Pengecoran Die Casting, Prinsip Kerja Contoh Produk Hot Cold Chamber Die Casting

Pengertian Pengecoran. Proses Pengecoran (Casting) merupakan salah satu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan ke dalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat.

Bahan cetakan yang terbuat dari logam, dikenal dengan istilah cetakan logam. Cetakan logam umumya dapat digunakan secara berulang, sehingga disebut dengan cetakan permanen (Permanent Mold).

Benda coran dikeluarkan atau diambil dari cetakan permanen dengan cara membuka cetakan, dan cetakannya dapat digunakan berulang ulang.

Ketika pengisian logam cair ke dalam rongga cetakan permanen menggunakan sistem gravitasi, maka pengecorannya dikenal dengan istilah Gravity die casting.

Sedangkan jika pengisian logam cair ke dalam rongga cetakan permanen dilakukan dengan cara injeksi pada tekanan tertentu, maka pengecorannya dikenal dengan istilah die casting. Tekanan yang digunakan pada Die casting cukup tinggi sehingga pengecorannya disebut High pressure die casting.

Pengertian Pengecoran Cetak Tekan Die Casting.

Pada proses die casting logam cair dimasukan kedalaman cetakan dengan cara ditekan pada temperature dan kecepatan tinggi. Penekanan pada die casting dilakukan secara mekanik yaitu hydrolic atau pneumatic. Tekanan yang digunakan berkisar antara 80 – 40.000 psi.

Akibat adanya tekanan terhadap logam cair, maka logam cair dapat mengisi seluruh rongga cetakan sehingga dapat dihasilkan benda cetak dengan bentuk sempurna, ukuran dan kualitas permukaan yang baik.

Parameter utama proses pengecoran dengan Die Casting adalah temperatur tuang, temperatur cetakan, tekanan, lama penekanan, kualitas logam cair, dan volume logam cair.

Penerapan masing-masing parameter seperti tekanan, temperatur tuang, dan temperatur cetakan pada proses produksi pengecoran dengan tekanan akan memberi pengaruh terhadap sifat fisis dan mekanik benda cor seperti ukuran butir, porositas, kekerasan, kekuatan tarik, makro dan mikro segregasi.

Contoh Produk Pengecoran Die Casting

Die casting sering digunakan untuk pembuatan komponen komponen otomotif. Beberapa produk coran yang dihasilkan oleh proses die casting dapat dilihat pada gambar berikut:

Blok mesin  merupakan salah satu contoh produk dari proses die casting. Beberapa komponen mesin seperti piston, pump casing, compressor casing juga diproses dengan die casting. Contoh lainnya adalah tuas rem, dan velg.

Peralatan Utama Mesin Die Casting

Mesin Die Casting memiliki tiga peralatan utama yang terdiri dari Melting Unit, Ijection Unit, dan Die (cetakan).

1). Melting Unit Pengecoran Die Casting

Melting Unti merupakan wadah yang berfungsi untuk menampung logam cair. Melting unit dapat berupa furnace yang berfungsi mencairkan logam atau suatu krusibel yang menampung logam cair.

2). Injection Unit Pengecoran Die Casting

Injection unit adalah unit yang berfungsi untuk mentransfer logam cair dari melting unit ke dalam die dengan cara ditekan atau diinjeksi

3). Die Unit Pengecoran Die Casting

Die Unit adalah cetakan permanen yang umumnya terbuat dari logam yang memiliki rongga berbentuk produk coran yang akan diisi oleh logam cair. Cetakan terdiri dari dua bagian yaitu setengah bagian cetakan diam (fixed die) dan cetakan movable (setengah bagian cetakan bergerak).

Ketika logam cari telah  membeku dan dingin, movable die akan membuka, kemudian benda terdorong coran oleh ejector.

Jenis Pengecoran Catak Tekan Die Casting

Berdasarkan pada kondisi melting unit dan injection unit, maka die casting di bagi menjadi dua jenis yaitu Hot chamber die casting dan Cold chamber die casting. Perbedaan prinsip antara dua proses ini adalah lokasi bak leburannya (atau melting unit).

1). Hot Chamber Die Casting HCDC

Hot Chamber Die Casting adalah mesin die casting yang melting unit (tungku pencair) dan injection unit bersatu dalam satu peralatan atau mesin die casting.

Logam cair yang ada di dalam melting unit di injeksikan langsung ke dalam die oleh injection unit. Tekanan pada pengoperasian mesin ini adalah antara 5.600 sampai 22.000 psi.

