Wawasan Esensial tentang Cetak Logam: Teknik, Aplikasi, dan Keuntungan

Selama sejarahnya, cetak logam telah digunakan untuk membuat segalanya mulai dari pedang hingga turbin angin, dan saat ini ini adalah salah satu metode paling berharga dan serbaguna untuk membuat bagian logam berkualitas tinggi.

Apa itu Cetak Logam?

Cetak logam adalah proses manufaktur / halus yang melibatkan penuangan cairan logam panas ke dalam cetakan.

Struktur dalam cetakan digabungkan dengan negatif dari bagian yang dibuat, sehingga ketika logam cair mendingin dan menyeger di dalam cetakan, bentuk bagian akhir terbentuk. Bagian yang selesai kemudian akan dikeluarkan dari cetakan.

Terdapat berbagai macam cetak logam, masing-masing dengan keuntungan tersendiri tergantung pada bidang penggunaannya. Pola, cetakan, dan teknik pengisian dapat bervariasi sangat besar di antara perbedaan ini.

Meskipun ini adalah proses cetak logam yang serbaguna, bagian cetak tunduk pada keterbatasan desain tertentu, dan insinyur harus memperhitungkan penyusutan logam selama tahap pendinginan.

Proses Cetak Logam

Proses cetak logam inti melibatkan pemanasan logam dan penuangannya ke dalam cetakan, setelah mendingin dan menyeger, lalu mengeluarkan bagian yang selesai dari cetakan. Dalam kasus umum, ada lebih banyak tahap dalam proses, dan berbagai proses cetak logam bekerja dengan pendekatan yang berbeda.

Tahapan bervariasi untuk varian cetak yang berbeda, sementara beberapa dihilangkan sama sekali.

1. Membuat pola: Pola adalah langkah yang diperlukan untuk sebagian besar cetak logam, dan duplikat dari bagian akhir adalah kunci untuk membuat cetakan. Pola dapat bersifat permanen atau fleksibel karena materialnya biasanya lilin, kayu, dan plastik.

2. Membuat core: Core diperlukan untuk cetakan bagian rongga, sebuah potongan padat material yang ditempatkan di dalam ruang cetakan yang membentuk geometri interior bagian cetak. (Misalnya, core silindris dalam cetakan silindris yang lebih besar akan menghasilkan bagian cetak berbentuk tabung.)

3. Membuat cetakan: Cetakan dibuat dengan berbagai cara tergantung pada aplikasi yang diinginkan. Misalnya, cetakan logam permanen dapat dibuat menggunakan mesin CNC, sementara cetakan pasir dibuat dengan menerapkan campuran pasir pada luar pola. Pembuatan cetakan dikenal sebagai pembuatan cetakan dan adalah disiplin spesialis.

4. Mengisi cetakan: Panas logam hingga meleleh, lalu tuangkan atau paksa ke dalam cetakan. Dalam gravity casting, misalnya, tuangkan material cair ke bawah ke dalam ruang, dipaksa ke dalam ruang dengan tekanan tinggi, dengan genggaman klem yang tinggi diperlukan untuk menjaga die tetap aman, dalam high pressure die casting.

5. Mengeluarkan bagian: Setelah bagian cetak mendingin dan menyeger, keluarkan dari cetakan. Untuk proses seperti sand casting, cetakan harus dihancurkan untuk mencapai bagian di dalamnya; untuk cetakan permanen, dua bagian cetakan logam akan ditarik terpisah dan siap digunakan lagi.

6. Post-processing: Bagian logam cetak mungkin perlu dibersihkan—untuk menghapus sisa cetakan, misalnya — atau langkah post-processing lainnya sebelum siap digunakan.

Kekuatan Cetak Logam

Ada banyak alasan bagus untuk memilih cetak logam dibandingkan opsi pengolahan logam lain seperti forging atau CNC machining. Beberapa manfaat utama cetak logam meliputi:

Dapat menghasilkan bagian besar dan berat

Dapat menghasilkan bagian dengan dinding sangat tebal

Cocok untuk bagian monolit besar (bukan komponen yang dirakit)

Kualitas bearing yang sangat baik

Ideal untuk beberapa logam ringan

Keberagaman material

Keterbatasan cetak logam mencakup cacat yang tidak dapat dihindari, akurasi dimensi yang terbatas, intensitas tenaga kerja, dan biasanya kuantitas pesanan minimum yang tinggi.

Jenis-Jenis Utama Cetakan Logam

Die casting

Proses cetak cetak logam ini adalah salah satu jenis cetak yang paling penting untuk pembuatan cetakan plastik kompleks, dua di antaranya menggunakan alat cetakan baja yang dapat digunakan kembali. Cavity, yang memungkinkan insinyur untuk memproduksi bagian dengan detail halus.

Biaya pembuatan cetakan kustom tinggi, sehingga proses ini lebih umum dalam produksi massal. Namun, setelah diproduksi, cetakan ini dapat digunakan berkali-kali. Die castings sering memiliki permukaan finishing yang sangat baik.

Kedua aluminium die casting dan magnesium die casting digunakan secara luas untuk bagian berkualitas tinggi.

Gravity casting

Seperti die casting, gravity casting adalah metode cetak logam menggunakan cetakan logam yang dapat digunakan kembali. Namun, gravity casting bergantung pada gravitasi untuk memindahkan logam cair melalui cetakan dari atas ke bawah, bukan tekanan. Cetakan harus dipanaskan sebelum cetak pertama dan biasanya terbuat dari besi cor karena kelelahan termal rendahnya.

Investment casting

Investment casting juga dikenal lost wax casting adalah cara mencetak logam menggunakan pola dan cetakan yang terjangkau: kedua item ini hancur selama proses cetak (meskipun lilin yang meleleh sering kali dapat digunakan kembali).

Seperti gravity casting, investment casting memiliki sejarah ribuan tahun. Dalam proses lost wax casting, pola dibuat dari lilin atau material setara — kadang dengan tangan, kadang menggunakan resin 3D printer — sebelum material tahan api dituangkan ke dalam pola untuk membuat cetakan.

Investasi adalah menerapkan lapisan keramik di sekitar model, yang kemudian digunakan sebagai cetakan untuk logam cair. Lapisan keramik ini dikeluarkan dalam proses yang disebut peeling.

Sand casting

Sand casting adalah metode cetak logam sederhana berusia ratusan tahun yang lebih terjangkau dibandingkan teknologi alternatif. Ini menggunakan pasir (dicampur dengan bahan pengikat seperti tanah liat) sebagai material cetakan, dan cetakan dapat menahan suhu tinggi.

Dalam proses sand casting, model direndam dalam pasir di dalam kotak khusus yang disebut flask. Dengan memadatkan pasir di sekitar model, cetakan dapat dibuat, dan logam cair dapat dituangkan ke dalamnya.

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

Proses cetak lainnya

Ada puluhan proses cetak logam lainnya yang digunakan dalam manufaktur, termasuk loam molding dan shell molding — keduanya proses cetakan yang dapat digunakan sekali — dan proses cetakan permanen seperti centrifugal casting dan continuous casting.