Tag: master die

Proses pengecoran dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu: expandable mold, non expandable mold dan composite mold casting. Klasifikasi didasarkan pada bahan pembentuk, proses pembentukan, dan metode pembentukan dengan logam cair.

a). Expendable Mold

Expendable mold atau cetakan non permanen adalah cetakan yang hanya dapat digunakan satu kali. Cetakan jenis ini dibuat dari pasir, gips, keramik dan bahan semacamnya. Pengecoran cetakan pasir memberikan fleksibilitas dan kemampuan tinggi dibandingkan cetakan logam.

Metode pengecoran cetakan tidak tetap atau non permanen diantaranya adalah pengecoran cetakan pasir, investment casting dan lost foam casting.

b). Permanent Mold

Permanent mold (cetakan tetap) adalah cetakan yang dapat digunakan berulang kali pada proses penuangan logam. Cetakan jenis ini biasanya dibuat dari logam yang tahan terhadap suhu tinggi.

Logam yang dituang harus memiliki temperatur lebih rendah dari temperatur cetakan logam. Coran yang dihasilkan mempunyai dimensi yang presisi pekerjaan pemesinan lebih sedikit.

Cetakan ini dirancang sedemikian rupa sehingga produk pengecoran dapat diambil dengan mudah dan cetakan dapat digunakan untuk penuangan selanjutnya. Cetakan logam bersifat menghantarkan panas dengan baik sehingga produk pengecoran lebih padat dan minim dari cacat rongga dalam.

Metode pengecoran logam dengan cetakan tetap diantaranya adalah metode high pressure die casting, low pressure die casting, pengecoran sentrifugal dan gravity die casting,

c). Composite Mold

Composite mold adalah cetakan yang dibuat dari dua atau lebih bahan berbeda (misal: pasir, grafit, dan logam). Tujuannya adalah menggabungkan keunggulan masing masing bahan. Cetakan ini bersifat sebagian tetap dan sebagian dibuang.

Cetakan ini digunakan pada proses pengecoran untuk memperbaiki kekuatan pembentuk, mengendalikan laju pendingnan dan mengoptimalkan biaya produksi secara keseluruhan

Prinsip Kerja Teknik Pengecoran Presisi Investment Casting,

Dalam proses pengecoran presisi, pola terbuat dari bahan lilin yang dilapisi oleh bahan tahan api (lumpur keramik) untuk membentuk rongga cetak, kemudian lilin tersebut dicairkan dan dikeluarkan dari rongga cetakannya.

Pola lilin dibuat dengan menggunakan cetakan induk (master die), dengan cara menuang atau menginjeksikan lilin cair ke dalam cetakan induk tersebut.

Cairan lilin ini biasanya digunakan untuk benda yang bentuknya rumit, sulit untuk dimesin atau untuk benda yang tipis sekali (0,05 – 0,1) mm. Penuangan cara ini ekonomis untuk benda tuang yang beratnya kurang dari 3 kg.

Keuntungan Pengecoran Presisi Investment Casting,

Dapat membuat produk coran dengan tingkat kerumitan yang tinggi yang tidak dapat dibuat dengan metoda pengecoran lainnya.

Produk coran memiliki ketelitian dimensi sangat baik dengan toleransi sekitar 0.076mm

Menghasilkan permukaan produk coran yang sangat baik, sangat halus dan tanpa garis pemisah (parting line)

Lilin dapat didaur ulang untuk membuat pola baru, sehingga menghemat waktu dan biaya.

Produk coran tidak diperlukan pekerjaan pemesinan lanjut untuk benda cetak tertentu;

Dapat menggantikan proses die casting

Kelemahan Pengecoran Presisi Investment Casting,

Tahapan proses relative panjang sehingga memerlukan tenaga, waktu dan biaya yang cukup mahal;

Terbatas untuk benda cor yang relative kecil, dan umumnya kurang dari tiga kilo gram;

Banyak menemui kesulitan jika harus menggunakan inti core, (diameter lubang tidak boleh kurang dari 1,6 mm dan kedalaman tidak lebih dari 1,5 kali diameter).

Tahapan Pengecoran Presisi, Investment Casting,

Proses pengecoran logam dengan metoda investment casting melalui beberapa tahapan seperti berikut:

1). Pembuatan Pola Lilin Untuk Investment Casting

Pola lilin dibuat dengan menggunakan cetakan induk (master die). Lilin cair dituang atau diinjeksikan ke dalam cetakan induk. Setelah lilin padat, kemudian keluarkan pola lilin dari cetakan induk (master die).

