TL;DR

Mengatasi cacat pengecoran die melibatkan identifikasi ketidaksempurnaan seperti porositas, retakan, bekas aliran, dan flash, yang berasal dari masalah dalam desain cetakan, parameter proses, atau kualitas material. Inti dari penyelesaian masalah ini terletak pada pendekatan sistematis untuk mengoptimalkan variabel seperti kecepatan injeksi, suhu material dan cetakan, serta memastikan integritas die itu sendiri. Pemahaman yang jelas tentang penyebab utama merupakan langkah pertama menuju produksi komponen berkualitas tinggi tanpa cacat.

Memahami Penyebab Utama Cacat Pengecoran Die

Pemecahan masalah cacat pada die casting secara efektif dimulai dari pemahaman yang kuat mengenai asal-usulnya. Sebagian besar ketidaksempurnaan dapat dilacak kembali ke salah satu dari tiga kategori utama: masalah pada die dan cetakan, ketidakkonsistenan parameter proses, atau permasalahan kualitas material. Faktor-faktor ini sering saling terkait, di mana suatu masalah di satu area dapat memperparah masalah di area lainnya. Diagnosis yang sistematis merupakan kunci untuk menerapkan solusi yang tepat serta mencegah terulangnya masalah.

Masalah pada cetakan dan mold merupakan sumber utama terjadinya cacat. Desain mold yang buruk dengan ventilasi tidak memadai dapat menjebak gas, menyebabkan porositas. Demikian pula, kerusakan akibat pemakaian seperti erosi atau ketidakselarasan antara dua bagian mold dapat menyebabkan flash atau komponen yang tidak sesuai. Manajemen termal pada die juga sangat penting; die yang terlalu dingin dapat menyebabkan bekas aliran atau cold shuts, sedangkan panas berlebih lokal dapat menyebabkan soldering, yaitu paduan cair menempel pada permukaan die. Pencegahan masalah-masalah ini dimulai sejak tahap desain. Bekerja sama dengan produsen berpengalaman yang menggunakan simulasi CAE mutakhir dan menerapkan standar peralatan tinggi, seperti Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , sangat penting untuk menciptakan mold yang kuat sehingga meminimalkan potensi cacat sejak awal.

Parameter proses—pengaturan spesifik mesin die casting—harus dikontrol secara presisi. Variabel seperti kecepatan injeksi, tekanan, dan laju pendinginan memiliki dampak langsung terhadap kualitas produk akhir. Sebagai contoh, kecepatan injeksi yang terlalu tinggi dapat menyebabkan turbulensi pada aliran logam cair, sehingga menjebak udara dan menimbulkan porositas gas. Sebaliknya, tekanan yang tidak mencukupi dapat mengakibatkan pengisian cetakan yang tidak lengkap, yang dikenal sebagai short fill. Waktu siklus, termasuk fase pembekuan dan pendinginan, harus dioptimalkan untuk mencegah cacat seperti retakan atau distorsi yang disebabkan oleh tegangan internal.

Akhirnya, kualitas bahan baku sangatlah fundamental. Paduan logam cair harus bersih, pada suhu yang tepat, dan didegasifikasi dengan benar. Adanya kotoran atau inklusi dalam paduan, seperti oksida atau terak, dapat menciptakan titik lemah di dalam coran, yang mengakibatkan kegagalan struktural. Komposisi kimia itu sendiri sangat penting; misalnya, kandungan besi yang rendah dalam paduan aluminium dapat meningkatkan risiko soldering. Menjaga kontrol ketat terhadap kemurnian paduan dan suhu memastikan material berperilaku secara terduga selama proses pengecoran.

Pemecahan Masalah Umum pada Cacat Permukaan

Cacat permukaan sering kali merupakan kekurangan yang paling langsung terlihat pada komponen die-cast, memengaruhi baik penampilan maupun, dalam beberapa kasus, fungsionalitasnya. Masalah umum meliputi porositas gas, gelembung (blisters), bekas aliran (flow marks), dan retakan. Masing-masing memiliki penyebab yang berbeda dan memerlukan pendekatan pemecahan masalah yang tepat sasaran untuk mengatasinya. Memahami petunjuk visual ini merupakan langkah pertama dalam mendiagnosis masalah proses yang mendasarinya.

