Penyebab Utama Blistering dalam Die Casting Dijelaskan

TL;DR

Blistering dalam pengecoran die adalah cacat permukaan yang ditandai dengan gelembung timbul akibat ekspansi gas terperangkap tepat di bawah lapisan logam. Penyebab utamanya adalah terperangkapnya gas atau udara yang diakibatkan oleh aliran logam yang turbulen dan ventilasi cetakan yang tidak memadai. Faktor penting lainnya termasuk suhu logam cair atau cetakan yang berlebihan, aplikasi pelumas cetakan yang tidak tepat, serta kontaminan atau ketidaksempurnaan fisik dalam paduan aluminium itu sendiri.

Peran Terperangkapnya Gas dan Udara dalam Pembentukan Blister

Penyebab paling mendasar dari terbentuknya gelembung pada proses die casting adalah terperangkapnya gas di dalam rongga cetakan selama injeksi logam. Gelembung pada dasarnya merupakan bentuk khusus dari porositas gas, di mana gas yang terperangkap berada tepat di bawah permukaan coran. Saat logam cair membeku, gas yang terperangkap berada di bawah tekanan sangat tinggi. Ketika komponen dikeluarkan dari cetakan, dukungan eksternal hilang, dan lapisan logam yang masih lunak dapat didorong ke luar oleh gas yang mengembang, membentuk gelembung yang jelas.

Gas ini dapat berasal dari beberapa sumber. Yang paling umum adalah udara yang sudah ada di dalam rongga cetakan dan sistem saluran sebelum injeksi. Jika logam cair disuntikkan terlalu cepat atau jika jalur aliran tidak dioptimalkan, akan terjadi turbulensi. Aliran yang turbulen dan kacau ini melipat kembali dirinya sendiri, menjebak kantong-kantong udara yang tidak dapat keluar sebelum logam membeku. Seperti dijelaskan dalam analisis teknis oleh CEX Casting , desain gerbang dan saluran yang buruk adalah penyebab umum, karena gagal memberikan aliran logam yang halus dan laminar ke dalam rongga cetakan.

Ventilasi yang tidak memadai merupakan faktor kritis lainnya. Ventilasi adalah saluran kecil yang dirancang untuk memungkinkan udara dalam rongga keluar saat logam cair mengisinya. Jika ventilasi ini tersumbat, terlalu kecil, atau diposisikan dengan buruk, udara tidak memiliki tempat untuk keluar dan terperangkap di dalam coran. Akibatnya adalah porositas dan, jika dekat permukaan, timbul gelembung (blisters). Mengoptimalkan sistem ventilasi merupakan langkah penting untuk mencegah jenis cacat ini.

Untuk mengurangi terperangkapnya gas dan udara, beberapa praktik terbaik harus diterapkan:

• Optimalkan Desain Gerbang dan Saluran: Gunakan perangkat lunak simulasi aliran cetakan untuk merancang sistem yang mendorong pengisian rongga cetakan secara halus dan tanpa turbulensi.
• Pastikan Ventilasi Memadai: Rancang dan jaga kebersihan ventilasi serta gerbang limpahan agar udara dapat sepenuhnya dievakuasi.
• Kontrol Kecepatan Injeksi: Sesuaikan profil penyuntikan, khususnya fase penyuntikan awal yang lambat, untuk mendorong udara keluar dari rongga secara perlahan sebelum pengisian kecepatan tinggi dimulai.
• Gunakan Bantuan Vakum: Untuk komponen kritis, penerapan proses die casting vakum dapat secara aktif menghilangkan udara dari rongga sebelum injeksi, sehingga hampir menghilangkan risiko cacat akibat terperangkapnya gas.

Parameter Proses: Bagaimana Suhu dan Pelumas Menyebabkan Bintil

Di luar penjebakan udara secara fisik, parameter proses operasional memainkan peran penting dalam menciptakan kondisi terbentuknya bintil. Pengendalian suhu dan aplikasi pelumas merupakan dua area paling kritis yang harus dikelola. Suhu yang terlalu tinggi, baik pada logam cair maupun pada cetakan itu sendiri, dapat memperparah masalah terkait gas. Menurut ikhtisar dari Sunrise Metal , suhu tinggi dapat meningkatkan tekanan uap di dalam paduan cair dan menyebabkan pelumas cetakan terurai, melepaskan gas yang kemudian terperangkap.

Pelumas cetakan, atau agen pelepas, diperlukan untuk mencegah hasil coran menempel pada cetakan, tetapi penggunaannya yang salah merupakan sumber utama porositas gas dan lepuh. Ketika terlalu banyak pelumas digunakan, atau diterapkan secara tidak merata, cairan berlebih dapat menggenang di dalam cetakan. Saat bersentuhan dengan logam cair panas, pelumas berlebih ini langsung menguap, menciptakan volume besar gas yang tidak sempat keluar melalui saluran ventilasi. Seperti disebutkan dalam laporan oleh The Hill & Griffith Company , pelumas plunger sering kali menjadi penyumbang terbesar, terutama ketika pelumas tambahan digunakan untuk mengimbangi ujung plunger yang sudah aus.

