TL;DR

Cetakan die casting adalah perkakas presisi tinggi yang dapat digunakan kembali, biasanya terbuat dari dua bagian baja keras, yang berfungsi sebagai inti dari proses die casting. Logam cair dipaksa masuk ke rongga cetakan di bawah tekanan sangat tinggi, memungkinkan produksi massal komponen logam yang kompleks. Metode ini dikenal karena mampu menghasilkan komponen dengan akurasi dimensi luar biasa dan permukaan yang halus.

Apa Itu Cetakan Die Casting? Penjelasan Mengenai Mekanisme Intinya

Cetakan die casting, juga dikenal sebagai die atau perkakas, adalah alat manufaktur canggih yang digunakan untuk memberikan bentuk tertentu yang diinginkan pada logam cair. Pada dasarnya, cetakan ini terdiri dari dua bagian utama: "cover die", yang diam, dan "ejector die", yang dapat bergerak. Ketika kedua bagian ini diklem bersama di bawah tekanan tinggi, mereka membentuk rongga internal yang merupakan bentuk negatif tepat dari komponen yang akan diproduksi. Proses ini secara konseptual mirip dengan cetakan injeksi yang digunakan untuk plastik, tetapi dirancang agar tahan terhadap suhu dan tekanan ekstrem dari logam cair.

Operasi dasar melibatkan penyuntikan paduan logam cair non-ferrous ke dalam rongga tertutup ini dengan kecepatan dan tekanan tinggi. Tekanan ini dipertahankan selama logam mengeras, memastikan setiap detail rongga cetakan terisi penuh. Teknik ini sangat penting untuk memproduksi komponen dengan geometri rumit dan dinding tipis yang sulit dicapai dengan metode pengecoran lainnya. Setelah logam mendingin dan mengeras, bagian cetakan penekan mundur, dan mekanisme pendorong mengeluarkan hasil coran yang telah selesai.

Pemilihan logam sangat penting dan, meskipun proses ini paling umum untuk paduan non-ferrous, tidak secara eksklusif terbatas pada mereka. Bahan yang paling sering digunakan dalam pengecoran die meliputi:

• Paduan Aluminium
• Paduan Seng
• Paduan Magnesium
• Paduan tembaga (seperti kuningan)

Bahan-bahan ini menawarkan berbagai sifat, mulai dari kekuatan ringan (aluminium dan magnesium) hingga ketahanan korosi tinggi dan kemudahan pengecoran (seng). Menurut Fictiv , proses ini sangat ideal untuk produksi dalam jumlah besar di mana konsistensi dan ketepatan sangat penting.

Anatomi Cetakan Die Casting: Komponen Utama dan Fungsinya

Sebuah cetakan die casting jauh lebih dari sekadar blok baja berlubang; ini merupakan perakitan kompleks dari komponen-komponen yang dirancang secara presisi dan bekerja secara serempak. Setiap bagian memainkan peran penting dalam siklus pengecoran, mulai dari mengarahkan logam cair hingga mendinginkan benda dan melemparkannya dengan bersih. Memahami komponen-komponen ini sangat penting untuk menghargai rekayasa di balik proses tersebut. Komponen utamanya adalah basis cetakan, yang menahan semua bagian lain, dan rongga itu sendiri, yang membentuk bentuk eksternal benda.

Perjalanan logam cair dikendalikan oleh jaringan saluran. Dimulai dari saluran utama , tempat logam masuk ke cetakan dari mesin pengecoran. Dari sana, logam mengalir melalui pelari , yaitu saluran yang dibubut pada kedua belah sisi cetakan untuk mendistribusikan logam. Akhirnya, logam melewati gerbang , celah sempit yang mengarahkan logam ke dalam rongga cetakan. Desain sistem saluran dan gerbang sangat penting untuk mengendalikan laju aliran dan tekanan agar mencegah terjadinya cacat.

Di dalam cetakan, inti membentuk fitur internal bagian tersebut, sedangkan kerongkongan membentuk permukaan eksternalnya. Untuk melepaskan produk akhir, sistem ejektor , yang terdiri dari pin dan pelat, mendorong hasil coran yang telah membeku keluar dari cetakan. Secara bersamaan, sistem pendingin , yang terdiri dari saluran-saluran tempat air atau oli bersirkulasi, mengatur suhu die. Pengendalian ini sangat penting untuk mengelola waktu siklus dan mencegah kerusakan termal pada peralatan. Ventilasi juga disertakan untuk memungkinkan udara terjebak keluar saat logam disuntikkan.

Jenis-Jenis Umum Cetakan dan Mesin Die Casting

Cetakan die casting sering dikategorikan berdasarkan struktur mereka atau jenis mesin yang dirancang untuknya. Secara struktural, cetakan dapat berupa cetakan satu rongga, yang menghasilkan satu komponen per siklus, atau cetakan multi-rongga, yang menghasilkan beberapa komponen identik secara bersamaan untuk meningkatkan efisiensi. Namun, perbedaan yang lebih signifikan berkaitan dengan mesin yang digunakan: die casting ruang panas (hot-chamber) dan die casting ruang dingin (cold-chamber).

Pengecoran die ruang panas digunakan untuk paduan dengan titik leleh rendah, seperti seng, timah, dan timbal. Dalam proses ini, mekanisme injeksi dicelupkan ke dalam bak logam cair di dalam tungku. Hal ini memungkinkan waktu siklus yang sangat cepat karena logam tidak perlu diangkut dari tungku eksternal. Proses ini sangat otomatis dan efisien untuk produksi massal komponen kecil.

