Ada banyak material baja yang sering digunakan untuk membuat bagian-bagian mould ini, misalnya untuk pembuatan bagian-bagian cavity (rongga) maupun core (inti). Mould yang digunakan untuk membuat produk misal sering menggunakan material baja yang berkualitas tinggi, material yang tidak mudah mengalami deformasi, bisa dikeraskan, dan tidak mudah berkarat. Baja-baja yang ditemper lebih dulu digunakan untuk cavity, core atau insert, sehingga tidak akan terganggu atau rusak selama proses inject.
Apabila perlakuan serta pemeliharaan mould dilakukan secara benar dan sesuai perlakuannya maka baja-baja seperti amutit, K456 sangat cocok untuk produksi massal. Bagian cavity sering memakai beryllium copper yang direkatkan secara sentrifugal mengelilingi mandrel yang dikeraskan atau dibentuk secara electroplating. Untuk bentuk-bentuk yang sifatnya dekoratif dan detail yang sukar dalam cavity yang cukup banyak, maka cara tersebut banyak dianjurkan.
Sedangkan untuk detail cavity yang memerlukan kehalusan serta toleransi yang presisi digunakan electroplating meterial nikel. Jadi bisa dikatakan proses pengerjaan bagian cavity dan core dari sebuah injection mould merupakan pekerjaan paling pokok dan sekaligus mahal.
Desain untuk mencetak benda-benda kerja yang berupa ulir, undercut, insert, dan lubang-lubang samping telah banyak dikembangkan dengan menyita banyak waktu dan tenaga. Namun ternyata masih banyak ketidak-samaan bentuk dan ukuran produk. Jadi orang selalu mengadakan perbaikan disana-sini pada mould yang baru, sehingga akhirnya betul-betul bisa bekerja dengan baik. Artinya, orang bisa mengoptimalkan mould setelah melakukan beberapa pangalaman praktis dilapangan misalnya : ukuran minimum berapa yang baik untuk runner, sprue bush ataupun gate sehingga akan
menghasilkan aliran material yang lancar dan menghasilkan produk yang bagus tanpa cacat seperti adanya over packing, flasing.
Gambar 2-7 kostruksi injection mould
2.3.1 Penyusutan (sringking)
Sebelum kita membahas komponen-komponen dari injection moulding kita harus mengetahui terlebih dahulu tentang shrinking (penyusutan). Pada setiap pembuatan mould, perencana harus selalu memperhitungkan akan adanya penyusutan material membeku dan keluar dari rongga cetakan. Hal ini terjadi karena adanya perubahan fase dari material cair menjadi padat, pasti akan mengalami perubahan volume. Jadi jika dibandingkan dengan ukuran pada mould, maka ukuran pruduknya akan berbeda, yaitu ukuran luar benda kerja akan lebih kecil dibanding ukuran rongga cavitynya. Demikian pula ukuran lubang yang harus ada pada benda akan lebih kecil dibandingkan ukuran dari core atau intinya. Misal kita mempunyai rongga mould dengan ukuran 100x50x5mm maka produk yang dihasilkan mempunyai ukuran 98,4x49,2x4,92 mm. maka bisa ditarik kesimpulan bahwa material mengalami penyusutan (srinking) sebesar 1,6mm/100mm. biasanya penyusutan material ini dinyakan dalam prosen, misalnya pada contoh ini material shrinkage = 1,6%.
Jadi dirumuskan : shrinkage = ∆L/L (%)
Arah penyusutan material adalah menuju sebuah titik referensi didalam benda kerja. Artinya tidak boleh mengambil yang ada didalam benda kerja. Untuk mengamati arah penyusutan itu lebih jelas, kita perhatikan dua gambar ilustrasi dibawah ini.
Gambar a menunjukan tafsiran arah penyusutan yang keliru, karena pada kenyataannya hasil dari lubang pada benda kerja bukannya menjadi tambah besar seperti gambar, tetapi menjadi lebih kecil. Jadi referensi pengamatan bukannya merupakan sebuah garis atau bidang didalam benda kerja tersebut.
