Die Casting

2.1     Die Casting

2.1.1    Pengertian dan Penerapan Die Casting

Die Casting adalah cetakan logam atau cetakan tetap yang terdiri dari beberapa bagian / belahan yang bahannya terbuat dari baja (Hot Working Steel). Sifat dasar meterian Die Casting yang perlu di perhatikan adalah koefisien muai panas (thermal expention coefficient), konduktivitas panas (thermal conductivity), mampu tarik panas (hot yield strength), ketahanan terhadap proses tempering (temper resistant), dan keuletan (ductility).

Penerapan metode die casting sangat cocok pada pembuatan benda berdinding tipis. Berukuran presisi dan benda dengan kualitas permukaan yang baik. Keunggulan lain metode die casting yakni ukuran yang berlebihan dapat dihindari. Die casting memberikan beberapa keuntungan dari segi taknis dan ekonomis, tidak hanya karena daya manufaktur yang tinggi, tetapi juga waktu proses yang sangat singkat antara bahan baku dan produk. (Surdia, 1995).

2.1.2    Keuntungan dan Kerugian Die Casting

Die Casting memiliki keuntungan dan kerugian yang dapat dilihat sebagai berikut :

Keuntungan :

a.       Dapat membuat benda berdinding tipis dan berukuran presisi

b.      Kualitas permukaan yang baik

c.       Ukuran yang berlebihan dapat dihindarkan

d.      Waktu proses yang sangat singkat

e.       Menghasilkan kecepatan alir yang tinggi

                                                                                        

Kerugian :

a.       Biaya operasional lebih tinggi

b.      Harga mesin lebih mahal

c.       Material yang terbuang lebih banyak karena adanya biscuit dan dengan demikian akan lebih banyak material kelas dua (return material)

2.1.3    Jenis Jenis Metode Die Casting

            Metode Die Casting atau yang sering juga disebut permanent Die Casting menggunakan cetakan setangkup yang terbuat dari logam (Baja atau Besi Tuang). Cetakan ini untuk selanjutnya disebut dies. Beradasarkan cara pengisian matode pembarian tekanan untuk pembuatan produk, metode ini dapat digolongkan menjadi dua kelompok utama, yaitu Gravity Die Casting dan Pressure die casing. Selain itu didapatkan pula variasi lain dari kedua metode dasar tersebut, misalnya Vacuum Die Casting dan Tiltable Die Casting.

2.1.3.1 High Pressure Die Casting

            Metode yang sering disebut dengan Pressure Die Casting ini merupakan metode penuangan yang paling modern yang dapat menghasilkan bagian yang equivalent dengan produk permesinan. Produk ini dihasilkan dengan Hot Chamber Die Casting Machine. Prinsip dasat metode ini adalah pemberian tekanan pada logam cair sehingga masuk kedalam rongga cetak. Dies dipasang pada plat dasar mesin yang dapat ditutup dan dibuka dengan mudah. Untuk membuat produk diperlukan cetakan tetap terbuat dari logam yang terdiri dari bagian dasar (cetakan tangkup). Cetakan ini dipasang pada mekanis penggerak cetakan pada mesin (die closing unit) yang terdiri dari bagian tetap dan bagian bergerak. Adanya bagian tetap dipasang belahan cetakan yang akan berhubungan dengan silinder pengisi cairan. Pada bagian bergerak dipasang belahan cetakan yang mempunyai bagian enjector. Silinder pengisi logam cair disemprotkan kedalam cetakan yang tertutup. (Surdia, 1995)

2.1.3.2             Low Pressure Die Casting

Metode low pressure die casting diperlukan beberapa bagian mesin yang secara kasar dibagi dalam tiga. Bagian pertama adalah tungku penahan panas yang kedap udara untuk manampung material cair. Bagian kedua adalah unit penggerak dies yang umumnya digerakan secara hidrolik. Bagian ketiga adalah unit pemberi tekanan udara dan pengontrol proses. Sebuah pipa (riser) menghubungkan cairan di didalam tungku dan cetakan. Proses pengisian dilakukan dengan pemberian tekanan rendah terhadap permukaan cairan di dalam tungku, sehingga cairan akan masuk kedalam rongga cetak melalui saluran masuk. (John R.Brown, 1999).

2.1.3.3 Gravity Die Casting

            Pengecoran dalam cetakan logam dilaksanakan dengan menuangkan logam cair ke dalam cetakan logam seperti pada pengecoran pasir. Metode ini berbeda dengan pressure die casting, dimana tidak dipergunakan tekanan kecuali tekanan yang berasal dari tinggi cairan logam dalam cetakan. Sebagai bahan cetakan terutama dipakai bahan cetakan terutama dipakai baja khusus, atau besi cor paduan. Cara ini dapat membuat coran yang mempunyai ketelitian dan kualitas tinggi. Akan tetapi biaya pembuatan cetakan adalah tinggi sehingga apabila umur cetakan logam itu dibuat panjang, baru produksi yang ekonomis mungkin dilaksanakan. Sebagai bahan coran umumnya diambil paduan bukan besi yang mempunyai titik cair rendah seperti paduan alumunium, paduan magnesium atau paduan tembaga, tetapi akhir akhir ini pengecoran paduan besi yang mempunyai titik cair tinggi telah dilakukan secara giat melalui pengembangan bahan cetakan dan teknik-teknik pengecoran.