Kemudian buang sisa lilin berupa jejak saluran masuk lilin yang menempel, sehingga pola lilin menjadi pola sesungguhnya.

2). Menyusun Pola Lilin Pada Saluran Vertikal Sprue

Setelah pola lilin bersih dari jejak saluran masuk sehingga menjasi seperti bentuk aslinya, selanjutnya pasang satu per satu satu pola lilin pada saluran vertical Sprue.

Setelah semua terpasang pada saluran sprue, maka akan terbentuk pohon pola lilin dan pastikan tidak ada yang longgar

3). Pelapisan Pohon Pola Lilin Dengan Lumpur Keramik, Ceramic Slurry.

Siapkan ceramic slurry (bubur ceramic, bahan tahan api) dalam tempat yang dapat menenggelamkan pohon pola lilin secara vertical dengan bagian pola pouring basin di posisi atas.

Kemudian celupkan pohon pola ke dalam lumpur keramik secara perlahan. Ulang beberapa kali hingga lapisan keramik  memcapai ketebalan yang diinginkan (sesuai desainnya).

Pastikan seluruh permukaan pohon pola lilin terlapisi oleh lumpur keramik secara merata dan biarkan sampai menjadi kering solid dan kaku.

4). Pemanasan dan  Pelelehan Pohon Pola Lilin

Cetakan dalam posisi terbalik, posisi pouring basin di bagian bawah, kemudian panaskan dalam furnace sampai semua lilin meleleh dan keluar dari dalam saluran dan rongga cetakan. Umumya temperature sekitar 100 – 110 Celcius sudah cukup untuk dapat mengeluarkan seluruh lilin dalam rongga cetakan.

Cetakan dipanaskan kembali dalam furnace pada temperatur sekitar 1000 Celcius, sehingga semua kotoran terbuang dari cetakan. Hal ini bertujuan agar logam cair dapat mengalir dan masuk ke dalam bagian- bagian yang rumit dengan mudah.

Pemanasan ini sebagai preheating, agar dinding cetakan tidak mengalami tekanan panas dan temperature logam cair tidak cepat turun.

5). Penuangan Logam Cair Ke Dalam Cetakan Investment

Siapkan logam cair yang akan digunakan pada temperature yang diinginkan. Cetakan dalam keadaan panas. Kemudian logam cair dituangkan melalui pouring basin. Pastikan logam cair masuk ke dalam rongga cetak.

Ketika logam cair yang berada dalam pouring basin tidak lagi mengalir, hentikan penuangan. dan biarkan logam membeku di dalam cetakan. dan biarkan sampai dingin.

6). Pelepasan Benda Coran Dari Cetakan.

Setalah logam cor membeku dan cetakan dingin, maka pecahkan cetakan dengan cara digetar dan lepaskan semua produk coran dari saluran vertical sprue.

Bersihkan semua produk coran dari serpihan atau kotoran yang menempel pada permukaannya.

Penggunaan Aplikasi Pengecoran Presisi Investment Casing.

Cetakan presisi dapat digunakan untuk semua jenis logam, seperti berikut:

Baja karbon, baja paduan tinggi dan rendah, baja tahan karat, paduan berbasis nikel, paduan berbasis kobalt, besi cor kelabu, tembaga berilium, besi cor grafit bulat, paduan aluminium, paduan besi cor, paduan magnesium, paduan titanium, tembaga, perunggu,

Contoh Produk Hasil Pengecoran Presisi Investment Casting,  

Beberapa contoh benda hasil cor presisidiantaranya adalah impeller, sambungan pipa, komponen mesin turbin, perhiasan, alat penguat gigi, dan sebagainya.

Jenis Bahan Keramik Untuk Cetakan Investment Casting

Slurry yang digunakan dalam pengecoran presisi merupakan campuran antara keramik, bahan pengikat (binder) dan katalis. Bahan keramik merupakan bahan utama yang memiliki peran sangat penting dalam menghasilkan cetakan yang dapat memenuhi kriteria pengecoran investment.

Contoh Bahan Keramik Cetakan Untuk Pengecoran Presisi

Bahan keramik yang secara umum banyak digunakan diantaranya adalah pasir silika, alumino-silikat, alumina, silika leburan, dan zirkonium silikat.

Pemilihan bahan keramik yang tepat dapat menghasilkan produk dengan sifat sifat yang baik seperti permukaan yang halus, dan akurasi bentuk yang tinggi.

Sifat Bahan Keramik Cetakan Untuk Investment Casting

Adapun beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan ketika memilih bahan keramik untuk cetakan Investment Casting adalah berat jenis, koefisien ekspansi linier, komposisi kimia, biaya, dan aplikasinya.

