Panduan Praktis untuk Mengatasi Cacat Pengecoran Die

TL;DR

Pemecahan masalah cacat pada die casting memerlukan pendekatan sistematis untuk mengidentifikasi dan menyelesaikan ketidaksempurnaan umum seperti porositas, retakan, bekas aliran, dan flash. Masalah-masalah ini biasanya berasal dari parameter yang tidak tepat terkait suhu logam, tekanan injeksi, kondisi cetakan, atau kualitas material. Kunci penyelesaian yang efektif adalah mendiagnosis secara sistematis cacat tertentu dan mengatasi penyebab utamanya, seperti dengan mengoptimalkan aliran logam, memastikan ventilasi cetakan yang tepat, atau menyesuaikan pengaturan mesin.

Pendekatan Sistematis dalam Pemecahan Masalah

Pemecahan masalah cacat pada die casting yang berhasil dimulai bukan dengan perubahan drastis, melainkan dengan proses eliminasi yang logis. Sebelum mengasumsikan adanya masalah kompleks pada cetakan itu sendiri, penting untuk mengikuti urutan sistematis yang menangani variabel paling sederhana dan paling umum terlebih dahulu. Prinsip 'hal-hal mudah terlebih dahulu' ini menghemat waktu, mengurangi biaya, dan mencegah modifikasi tidak perlu pada peralatan mahal. Pendekatan yang disiplin memastikan operator tidak melewatkan perbaikan sederhana saat mencari solusi rumit.

Hierarki pemecahan masalah yang direkomendasikan dimulai dari elemen yang paling mudah diakses. Pertama, fokuskan pada kebersihan. Ini termasuk memastikan permukaan parting cetakan, rongga, dan pin ejector bebas dari kotoran, endapan, atau sisa flash dari siklus sebelumnya. Sekeping kecil logam atau residu dapat mencegah penutupan cetakan secara sempurna, yang menyebabkan cacat seperti flash. Langkah awal ini merupakan pemeriksaan paling cepat dan termudah untuk dilakukan, serta sering kali langsung menyelesaikan masalah.

Selanjutnya, evaluasi bahan habis pakai. Ini melibatkan pemeriksaan kualitas dan aplikasi agen pelepas cetakan. Apakah disemprotkan secara merata? Apakah jumlah yang digunakan terlalu banyak atau terlalu sedikit? Aplikasi yang tidak konsisten atau berlebihan dapat menyebabkan porositas gas, bekas alir, atau soldering. Setelah bahan habis pakai, fokus beralih ke parameter mesin. Operator harus memverifikasi bahwa pengaturan seperti gaya penjepitan, kecepatan injeksi, tekanan, serta suhu logam/cetakan berada dalam kisaran yang ditentukan untuk komponen dan paduan yang digunakan. Parameter-parameter ini sering kali menjadi penyebab utama cacat yang terkait dengan tekanan dan aliran.

Hanya setelah langkah-langkah ini dilakukan, Anda boleh mempertimbangkan faktor-faktor yang lebih kompleks. Evaluasi kualitas bahan baku; pastikan ingot bersih, kering, dan memiliki komposisi yang tepat untuk mencegah masalah seperti porositas gas atau retakan. Terakhir, jika semua variabel lain telah dieliminasi, saatnya untuk memeriksa cetakan itu sendiri terhadap keausan, kerusakan, atau cacat desain pada sistem gating dan venting. Sebagai contoh, saat mengatasi flash, operator seharusnya pertama-tama membersihkan garis parting, kemudian meningkatkan gaya penjepitan, lalu menyesuaikan kecepatan injeksi. Baru jika flash masih terjadi, mereka perlu mempertimbangkan untuk mengirim cetakan untuk diperbaiki, suatu proses yang dijelaskan secara rinci dalam sumber daya dari para ahli di Dolin Casting .

Cacat dari Aliran Logam & Pembekuan

Sebuah kategori signifikan dari cacat pengecoran die casting muncul dari masalah selama pengisian rongga cetakan dan pendinginan serta pembekuan logam cair berikutnya. Cacat-cacat ini secara langsung terkait dengan manajemen termal, laju aliran, dan tekanan. Memahami bagaimana faktor-faktor ini saling berinteraksi merupakan kunci untuk mendiagnosis dan mencegah beberapa jenis cacat visual paling umum, termasuk bekas aliran, cold shuts, retakan, dan porositas susut. Setiap jenis cacat ini memberikan petunjuk mengenai apa yang salah selama siklus pengecoran.