Gambar b menunjukan arah tafsiran yang benar, yaitu bahwa semua titik yang ada pada benda kerja akan menuju titik refernsi P. jadi hasil lubang pada benda kerja lebih keci kearah titik p.
Pandangan tentang besarnya serta arah penyusutan/sringking seperti ini perlu diyakini dan dipahami benar oleh para konstruktor, agar dalam menentukan ukuran cavity maupun core dari mould yang direncanakan bisa tepat. Biasanya orang akan menghitung besarnya ukuran cavity maupun core
dengan cara mengalikan ukuran pada suatu produk (benda kerja) dengan suatu factor yang sudah ditetapkan, jika besarnya sringkage dari suatu material plastic diketahui , yaitu dengan cara melihat table shrinkage.
Faktor shrinkage: f = (1 + ∆l)
Contoh : dari table/ daftar sringkage untuk metrial PS (polystyrene/polystyrol) = 0,4-0,6 % maka perhitungan factor yang benar adalah f = (1+0.5%)=1,005%
Namun pada mould yang mempunyai bentuk yang tidak sederhana, ukuran-ukuran yang ekstrim misalnya panjang tipis, atau mempunyai banyak perbedaan ketebalan dengan adanya bulatan/tonjolan untuk tempat ulir, maka penentuan faktor ini menjadi lebih sukar. Pada kasus semacam ini kita akan mengenal istilah penyusutan kearah memanjang maupun melintang (longitudinal dan transversal shrinkage) terhadap benda kerjanya, sehingga perhitungan menjadi semakin kompleks. Kadang-kadang bahkan sering terjadi hal-hal yang tidak bisa diprekdisikan lebih dulu, misalnya suatu bentuk yang simetris namun kenyataannya menghasilkan penyusutan yang berbeda. Setelah diamati lebih teliti ternyata pebedaan penyusutan ini disebabkan oleh kurang sempurnanya pendinginan mould (cooling)
Faktor lain yang bisa mempengaruhi besarnya penyusutan adalah : 1. Jumlah dan penempatan gate
2. Ada tidaknya rip penguat pada benda kerja
3. Besarnya tekanan injeksi dan tekanan penahan injeksi 4. Penguat pada material yang biasanya dari bahan glasfiber
Maka untuk benda-benda kerja yang mempunyai tuntutan kestabilan bentuk serta harus berpasangan (matching) dengan benda lain, sebaiknya dipilih bahan yang dalam daftar material mempunyai harga shrinkage yang kecil, sehingga perubahan ukuran tidak terlalu besar.
Dari uraian diatas kita bisa simpulkan bahwa untuk merencanakan mould yang baik tentu saja dibutuhkan pengalaman yang banyak, mengingat bahwa hanya dalam perhitungan srinkege saja kita harus memperhatikan banyak hal seperti diatas.
2.3.2 Sprue, Runner dan Gate
Material plastik yang dipanaskan dalam silinder injeksi akan disemprotkan keluar melalui nozzle dan masuk kedalam mould melalui lubang konus yang disebut sprue bush. Lubang konus ini dipoles halus, bagian diameter taper yang kecil berada dekat nozzle, sedang diameter yang besar ada dibagian mouldnya.
Sprue adalah material plastic yang menghubungkan benda kerja dengan nozzle (merupakan sarana / jalan sampainya material kedalam cavity menjadi produk yang diinginkan), yang bentuknya taper karena dikeluarkan dari sprue bush. Jadi bukan merupakan dari produknya, karena akan dibuang. Setiap selesai injeksi, sisa material yang semula merupakan jalan menuju lubang cavity harus dikeluarkan dari rongganya, agar jalan yang ada segera siap dilalui material baru untuk proses selanjutnya. Bentuk sprue yang taper atau konus ini dimaksudkan untuk mempermudah keluarnya sisa material dari sprue bush, bahkan sering dilengkapi dengan sprue lock pin, yaitu ejector pin yang pada bagian ujungnya dibentuk sedemikian rupa sehingga memungkinkan bagian sprue yang sudah beku/keras tercabut keluar dari sprue bush.