Pada proses hot chamber die casting, silinder injeksi selalu terendam dalam logam cair. Ini menyebabkan waktu siklus menjadi minimum. Logam cair hanya menempuh jarak yang sangat pendek untuk setiap siklusnya.

Mesin Hot Chamber Die Casting beroperasi dengan siklus yang bervariasi mulai kurang dari satu detik untuk komponen kecil dengan berat beberapa gram hingga 30 detik untuk coran dengan berat beberapa kilogram.

Hot-chamber die casting biasanya digunakan pada logam yang memiliki melting point atau titik leleh rendah seperti paduan timbal atau seng. Logam dengan titik leleh lebih tinggi misalnya paduan alumunium akan menyebabkan cepat rusaknya unit system injeksi logam.

Silinder injeksi digerakkan secara pneumatik atau hidrolik.  Mesin HCDC memiiki komponen utama: silinder plunger, leher angsa (goose neck) dan nozzle.

Gambar berikut menjelaskan mekanisme pengecoran metoda hot chamber die casting.

Logam cair ditekan ke dalam rongga cetakan dengan tekanan yang dipertahankan tetap sampai pembekuan terjadi. Leher angsa terendam logam cair pada saat plunger berada di kedudukan teratas. Kemudian logam cair diinjeksikan ke rongga cetakan dengan kecepatan tinggi.

Keunggulan Kelebihan Hot Chamber Die Casting

Proses Hot Chamber Die memiliki beberapa keunggulan yang diantaranya adalah:

• Efek turbulensi logam cair sangat rendah sehingga mengurangi porosity
• Reaksi oksidasi dengan oksigen udara hampir tidak ada
• Temperatur logam cair relative stabil, tidak ada kehilangan panas ke udara bebas.

Kekurangan Kelemahan Hot Chamber Die Casting

• Biaya perawatan peralatan atau komponen mesin yang sangat mahal
• Kontaminasi atau interaksi antara logam cair dengan peralatan system injector menyebabkan adanya abrasi yang mengotori logam coran.
• Kontak yang lama antara logam cair dan komponen mesin menyebabkan beberapa masalah pada mesin die casting.
• Digunakan untuk logam yang memiliki titik lebur rendah

2). Cold Chamber Die Casting CCDC

Cold chamber die casting adalah mesin die casting yang melting unit dan injection unitnya merupakan dua unit yang terpisah. Sehingga logam cair perlu dituangkan dahulu dari melting unit ke ladel dan di bawa ke injection unit untuk di tuang dan diinjeksikan ke dalam die.

Tidak seperti pada hot chamber die casting, pada cold chamber die casting, system injeksi logam hanya kontak dengan lelehan logam dalam waktu yang sangat singkat. Sehingga system injeksi bisa lebih tahan lama.

Untuk mendapatkan ketahanan yang lebih baik lagi, rongga die dan ujung plunger biasanya disemprot atau dilumasi dengan minyak atau pelumas. Hal ini akan meningkatkan umur material die dan mengurangi adhesi (lengketnya) logam cor yang membeku.

Mesin cold chamber die casting membutuhkan tekanan yang lebih besar untuk mengisi dan menutup semua rongga cetakan.

Gambar berikut menjelaskan cara kerja pengecoran metoda cold chamber die casting.

Cara kerja mesin ini, dimulai dengan pencairan logam cair kemudian dituangkan ke dalam plunger yang berdekatan dengan cetakan. Setelah itu dilakukan penekanan teradap logam cair secara hidrolis .

Proses ini biasanya cocok untuk logam-logam yang memiliki temperatur leleh tinggi, misalnya aluminium dan magnesium. Dengan metode ini dapat dihasilkan produk mulai dari 100 sampai 150 buah per jam.

Cara – Prinsip Kerja Die Casting.

Prinsip kerja mesin pengecoran metoda die casting melibatkan beberapa tahapan seperti berikut:

• Logam cor dipanaskan sampai mencair dan ditahan pada temperature tuang yang diinginkan.
• Moveable die digerakan mendekat fixed die agar kedua belah cetakan menjadi satu sehingga rongga cetakan tertutup rapat
• Plunger pada tekanan tertentu bergerak mendorong logam cair masuk ke seluruh rongga cetakan sampai terisi penuh
• Logam cari dalam rongga cetakan dibiarkan sampai membeku dan mendingin pada tekanan plunger yang tetap.
• Setelah logam cor dingin, bagian moveable die digerakan menjauh dari fixed die agar cetakan terbuka.
• Ejector system bekerja dengan mendorong benda coran agar lepas dan keluar dari rongga cetakan.
• Permukaan rongga cetakan dibersihkan dari sisa sisa material yang menempel sehingga permukaannya siap untuk digunakan kembali.
• Pengecoran beikutnya dapat dilakukan kembali.