Bekas alir dan penyatuan dingin adalah cacat yang saling terkait, disebabkan oleh fluiditas logam atau suhu yang tidak memadai. Bekas alir muncul sebagai garis-garis atau pola pada permukaan coran yang mengikuti jalur logam cair. Penyatuan dingin merupakan versi yang lebih parah, tampak sebagai garis lurus di mana dua aliran logam cair gagal menyatu sepenuhnya. Kegagalan penyatuan ini menciptakan titik lemah yang dapat dengan mudah berubah menjadi retakan akibat tekanan. Kedua cacat tersebut menunjukkan bahwa logam telah mendingin terlalu cepat sebelum rongga terisi dan dipadatkan secara sempurna.

Retak dan porositas susut, di sisi lain, biasanya terkait dengan fase pendinginan dan pembekuan setelah rongga terisi. Retak dapat disebabkan oleh tegangan termal akibat pendinginan yang tidak merata, terutama pada bagian dengan ketebalan dinding tidak seragam, atau oleh gaya berlebihan selama proses pendorongan keluar. Porositas susut muncul sebagai rongga internal atau cekungan permukaan (bekas cekung) dan terjadi ketika tidak ada cukup logam cair untuk mengkompensasi pengurangan volume saat coran membeku. Ini sering menjadi masalah pada bagian yang lebih tebal yang mendingin lebih lambat dibandingkan area sekitarnya.

Untuk mengatasi masalah ini, diperlukan kombinasi penyesuaian desain, material, dan proses. Mengoptimalkan geometri bagian agar memiliki ketebalan dinding seragam, memastikan cetakan dipanaskan secara merata, serta menyesuaikan parameter injeksi merupakan langkah-langkah penting. Tabel berikut merangkum solusi umum untuk cacat aliran dan pembekuan ini.

Cacat dari Gas, Tekanan, dan Kontaminasi

Kelompok kritis lain dari cacat die casting disebabkan oleh faktor-faktor yang lebih sulit diamati secara langsung: gas terperangkap, penerapan tekanan yang tidak tepat, dan material asing di dalam paduan cair. Cacat seperti porositas gas, gelembung, flash, dan inklusi dapat sangat merusak integritas struktural dan kualitas permukaan sebuah coran. Masalah-masalah ini sering kali berasal dari persiapan logam, kondisi cetakan, atau fisika pengisian rongga di bawah tekanan ekstrem.

Porositas gas adalah salah satu cacat yang paling umum terjadi, ditandai dengan rongga kecil atau gelembung yang terperangkap di dalam logam. Rongga-rongga ini melemahkan komponen dan dapat menjadi masalah serius pada bagian-bagian yang harus kedap tekanan. Gas tersebut dapat berasal dari beberapa sumber. Gas bisa berupa hidrogen yang dilepaskan dari paduan aluminium cair itu sendiri, udara yang terperangkap dan bercampur ke dalam logam akibat proses pengisian yang turbulen, atau gas yang dihasilkan dari lapisan pelepas cetakan (mold release agent) yang terbakar saat bersentuhan dengan logam panas. Bintil (blisters) merupakan manifestasi porositas gas di permukaan, di mana gas yang terperangkap tepat di bawah permukaan mengembang, membentuk tonjolan pada coran.

Flash adalah cacat yang terkait dengan tekanan dan integritas cetakan. Cacat ini muncul sebagai lapisan tipis logam yang tidak diinginkan di tepi hasil coran, di mana dua bagian cetakan bertemu. Flash terjadi ketika logam cair keluar dari rongga cetakan akibat tekanan tinggi. Hal ini dapat terjadi karena beberapa alasan: gaya penjepitan mesin terlalu rendah untuk menahan cetakan tetap tertutup, tekanan injeksi terlalu tinggi, permukaan cetakan aus atau rusak, atau adanya kotoran yang mencegah cetakan menutup sempurna.

Akhirnya, inklusi adalah material asing apa pun yang terperangkap di dalam coran. Material ini bisa berupa partikel logam atau non-logam, seperti oksida dari logam cair, kotoran dari tungku, atau pengotor dari bahan daur ulang. Inklusi menciptakan titik-titik konsentrasi tegangan dalam coran yang dapat menyebabkan kegagalan dini. Pencegahannya memerlukan prosedur kebersihan dan penanganan yang sangat teliti sepanjang seluruh proses peleburan dan pengecoran.