Die Casting Ruang Dingin diperlukan untuk paduan dengan titik leleh tinggi, terutama aluminium dan magnesium. Dalam metode ini, sejumlah logam cair yang tepat dipindahkan dengan sendok dari tungku terpisah ke dalam "ruang dingin" atau selongsong tembakan sebelum disuntikkan ke dalam cetakan oleh plunger. Seperti dijelaskan oleh Wikipedia , pemisahan ini diperlukan untuk mencegah kerusakan pada komponen injeksi akibat kontak berkepanjangan dengan logam bersuhu tinggi. Meskipun waktu siklus lebih lambat dibandingkan proses ruang panas, metode ini memungkinkan pengecoran komponen struktural yang kuat dan ringan yang digunakan dalam industri otomotif dan dirgantara.

Proses Die Casting dan Pertimbangan Desain Cetakan

Proses die casting adalah siklus yang sangat efisien dan terotomatisasi yang mengubah logam cair menjadi komponen jadi dalam hitungan detik. Cetakan berada di pusat operasi ini, yang dapat dipecah menjadi beberapa langkah utama. Setiap tahap harus dikontrol secara cermat untuk memastikan komponen akhir memenuhi standar kualitas yang ketat. Material yang digunakan untuk cetakan itu sendiri biasanya baja perkakas berkualitas tinggi dan telah dikeraskan, seperti H13, yang dipilih karena kemampuannya menahan kejut termal dan aus selama ratusan ribu siklus.

Siklus manufaktur mengikuti urutan yang tepat:

1. Persiapan Cetakan dan Penjepitan: Permukaan bagian dalam cetakan disemprot dengan pelumas untuk membantu pendinginan dan pelepasan komponen. Kedua belahan cetakan kemudian dijepit rapat oleh mesin pengecoran.
2. Injeksi: Logam cair dipaksa masuk ke rongga cetakan di bawah tekanan tinggi (berkisar dari 1.500 hingga lebih dari 25.000 psi). Logam tersebut mengisi rongga dengan cepat, sering kali dalam hitungan milidetik.
3. Pendinginan: Logam cair mendingin dan membeku di dalam cetakan yang didinginkan dengan air atau oli. Selama fase ini, bagian tersebut mengambil bentuk akhirnya.
4. Pengeluaran: Setelah membeku, separuh cetakan yang dapat bergerak terbuka, dan pin ejector mendorong coran keluar dari rongga.
5. Pemotongan: Langkah terakhir melibatkan pemotongan material berlebih, yang dikenal sebagai flash, bersama dengan sprue dan runner, dari bagian jadi. Ini sering dilakukan dalam operasi sekunder menggunakan cetakan pemotong.

Keberhasilan produksi bagian sangat bergantung pada desain awal cetakan. Insinyur harus mempertimbangkan beberapa faktor untuk memastikan kualitas bagian dan memaksimalkan umur cetakan. Desain yang tepat sangat penting untuk mencegah cacat umum seperti porositas dan retakan. Pertimbangan utama dalam desain meliputi:

• Sudut Draft: Permukaan yang sejajar dengan arah pembukaan cetakan diberi sudut kecil (draft) agar bagian dapat dikeluarkan tanpa tergesek atau rusak.
• Fillet dan Jari-jari: Sudut internal yang tajam dibulatkan untuk meningkatkan aliran logam dan mengurangi konsentrasi tegangan pada bagian akhir.
• Ketebalan dinding: Dinding harus seuniform mungkin untuk mempromosikan pendinginan yang konsisten dan mencegah pelengkungan atau bekas cekung.
• Garis Parting: Garis tempat kedua bagian cetakan bertemu harus ditempatkan secara hati-hati untuk meminimalkan visibilitasnya pada produk akhir dan menyederhanakan proses pemangkasan.
• Ventilasi: Saluran kecil harus disertakan agar udara yang terperangkap di rongga dapat keluar saat logam disuntikkan, mencegah porositas gas.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

1. Apa perbedaan antara die casting dan metode pengecoran lainnya?

Perbedaan utama terletak pada penggunaan cetakan baja yang dapat digunakan kembali (disebut die) dan penerapan tekanan tinggi. Berbeda dengan pengecoran pasir, yang menggunakan cetakan pasir sekali pakai untuk setiap bagian, die casting menggunakan cetakan baja permanen untuk produksi dalam jumlah besar. Dibandingkan dengan pengecoran investasi atau pengecoran cetakan permanen, die casting menekan logam masuk ke dalam cetakan dengan tekanan yang jauh lebih tinggi, memungkinkan pembuatan komponen dengan dinding lebih tipis, detail lebih halus, dan hasil permukaan yang lebih baik.

2. Bahan apa saja yang digunakan untuk membuat cetakan die casting?

Cetakan die casting terbuat dari baja perkakas berkualitas tinggi yang tahan panas. Bahan yang paling umum digunakan adalah baja perkakas H13, yang dipilih karena kombinasi kekerasan, ketangguhan, dan ketahanan terhadap kelelahan termal yang sangat baik. Untuk cetakan yang membutuhkan daya tahan lebih tinggi, baja kelas premium seperti baja Maraging dapat digunakan. Bahan tersebut harus mampu menahan siklus termal berulang saat diisi dengan logam cair kemudian didinginkan.

3. Berapa lama usia cetakan die casting bertahan?

Umur cetakan die casting, yang sering disebut "usia die", bervariasi secara signifikan tergantung pada beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut meliputi jenis logam yang dicetak (aluminium lebih abrasif dan lebih panas daripada seng), kompleksitas bagian, waktu siklus, serta kualitas perawatan. Cetakan untuk pencetakan seng yang dirawat dengan baik dapat bertahan lebih dari satu juta siklus, sedangkan cetakan untuk aluminium biasanya bertahan antara 100.000 hingga 150.000 siklus sebelum memerlukan perbaikan besar atau penggantian.