Porositas Gas dan Gelembung (Blisters) adalah cacat yang saling terkait yang disebabkan oleh gas terperangkap di dalam logam. Porositas gas tampak sebagai rongga kecil, sering kali bulat, pada atau tepat di bawah permukaan. Gelembung (blisters) adalah tonjolan berbentuk gelembung pada permukaan, terbentuk ketika gas terperangkap mengembang dan mendistorsi lapisan luar tipis dari coran, terutama selama perlakuan panas atau saat dikeluarkan dari cetakan. Penyebab utamanya adalah terperangkapnya udara selama pengisian cetakan yang turbulen atau gas yang dilepaskan dari agen pelepas cetakan.

1. Verifikasi Kualitas Material: Pastikan paduan dalam keadaan bersih, kering, dan telah didegasifikasi dengan benar sebelum digunakan.
2. Optimalkan Parameter Injeksi: Kurangi kecepatan injeksi untuk menciptakan aliran yang lebih laminar dan meminimalkan turbulensi.
3. Tingkatkan Ventilasi: Periksa bahwa saluran ventilasi cetakan dan saluran peluapan bersih serta memiliki ukuran yang memadai agar udara dapat keluar dari rongga. Menggunakan sistem cetak vakum merupakan solusi yang sangat efektif.
4. Kontrol Pelumas: Gunakan agen pelepas cetakan berkualitas tinggi dan aplikasikan secukupnya untuk menghindari pembentukan gas berlebih.

Garis Alir dan Retak berkaitan dengan manajemen termal dan tegangan. Garis alir (atau cold shuts) adalah goresan, garis, atau pola pada permukaan yang mengikuti jalur pembekuan logam. Hal ini terjadi ketika logam cair mendingin terlalu cepat saat bersentuhan dengan permukaan die, sehingga mencegah aliran yang terpisah menyatu sepenuhnya. Retak adalah pecahan yang dapat disebabkan oleh tegangan termal akibat pendinginan yang cepat atau tidak merata, atau oleh tegangan mekanis selama proses pelepasan.

1. Sesuaikan Suhu: Tingkatkan suhu cetakan dan logam cair untuk meningkatkan fluiditas dan mencegah pembekuan dini.
2. Optimalkan Sistem Gating: Desain ulang posisi dan ukuran gate untuk memastikan cetakan terisi secara cepat dan seragam, serta meminimalkan jarak tempuh logam.
3. Tingkatkan Manajemen Termal: Pastikan sistem pendingin cetakan berfungsi dengan baik untuk menghindari gradien termal yang tidak merata yang dapat menimbulkan tegangan.
4. Tinjau Geometri Komponen: Minimalkan perubahan mendadak pada ketebalan dinding dan tambahkan fillet yang cukup untuk mengurangi titik konsentrasi tegangan tempat retakan sering muncul.

Mengatasi Cacat Internal dan Struktural

Meskipun cacat permukaan bermasalah secara visual, cacat internal dapat merusak integritas struktural suatu komponen, yang dapat menyebabkan kegagalan serius di lapangan. Cacat internal utama meliputi porositas penyusutan dan inklusi, sementara cacat lainnya, yaitu soldering, memengaruhi permukaan. Cacat-cacat ini sering tersembunyi dan memerlukan pengendalian proses serta manajemen material yang cermat untuk mencegahnya.