Runner adalah bagian pembagi yang berupa kanal, bentuknya sering mempunyai banyak cabang yang menghubungkan sprue dengan gate yang menuju kemasing-masing rongga/cavity mould, terutama untuk mould dengan
banyak cavity. Bentuk penampang runner yang baik adalah bulat/lingkaran, karena memiliki gesekan permukaan yang kecil. Namun karena untuk membuat bentuk setengah lingkaran pada mesing-masing belahan mould yang nantinya membentuk lingkaran penuh kalau mould ditutup memerlukan ketelitian pengerjaan, maka dibentuk bentuk kompromis yaitu trapezium atau sirkular yang dikerjakan pada salah satu sisi/blok dari mould. Untuk bentuk runner yang panjang dan bercabang-cabang, juga diperlukan runner lock pin dan ejector pin yang dipasang dibawahnya, sehingga bisa mengeluarkan runner dari kanalnya. Pada mould dengan jumlah cavity yang banyak, sering diperlukan perhitungan yang baik agar lebih bisa meyakinkan terjadinya keseragaman bentuk disetiap cavity.
Gate adalah bagian yang langsung berhubungan dengan bagian benda kerja, tempat mulainya penyemprotan/injeksi atau masuknya kedalam cavity (benda kerja). Orang biasanya menempatkan gate sedekat mungkin pada permukaan benda kerja, dan sepraktis mungkin untuk bisa dengan mudah dipisahkan terhadap benda kerja.
2.3.3 Ejector dan Venting
Untuk mengeluarkan produk hasil dari cetakan dari dalam rongga mould/cavity, maka diperlukan alat pendorong yang sering kita sebut ejector. Adapapun bentuk yang paling mudah dan murah adalah silindris atau bulat menyerupai pin, sehingga dikenal dengan ejector pin. Bentuk lainnya bisa sleve, squere plate,stripper plate ataupun stripper disk. Biasanya bentuknya disesuaikan dengan bentuk produk yang dibuat. Proses pengeluaran produk dari cavity ini disebut injection.
Adapun yang disebut dengan venting (Entluftung) adalah memberi jalan keluarnya udara yang dimampatkan karena desakan material plastic yang ditekan mengisi rongga mould ( cavity ). Pada kontruksi mould dengan tingkat kepresisian yang tinggi, memungkinkan udara yang semula ada pada rongga mould tidak bisa keluar dengan mudah saat plastic mulai mengisi ruangan, sehingga udara terjebak didalamnya. Hal ini akan menimbulkan panas yang tinggi dan akan membakar material plastik sehingga menyebabkan terjadinya cacat pada produk yang dihasilkan, sehingga tidak seperti yang kita inginkan.
Untuk mengatasi hal ini, maka orang biasanya akan membuat air venting (saluran keluar udara) sebaik-baiknya. Bentuk biasa berupa alur yang berada didekat cavity. Kedalaman air venting ini kira-kira 0,05 mm dan lebarnya sekitar 3 mm dan ditempatkan pada pojok cavity dari salah satu parting lain, yang diperkirakan merupakan tempat terjebaknya udara oleh material plastik.
Disarankan ditempat-tempat dimana ada kemungkinan terkajadinya udara yang terjebak (trapped air), disitu ditempatkan ejector pin, yang memungkinkan udara lari atau lewat melalui sekeliling lubang ejector. Atau kita bisa memilih menempatkan posisi gate yang sesuai, sehingga aliran material bisa sempurna, tidak menimbulkan jebakan udara dalam cavity, misalnya dengan menghindari dua tempat gate.