Kelembapan adalah faktor penting lainnya. Kelembapan sisa dalam cetakan, dari kebocoran saluran air, semprotan yang menetes, atau bahkan dari agen pelepas itu sendiri, akan berubah menjadi uap saat injeksi. Uap ini berperilaku sama seperti gas terjebak lainnya, menciptakan tekanan di bawah permukaan coran yang dapat menyebabkan lepuh. Oleh karena itu, menjaga lingkungan cetakan tetap kering sangatlah penting.

Untuk mencegah terbentuknya gelembung akibat parameter proses, operator harus mengikuti tindakan korektif berikut:

1. Jaga Pengendalian Suhu yang Ketat: Pastikan paduan cair dan cetakan dipertahankan dalam kisaran suhu yang ditentukan untuk mencegah terjadinya panas berlebih dan pembentukan gas yang berlebihan.
2. Gunakan Pelumas Secara Hemat dan Merata: Gunakan sistem semprot otomatis untuk memberikan lapisan minimal dan konsisten dari agen pelepas berkualitas tinggi dan residu rendah.
3. Berikan Waktu untuk Penguapan: Pastikan terdapat jeda yang cukup setelah penyemprotan agar air atau pelarut dalam pelumas dapat menguap sepenuhnya sebelum cetakan ditutup.
4. Lakukan Pemeliharaan Secara Rutin: Periksa secara rutin adanya kebocoran pada saluran air atau hidrolik, dan pastikan nozzle penyemprot tidak menetes.

Cacat Material dan Fisik sebagai Penyebab Utama

Kategori terakhir dari penyebab berkaitan dengan integritas bahan cor dan adanya diskontinuitas fisik dalam aliran logam. Gelembung dapat berasal dari kontaminan dalam paduan itu sendiri. Sebagai contoh, unsur-unsur dengan titik didih rendah, seperti timbal atau kadmium, dapat menguap selama proses pengecoran atau perlakuan panas berikutnya, menciptakan tekanan gas internal. Demikian pula, paduan aluminium dapat menyerap hidrogen selama peleburan, yang akan berusaha keluar selama proses pembekuan, menyebabkan porositas dan gelembung.

Cacat fisik yang muncul selama proses pengisian juga sangat merugikan. Penelitian yang diterbitkan di Engineering Failure Analysis menunjukkan bahwa serpihan dingin—potongan logam setengah mengeras yang terlepas dari dinding sleeve shot—adalah penyebab utama gelembung besar, terutama di area dekat sistem gating. Serpihan-serpihan ini menciptakan diskontinuitas dalam mikrostruktur coran. Gas yang berada di rongga-rongga ini mengembang selama perlakuan panas, membentuk gelembung permukaan yang signifikan. Defek serupa lainnya termasuk tetesan dingin, tembakan dingin, dan lapisan oksida, yang semuanya mengganggu homogenitas logam dan berfungsi sebagai titik awal terjadinya penggelembungan.

Mencegah cacat terkait material memerlukan kontrol ketat terhadap seluruh proses, dari penanganan bahan baku hingga produksi akhir. Bermitra dengan pemasok yang menunjukkan komitmen kuat terhadap pengendalian kualitas sangat penting. Sebagai contoh, produsen komponen otomotif performa tinggi sering mengandalkan proses bersertifikat seperti IATF16949 dan pengendalian kualitas internal untuk memastikan integritas material dari awal hingga akhir, yang merupakan praktik kritis untuk mencegah cacat semacam ini.

Untuk memahami lebih baik penyebab-penyebab yang berbeda ini, tabel berikut membandingkan gelembung yang berasal dari porositas gas dibandingkan dengan yang berasal dari cacat fisik atau kimia:

Solusinya meliputi pemanasan awal dan pengeringan bahan baku secara menyeluruh, menggunakan paduan berkualitas tinggi, serta menerapkan perlakuan pendegasan yang efektif dengan nitrogen atau argon untuk menghilangkan hidrogen terlarut sebelum pengecoran.

Pertanyaan Umum Mengenai Gelembung pada Die Casting

1. Apa penyebab utama gelembung pada die casting?

Penyebab utama gelembung adalah gas yang terperangkap, paling sering udara dari rongga cetakan, yang terjebak karena aliran logam cair yang turbulen dan ventilasi yang tidak memadai. Gas ini, yang berada tepat di bawah permukaan coran, mengembang dan mendorong lapisan logam lunak ke luar, membentuk gelembung.

2. Apakah perlakuan panas dapat menyebabkan munculnya lepuh pada bagian die-cast?

Ya, perlakuan panas merupakan pemicu umum terbentuknya lepuh. Sebuah bagian mungkin tampak sempurna dalam kondisi hasil corannya, tetapi jika terdapat gas yang terperangkap atau ketidakkontinuan fisik di bawah permukaan, suhu tinggi dari perlakuan panas akan menyebabkan gas tersebut mengembang secara signifikan, sehingga mengungkapkan cacat tersebut sebagai lepuh permukaan.

3. Bagaimana cara membedakan antara lepuh dan porositas umum?

Lepuh merupakan cacat pada permukaan atau dekat permukaan, yang muncul sebagai tonjolan menonjol pada kulit coran. Porositas umum, di sisi lain, merujuk pada rongga-rongga yang dapat terletak di mana saja di dalam coran, termasuk jauh di dalam bagian. Meskipun keduanya disebabkan oleh gas yang terperangkap, lepuh secara khusus adalah pori-pori yang cukup dekat dengan permukaan sehingga menyebabkan deformasi permukaan.