Pemecahan Masalah Porositas Gas dan Blisters

• Penyebab Umum: Hidrogen terlarut dalam paduan cair; kelembapan pada ingot atau alat; turbulensi selama injeksi; jumlah agen pelepas cetakan yang berlebihan atau tidak tepat.
• Solusi Efektif:
  1. Terapkan teknik pendegasan logam untuk menghilangkan hidrogen terlarut sebelum pengecoran.
  2. Pastikan semua ingot logam dan alat benar-benar bersih dan kering sebelum digunakan.
  3. Optimalkan sistem saluran masuk dan saluran pengumpan untuk mendorong aliran logam yang halus dan tidak turbulen ke dalam cetakan.
  4. Pastikan ventilasi cetakan bersih dan memiliki ukuran yang sesuai agar udara terperangkap dapat keluar.
  5. Gunakan pelumas cetakan berkualitas tinggi dan aplikasikan secara hemat serta merata.

Pemecahan Masalah Flash

• Penyebab Umum: Gaya penjepitan mesin yang tidak mencukupi; tekanan injeksi yang terlalu tinggi; garis pisah pada cetakan yang aus atau rusak; kotoran pada permukaan cetakan.
• Solusi Efektif:
  1. Verifikasi dan tingkatkan tonase penjepitan mesin untuk memastikan cukup bagi luas permukaan bagian.
  2. Bersihkan permukaan pemisah cetakan sebelum setiap siklus.
  3. Kurangi tekanan injeksi ke level paling rendah yang efektif.
  4. Lakukan perawatan die secara berkala untuk memperbaiki keausan atau kerusakan pada garis pembagian.

Cacat dari Interaksi Die dan Mesin

Interaksi fisik dan termal antara paduan cair, die baja, dan mesin pengecoran itu sendiri merupakan sumber sering terjadinya cacat. Masalah seperti soldering, drags, heat check, dan bagian yang tidak sejajar bukan disebabkan oleh logam saja, tetapi oleh kondisi dan keselarasan peralatan produksi. Cacat-cacat ini sering menunjukkan perlunya perawatan yang lebih baik, penyesuaian perkakas, atau perubahan dalam cara die dan mesin dipasang dan dioperasikan.

Pengelasan terjadi ketika paduan cair secara kimia membentuk ikatan atau melebur ke permukaan rongga cetakan. Hal ini menghasilkan area kasar pada coran dan dapat menyebabkan kerusakan pada cetakan saat pelepasan. Penyebab utamanya meliputi erosi material cetakan akibat suhu tinggi atau benturan langsung aliran logam, kandungan besi yang tidak tepat dalam paduan aluminium, atau permukaan rongga cetakan yang kasar sehingga menjadi pegangan bagi logam untuk menempel.

Drags dan goresan adalah goresan atau garis-garis dalam pada permukaan coran, selalu sejajar dengan arah pelepasan. Cacat ini merupakan indikator jelas adanya masalah dalam proses pelepasan bagian dari cetakan. Umumnya disebabkan oleh sudut draft yang tidak memadai pada desain bagian, permukaan rongga yang kasar atau rusak sehingga mencengkeram bagian tersebut, atau pin ejektor yang tidak sejajar sehingga mendorong bagian keluar secara tidak merata.

Pemeriksaan panas, juga dikenal sebagai kelelahan termal, muncul sebagai jaringan retakan halus pada permukaan cetakan itu sendiri, yang kemudian mentransfer pola timbul yang sesuai ke hasil pengecoran. Ini merupakan masalah aus jangka panjang yang disebabkan oleh siklus pemanasan dan pendinginan cepat yang terus-menerus yang dialami oleh cetakan. Bagian yang tidak sejajar adalah masalah mekanis lainnya di mana dua bagian cetakan tidak sejajar sempurna, menghasilkan langkah atau pergeseran yang terlihat sepanjang garis parting komponen. Hal ini sering disebabkan oleh pin penyelarasan pada cetakan atau mesin yang aus atau tidak tepat.

Mencegah cacat-cacat ini memerlukan fokus pada kualitas perkakas dan pemeliharaan yang cermat. Untuk aplikasi penting, bermitra dengan pemasok yang mengkhususkan diri dalam komponen logam berkualitas tinggi menegaskan pentingnya ketepatan sejak awal. Solusi yang diterapkan sering kali mencakup tindakan pencegahan maupun tindakan korektif.