            Cairan logam yang dituangkan dengan metode gravity die casting akan mengalami pendinginan yang lebih cepat. Oleh karena itu beberapa persoalan timbul yaitu bagaimana mengatur proses pembekuan. Dapat dikatakan bahwa coran yang mempunyai kualitas dan ketelitian tinggi, bias dibuat dengan jalan pengaturan komponen dan temperature logam cair, bahan, ketebalan tinggi bahan pelapis dan temperature cetakan. Selain tiu, dapat ditentukan siklus operasi dengan efisiensi hasil yang tinggi. Berbagai macam sifat dari cetakan logam diperlukan, yaitu ketahanan aus yang baik, mempu mesin yang baik, pemuaian termis rendah, ketahanan leleh pada temperature tinggi dan sebagainya. Perlu juga member bahan pelapis permukaan (coating) pada cetakan agar memudahkan proses pembebasan cetakan dan menguragi keausan cetakan serta menurunkan kecepatan pendinginan logam cair sehingga terhindar dari cacat-cacat. Bahan yang dipergunakan untuk cetakan ini adalah besi cor yang mempunyai kualitas baik yang mengandung fosfor dan sedikit belerang. Kalau cetakan ini dikerjakan setelah diadakan pelunakan yaitu untuk menghilangkan tegangan, maka diperoleh cetakan logam yang mempunyai ketelitian tinggi. Umur cetakan umumnya beberapa puluh ribuan kali pengisian kalau dipakai untuk membuat coran dari besi cor. (Surdia, 2006)

            Metode Die Casting memiliki keterbatasan seperti :

1.      Tidak semua bahan paduan cocok untuk pengecoran cetakan permanen.

2.      Karena biaya perkakas yang relativ tinggi, proses bisa mahal untuk produksi dalam jumlah rendah.

3.      Beberapa bentuk tidak dapat dibuat dengan menggunakan metode ini, karena lokasi parting line, undercuts, atau kesulitan dalam pengeluaran produk dari cetakan

4.      Coating diperlukan untuk melindungi cetakan dari serangan logam cair.

            Logam yang dapat dicetak dalam metode grafity die casting termasuk aluminium, magnesium, seng, dan paduan tembaga. Praktis ukuran coran cetakan permanen berbeda sesuai dengan bahan cor, konfigurasi bagian, dan jumlah bagian yang diperlukan.

            Cetakan permanen dioperasikan secara manual dapat terdiri dari susunan  book-type mold sederhana (gambar 2.3). Untuk coran dengan rusuk tinggi atau dinding yang membutuhkan pencabutan cetakan tanpa rotasi, perangkat dioperasikan secara manual dapat digunakan seperti pada gambar 2.4. Dengan kedua jenis perangkat, bagian cetakan dipisahkan secara manual setelah melepaskan klem cetakan eksentrik. (ASM book vol.15)

Gambar 2.3 Book type mold (ASM hand book vol15)

Gambar 2.4 Straight-line retraction for deep-cavity molds (ASM book vol.15)

2.2     Aluminium Secara Umum

1.     Alumunium merupakan unsur yang paling banyak di alam setelah oksigen yaitu sekitar 7,45%. Alumunium dan alumunium paduan merupakan logam yang cukup banyak dipergunakan di dunia industri setelah penggunaan baja dan besi cor. Alumunium murni yang didapatkan dari bauksit dengan cara elektrolisa mempunyai kemurnian antara 99 % - 99,99 %.

2.     Aluminuum murni mempunyai sifat dasar yang lunak, tahan korosi, penghantar panas dan listrik yang baik. Lima sifat dasar alumunium yang sangat penting untuk diketahui, yaitu :

3.     Ringan; berat jenisnya hanya 2,7 g/cm³ dibandingkan dengan baja yang memiliki berat jenis 7,8 g/cm³ dan tembaga yang memiliki berat jenis 8,8 g/cm³ .

4.       Konduktivitas listrik sekitar 60% dari tembaga. 

5.  Konduktivitas panas tinggi, yaitu 2,09 J/cm.s.K dibandingkan dengan baja yang hanya memiliki konduktivitas panas 0,67 J/cm.s.K .

6.       Tahan korosi; alumunium merupakan logam yang sangat reaktif terhadap oksigen di udara dan air serta hasil dari reaksinya membentuk suatu senyawa yang sangat stabil, sangat keras dan lapisan pelindung transparan yang sangat kuat yang disebut alumunium oksida (Al₂O₃), sehingga membuat alumunium tahan terhadap korosi, tahan terhadap asam tetapi kurang tahan terhadap alkali kuat.

7.  Afinitas terhdap oksigen yang sangat besar, sifat ini banyak dimanfaatkan sebagai deoksidasi pada pembuatan baja.

SEKIAN....
Kapan kapan di lanjut ya. ilmunya baru ini..kita diskusikan bareng bareng ya para pemuda pengecoran.