Pengaruh Temperatur Tuang Pada Die Casting,

Secara umum, peningkatan temperatur tuang akan meningkatkan fluiditas. Selain itu, peningkatan temperatur tuang berpengaruh terhadap kekerasan benda cor seperti ditunjukkan pada gambar garfik berikut:

Dari grafik diketahui, bahawa temperature logam cair yang dituangkan berpengaruh terhadap kekerasan benda coran berbahan alumunium grade A356. Semakin tinggi temperature tuang, maka semakin rendah kekerasan produk yang dihasilkan.

Pengaruh Temperatur Cetakan Pada Die Casting,

Temperatur cetakan yang dipakai secara berulang dalam produksi kontinyu dapat meningkat seiring dengan jalannya waktu produksi. Pengaruh temperature cetakan terhadap kekerasan produk coran alumunium grade A356 dapat dilihat pada gambar grafik berikut:

Dari gambar dapat diketahui bahwa semakin tinggi temperature cetakan, maka semakin rendah kekerasan produk yang dihasilkikan.

Daftar Pustaka:

1. ASM Handbook, 1992, “Metallography and Microstructures”, Volume 9, American Society for Metal,
2. Surdia, Tata dan Kenji Chijiwa., 2006, “Teknik Pengecoran Logam”, Jakarta: Pradnya Paramita.
3. Surdia, Tata, dan Shaito S., 1996, ”Pengetahuan Bahan Teknik”, Jakarta: Pradnya Paramita.
4. Raharja, Andrias B., 2011, “Teknik Pengecoran Logam”, Yogyakarta: PT Pustaka Insan Madadi.
5. Thelning, K. E., 1984, “Steel and Its Heat treatment”, Second Edition, Butterworth.
6. Anrinal, 2013, “Metalugri Fisik”, Penerbit CV. Andi Offset, Yogyakarta.
7. Callister, Jr. William D. ,2010, “Materials Science And Engineering An Introduction”, 8th edition, Utah, John Wiley & Sons,inc.
8. Youtube, 2020, “Die Casting Animation”,
9. Ringkasan Rangkuman: Die Casting Pengecoran Cetak Tekan, Prinsip Kerja Contoh Produk Hot Cold Chamber Die Casting, Pengertian Prinsip Kerja Temperatur Tuang Die Casting Contoh Kekerasan Produk, Gambar Bagian Utama Mesin Die Casting, Proses Pengecoran Hot Cold Chamber Die Casting,
10. Proses Pengecoran (Casting), Logam Cor Die Casting, Bahan cetakan logam, cetakan logam, cetakan permanen Permanent Mold, Gravity die casting, High pressure die casting, Pengertian Pengecoran Cetak Die Casting, Contoh Produk Pengecoran Die Casting,
11. Peralatan Utama Mesin Die Casting, Melting Unit Pengecoran Die Casting Injection Unit Pengecoran Die Casting, Die Unit Pengecoran Die Casting, Die Unit, Jenis pengecoran Die Casting, Hot Chamber Die Casting HCDC, Contoh Produk Hot Chamber Die Casting,
12. Pengertian Hot Chamber Die Casting, Hot Chamber Die Casting, Mesin Hot Chamber Die Casting, Gambar mekanisme pengecoran metoda hot chamber die casting, Keunggulan Kelebihan Hot Chamber Die Casting, Kekurangan Kelemahan Hot Chamber Die Casting, Cold Chamber Die Casting CCDC, Cold chamber die casting,
13. Pengertian Contoh Produk Cold chamber die casting, Mesin cold chamber die casting, Gambar cold chamber die casting, Cara – Prinsip Kerja Die Casting, Cara Kerja Pengecoran Die Casting, Moveable die, fixed die,
14. Plunger, Ejector system, Pengaruh Temperatur Tuang Pada Die Casting Dan Kekerasan Produk, Pengaruh Temperatur Cetakan Pada Die Casting, Pengaruh temperature cetakan terhadap kekerasan Produk Die Casting, Temperatur tuang Die Casting,