• Soldering: Untuk mencegah terjadinya soldering, penting untuk meningkatkan pendinginan die pada area bermasalah, memoles rongga die hingga halus, serta memastikan kandungan besi pada paduan berada dalam kisaran yang direkomendasikan (biasanya 0,8% hingga 1,1%). Penggunaan agen pelepas die berkualitas tinggi yang diterapkan dengan benar juga memberikan penghalang yang penting.
• Drags: Solusi untuk drags adalah menganalisis desain komponen dan die. Ini dapat mencakup peningkatan sudut draft, pemolesan dinding rongga, serta memastikan sistem ejector seimbang dan berfungsi dengan benar.
• Heat Check: Meskipun heat check tidak dapat dihindari dalam produksi jangka panjang, kemunculannya dapat ditunda dengan memanaskan die secara tepat sebelum memulai, menghindari fluktuasi suhu yang berlebihan, serta menggunakan baja perkakas berkualitas tinggi.
• Mismatched Parts: Hal ini memerlukan inspeksi mekanis terhadap die dan mesin. Solusinya biasanya adalah melakukan pemecahan masalah pada mesin die-casting serta mengganti pasak dowel dan pasak pelurus yang aus atau tidak sesuai agar keselarasan kembali normal.

Strategi Proaktif untuk Pengecoran Bebas Cacat

Mengatasi masalah cacat pada pengecoran die secara efektif lebih sedikit berkaitan dengan reaksi terhadap masalah individual, melainkan lebih kepada membangun strategi pengendalian kualitas yang proaktif. Penyebab utama sebagian besar cacat—baik terkait suhu, tekanan, kontaminasi, maupun keausan mekanis—saling terkait. Perubahan yang dilakukan untuk mengatasi satu masalah, seperti meningkatkan kecepatan injeksi untuk memperbaiki cold shut, dapat secara tidak sengaja menimbulkan masalah lain, seperti flash. Oleh karena itu, pendekatan yang holistik dan sistematis sangat penting untuk mencapai keberhasilan yang konsisten.

Dasar dari strategi ini adalah kontrol proses yang cermat dan pemeliharaan rutin. Ini mencakup pembersihan die secara teliti, penanganan bahan baku dengan hati-hati untuk mencegah kontaminasi, serta inspeksi berkala terhadap mesin dan perkakas untuk mendeteksi tanda-tanda keausan. Dengan mengikuti urutan pemecahan masalah yang logis dan dimulai dari variabel paling sederhana, operator dapat menyelesaikan masalah secara lebih efisien dan menghindari intervensi yang mahal dan tidak perlu. Pada akhirnya, menghasilkan coran die berkualitas tinggi tanpa cacat merupakan hasil dari kombinasi desain komponen yang kuat, perkakas berkualitas tinggi, dan pemahaman mendalam terhadap parameter proses.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

1. Apa saja cacat pada die casting?

Cacat umum pada die casting dapat dikelompokkan ke dalam kategori-kategori. Ini meliputi masalah aliran dan pembekuan (bekas aliran, cold shuts, retakan, penyusutan), masalah gas dan tekanan (porositas gas, gelembung, flash), masalah kontaminasi (inclusions), serta cacat akibat interaksi die/mesin (soldering, drags, heat check, bagian yang tidak sejajar).

2. Cara memeriksa cacat pengecoran?

Metode utama untuk memeriksa cacat pengecoran adalah inspeksi visual menyeluruh, yang dapat mengidentifikasi masalah pada permukaan seperti retakan, flash, bekas aliran, dan bekas penurunan. Untuk cacat internal seperti porositas gas atau penyusutan, metode yang lebih canggih seperti pemeriksaan sinar-X atau pengujian destruktif mungkin diperlukan untuk menilai integritas internal bagian tersebut.

3. Apa itu cacat flash dalam pengecoran die?

Flash adalah cacat umum di mana selembar tipis logam berlebih terbentuk di tepi coran, biasanya sepanjang garis parting tempat dua bagian die bertemu. Hal ini terjadi ketika logam cair keluar dari rongga di bawah tekanan tinggi, sering kali disebabkan oleh gaya penjepitan yang tidak mencukupi, die yang aus, atau kotoran pada permukaan die.

4. Apa saja tujuh cacat pengecoran?

Meskipun ada banyak jenis cacat pengecoran, tujuh yang paling umum adalah porositas gas, porositas susut, retakan, flash, cold shuts, garis alir, dan soldering. Cacat-cacat ini mencakup berbagai penyebab utama, mulai dari masalah suhu logam dan kandungan gas hingga tekanan injeksi dan kondisi cetakan.