Sebagai contoh, bahan keramik biasanya memiliki beberapa ukuran partikel dengan rasio pencampuran tertentu. Dalam hal ini, distribusi ukuran, rasio serbuk halus / sedang / kasar sangat penting untuk kualitas cetakan.

Bahan Pengikat Untuk Slurry Pengecoran Investment

Binder adalah bahan utama lainnya yang ditambahkan untuk membuat campuran slurry ceramic. Fungsi utama binder adalah pengikat patikel partikel ceramic agar dapat menyatu satu dengan lainnya sehingga menjadi keras, kuat dan padat.

Untuk pengecoran presisi, bahan pengikat harus memiliki fluiditas yang baik dan cetakan yang dihaliskan harus memiliki permukaan yang baik, akurasi dan kekuatan tinggi.

Jenis Bahan Binder Pengecoran Presisi Investment Casting

Secara umum, ada tiga jenis bahan pengikat yang bisa dipilih yaitu water glass, silika gel, dan etil silikat.

Sistem Slurry Campuran Ceramic Pengecoran Investment

Slurry mengandung serbuk keramik, bahan pengikat dan katalis. Rasio di antara ketiga komponen ini penting untuk menghasilkan sistem slurry yang baik agar membentuk cetakan keramik yang baik, sehingga menghasilkan produk cor yang berkualitas baik juga.

Oleh karena itu, rasio pencampuran yang tepat di antara ketiga komponen menjadi sangat penting dalam mengontrol akurasi dan permukaan akhir coran,

Katalisator Campuran Ceramik Pengercoran Presisi Investment Casting

Katalis berfungsi mempersingkat waktu yang dibutuhkan slurry untuk menjadi gel. Jika tanpa katalis, mungkin butuh berhari-hari atau lebih lama lagi agar slurry bisa menjadi gel.

Secara umum, waktu pembentukan gel tergantung pada temperatur, komposisi pengikat, dan nilai pH. Pengaruh nilai pH lebih signifikan daripada pengaruh dua faktor lainnya.

Slurry sangat stabil ketika berada dalam lingkungan dengan pH 2. Artinya pada pH 2, slurry cenderung tetap sebagai slurry, atau sulit menjdi gel. Sehingga waktu pembentukan gel menjadi sangat lama.

Sebaliknya, slurry keramik menjadi sangat tidak stabil dan waktu pembentukan gelnya menjadi sangat singkat ketika nilai pH antara 5.0 dan 6.0. atau ketika nilai pH kurang dari 1,0.

Jadi penambahan katalis bertujuan untuk mengubah nilai pH slurry dari kisaran di mana slurry stabil ke rentang pH di mana slurry tidak stabil.

Katalis dapat berupa senyawa asam untuk mengubah keasaman slurry ke nilai pH menjadi kurang dari dua, atau senyawa alkali untuk mengubah keasaman slury menjadi sekitar pH 6.0.

Contoh Katalis Campuran Keramik Pengecoran Investment

Katalis yang umum digunakan pada pengecoran investment adalah trietanolamina. Senyawa trietanolamina memiliki kinerja yang sangat baik saat digunakan sebagai katalis slurry ceramic untuk pengecoran metoda investment.

Ciri Dan Persyaratan Cetakan Keramik Pengecoran Investment

Beberapa persyaratan utama yang harus dipenuhi oleh cetakan pengecoran investment diantarnya adalah;

1). Memiliki kekuatan yang cukup pada temperature rendah dan mampu untuk tidak menyatu dengan pola lilin.

2). Memiliki kekuatan pada temperature tinggi agar mampu menahan beban dari logam cor.

3). Tahan terhadap guncangan termal agar tidak  terjadi retak selama logam cair dituangkan.

4). Cetakan harus memiliki kestabilan kimia yang tinggi sehingga komponen individualnya tidak mudah rusak pada temperatur tinggi dalam jangka waktu yang lama.

5). Cetakan harus memiliki reaktivitas rendah terhadap logam cair agar dapat menghasilkan permukaan akhir produk yang baik..

6). Cetakan harus memiliki permeabilitas dan konduktivitas termal yang cukup agar transfer panas berjalan baik melalui dinding cetakan, sehingga logam cair bisa membeku dan menjadi dingin.

7). Ekspansi termal yang rendah untuk mencegah terjadinya perubahan dimensi pada dinding cetakan.

8). Bahan keramik harus mudah dilepas dari produk coran setelah pembekuan dan pendinginan.

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. Gambar Animasi, Akses 2020, ” Youtube: Investment Casting”,