Porositas Penyusutan muncul sebagai rongga atau lubang berbentuk tak beraturan dan bersudut dalam coran, biasanya terdapat pada bagian yang lebih tebal. Hal ini terjadi ketika logam cair menyusut selama proses pembekuan, dan tidak ada cukup logam cair untuk mengisi rongga yang tertinggal. Kondisi ini sering disebabkan oleh desain komponen yang buruk, seperti ketebalan dinding yang tidak seragam, atau pengisian yang tidak memadai dari sistem saluran masuk. Untuk mencegah porositas penyusutan, penting untuk merancang komponen dengan bagian-bagian yang seragam jika memungkinkan. Untuk wawasan lebih lanjut mengenai pencegahan cacat Dynacast menawarkan panduan terperinci mengenai topik tersebut. Manajemen termal yang efektif serta saluran masuk dan pengecoran yang berukuran tepat juga sangat penting untuk memastikan pengisian yang benar selama proses pembekuan.

Penyolderan adalah cacat di mana paduan cair secara kimia melekat pada permukaan cetakan. Hal ini merusak baik komponen saat dikeluarkan maupun cetakan itu sendiri, menyebabkan waktu henti dan perbaikan yang mahal. Soldering biasanya muncul sebagai area kasar atau garis pada coran. Kondisi ini umumnya disebabkan oleh suhu tinggi lokal, erosi permukaan cetakan, atau komposisi paduan yang tidak tepat, terutama kadar besi rendah pada paduan aluminium. Tindakan pencegahan meliputi:

• Memastikan pendinginan cetakan yang tepat untuk menghindari titik panas.
• Mengontrol kimia paduan, terutama mempertahankan kandungan besi antara 0,8% hingga 1,1% untuk paduan tertentu.
• Menggunakan agen pelepas cetakan berkualitas tinggi untuk menciptakan lapisan pelindung.
• Menggosok rongga cetakan untuk menghilangkan kekasaran yang dapat menjadi titik jangkar bagi soldering.

INKLUSI adalah partikel asing yang terperangkap di dalam matriks logam. Partikel ini bisa berupa logam (misalnya terak) atau non-logam (misalnya pasir dari cetakan, oksida, atau serpihan material tahan api). Inklusi menciptakan titik konsentrasi tegangan yang secara signifikan melemahkan bagian komponen dan dapat memicu retak di bawah beban. Sumber utamanya adalah paduan yang tidak murni, pembersihan logam cair yang tidak memadai, atau puing-puing dalam rongga cetakan. Menurut daftar komprehensif oleh Dolin Casting , kebersihan yang ketat sangatlah penting. Ini mencakup penggunaan ingot yang bersih, pengangkatan terak dari lelehan secara menyeluruh, pembersihan sendok tuang dan peralatan, serta memastikan rongga cetakan bebas dari puing-puing sebelum setiap penyuntikan.

Memperbaiki Cacat Dimensi dan Geometri

Cacat dimensional dan geometris berkaitan dengan bentuk akhir dan ketepatan coran, yang secara langsung memengaruhi kemampuannya untuk pas dan berfungsi dalam suatu perakitan. Masalah umum dalam kategori ini meliputi flash, pelengkungan (warping), dan ketidaksesuaian (mismatch). Cacat-cacat ini sering menunjukkan adanya masalah pada mesin pengecoran die, cetakan itu sendiri, atau tegangan termal selama proses pendinginan. Memperbaiki hal ini sangat penting untuk menjaga efisiensi produksi dan mengurangi biaya pascaproses.

Flash adalah lapisan logam tipis yang tidak diinginkan yang terbentuk pada garis parting dari coran atau di sekitar pin ejector. Hal ini terjadi ketika logam cair keluar dari rongga cetakan akibat tekanan tinggi. Penyebab paling umum adalah gaya penjepitan mesin yang tidak mencukupi, permukaan garis parting pada cetakan yang aus atau rusak, atau tekanan injeksi yang berlebihan. Penjelasan terperinci dari Rapid Axis menyoroti bahwa keausan cetakan merupakan kontributor utama. Pemecahan masalah ini memerlukan pemeriksaan sistematis:

• Verifikasi Gaya Penjepitan: Pastikan tonase mesin cukup untuk menahan kedua bagian cetakan tertutup rapat terhadap tekanan injeksi.
• Periksa Cetakan: Periksa garis parting dari kotoran, keausan, atau kerusakan. Perawatan cetakan secara rutin sangat penting.
• Optimalkan Parameter Proses: Kurangi kecepatan atau tekanan injeksi ke tingkat yang dapat mengisi bagian tanpa mendorong logam keluar dari rongga.

