erik K. Antonsson. Buku Pegangan Pegas Teknik Mesin, Volume 10 . Pasadena, CA:Springer Science &Business Media, 2009.
• Berburu, L.B. “Sejarah Panjang Pengecoran Lilin yang Hilang:Lebih dari Lima Ribu Tahun Seni dan Pengerjaan.” Buletin Emas . Juni 1980, Volume 13, Edisi 2, hlm 63-79.
• Rundman, Karl B. Pengecoran Logam (Buku Referensi seharga MY4130) . Teknologi Michigan. Universitas:Departemen Ilmu dan Teknik Material.