Penyimpangan atau Deformasi terjadi ketika coran mengalami distorsi dari bentuk yang dimaksudkan selama atau setelah proses pembekuan. Hal ini biasanya disebabkan oleh pendinginan yang tidak merata, yang menciptakan tegangan internal yang menarik dan memuntir bagian. Bagian dengan dinding tipis mendingin dan menyusut lebih cepat daripada bagian dengan dinding tebal, sehingga menimbulkan tegangan ini. Penyebab lain termasuk pelepasan yang tidak tepat yang secara mekanis membengkokkan bagian yang masih panas. Untuk mengatasi warping, fokuslah pada pencapaian pendinginan seragam dengan menyesuaikan saluran pendingin cetakan dan memastikan desain bagian meminimalkan variasi besar pada ketebalan dinding. Menyesuaikan penempatan pin pelepas untuk memberikan gaya yang seimbang juga dapat mencegah deformasi.

Ketidaksesuaian adalah cacat di mana dua bagian cetakan tidak sejajar dengan benar, menghasilkan langkah atau pergeseran sepanjang garis parting. Ini hampir selalu merupakan masalah mekanis yang terkait dengan die atau mesin. Pin penyelarasan yang aus atau patah pada die, komponen yang longgar pada mesin die casting, atau pengaturan die yang tidak tepat dapat menyebabkan ketidaksesuaian. Solusinya melibatkan pemeriksaan menyeluruh dan pemeliharaan baik die maupun mesin untuk memastikan penyelarasan yang presisi dan dapat diulang antara kedua bagian die pada setiap siklus.

Pertanyaan Umum Tentang Cacat Die Casting

1. Apa saja cacat paling umum dalam die casting?

Cacat die casting paling umum dapat dikelompokkan ke dalam tiga kategori. Cacat permukaan meliputi porositas, gelembung, bekas aliran, dan retakan. Cacat internal atau struktural meliputi porositas susut dan inklusi. Cacat dimensi meliputi flash, pelengkungan, dan ketidaksesuaian. Setiap jenis memiliki penyebab yang berbeda terkait proses, material, atau desain die.

2. Bagaimana cacat pengecoran biasanya diidentifikasi?

Banyak cacat, seperti flash, bekas aliran, retakan, dan pelengkungan, dapat diidentifikasi melalui pemeriksaan visual yang cermat. Untuk cacat internal seperti porositas atau inklusi, diperlukan metode pengujian tanpa perusakan. Ini bisa mencakup pemeriksaan sinar-X untuk melihat bagian dalam komponen atau pengujian ultrasonik untuk mendeteksi cacat tersembunyi.

3. Apa kunci untuk mencegah cacat pengecoran?

Kunci pencegahan adalah pendekatan holistik yang berfokus pada tiga aspek. Pertama adalah desain peralatan yang kuat, memastikan sistem gating, venting, dan manajemen termal yang tepat. Kedua adalah kontrol proses yang ketat, yang melibatkan optimasi kecepatan injeksi, tekanan, dan suhu. Ketiga adalah manajemen material berkualitas tinggi, menggunakan paduan yang bersih dan telah diperlakukan dengan benar serta menjaga lingkungan produksi yang bersih.

4. Apa saja kategori utama kegagalan yang terkait dengan pengecoran?

Kegagalan yang terkait dengan pengecoran biasanya disebabkan oleh cacat yang mengganggu integritas komponen. Cacat ini dapat dikategorikan sebagai ketidaksempurnaan permukaan yang memengaruhi lapisan pelindung atau estetika, cacat struktural seperti porositas dan retakan yang mengurangi kekuatan mekanis dan dapat menyebabkan patah, serta ketidakakuratan dimensi seperti pelengkungan atau ketidaksesuaian yang menghambat perakitan dan fungsi yang tepat.