Satu hal yang perlu dan harus dperhatikan oleh mould designer adalah bahwa dalam merencanakan sebuah mould, harus pula dipikirkan agar nantinya dalam proses injeksi mould bisa bekerja dengan sebaik-baiknya. Artinya hasil benda bisa jadi dengan baik sesuai tuntutan bentuk dan ukurannya, dan saat mengeluarkannya juga tanpa hambatan. Jadi ejector sudah dibuka, benda kerja harus menempel pada belahan mould yang ada
ejectornya, sehingga nantinya ada sarana untuk mengeluarkannya dari rongga cavity. Apabila sampai terjadi benda hasil injeksi justru melekat pada belahan mould yang tidak ada ejectornya, tentu akan merepotkan operator mesin karena membutuhkan tambahan waktu untuk melepaskan dari mould. Bahkan apabila tidak cukup berhati-hati mungkin malahan bisa merusakkan cavity, dimana hal ini betul-betul tidak kita inginkan.
2.3.4 Locating ring, Guide bush dan Guide pin
Pada setiap design injection mould yang baik pasti mempunyai bagian-bagian, yang disebut locating ring, guide bush dan guide pin, karena mereka adalah merupakan bagian-bagian yang mempunyai fungsi penting dalam penggunaan mould atau proses moulding yang optimal.
Locating ring dipasang melekat pada top clamping plate, berfungsi untuk menempatkan posisi lubang sprue bush supaya tepat pada lubang nozzle (sentries pada saat injection), agar penyemprotan material plastik bisa baik tidak keluar kemana-mana, karena lubang pada sprue bush relative kecil. Besarnya diameter locating ring ini harus disesuaikan dengan lubang pada fixed platen dari mesin injeksi, biasanya tergantung besarnya kapasitas mesin.
Guide bush dan guide pin, biasanya terpasang masing-masing pada kedua belahan mould, yaitu bagian sisi cavity dan sisi core. Mereka selalu bekerja berpasangan untuk memandu gerakan kedua mould itu, agar bisa selalu tepat pada saat menuju mould, sehingga posisi sesuai dengan yang dikehendaki. Maksudnya adalah untuk membuat produk yang baik, misalnya pada parting linenya rapi, tidak kelihatan tergeser atau kurang sentries, ketebalan dinding produk yang sama dsb.
Jumlah pasangan guide bush dan guide pin pada setiap mould biasanya adalah 4. sedangkan besarnya ukuran diameter dan panjangnya disesuaikan dengan besarnya mould yang dipakai. Umumnya ukuran diameter berkisar antara 15-50 mm. adapun penempatan guide bush pada belahan mould bagian atas (sprue side) dan guide pin pada belahan bawah (ejector side) atau sebaliknya, bukanlah suatu keharusan, melainkan hanya tergantung dari kondisi dan situasi dari kontruksi yang akan di buat sesuai tuntutan produk atau benda kerja. Karena tugasnya yang selalu bergesekan dalam frekuensi yang besar, maka material dari guide bush dan guide pin harus dikeraskan. Biasanya dipakai baja amutit yang dikeraskan sampai 60-62 Hrc, dan sesuai yang digunakan pada H7-h6 atau H7-g6 dengan tingkat kehalusan finishing gerinda.
2.3.5 Clamping plate, Ejector plate dan Spacer block
Untuk bisa memasang mould pada mesin injeksi maka mould selalu dilengkapi dengan sepasang clamping plate dibagian atas bawah mould (sprue side dan ejector side). Apabila pamasangan pada mesin menggunakan klem, besarnya klemping plate dtambah secukupnya dikedua sisinya, agar punya bidang untuk mencekam/memegang. Bisa juga diberi lubang yang sesuai dengan besarnya ulir yang disediakan oleh mesin untuk mengikatnya. Tebalnya dari clamping inipun harus mencukupi, supaya ketegaran mould tetap terjaga, sehingga mould bisa bekerja dengan optimal.
Setiap mould harus bisa melepaskan produk hasil cetakannya dengan baik,agar bisa menjamin kelancaran produksi. Untuk itu diperlukan ejector yang berfungsi mendorong keluar hasil cetakan dari dalam rongga/cavity mould. Jumlah dan jenis ejector yang dibutuhkan oleh setiap mould tergantung dari produk yang dihasilkan. Mereka akan bekerja mendorong
secara bersamaan, agar hasil cetakan bisa sempurna. Untuk menyatukan gerakan ejector ini diperlukan ejector plate yang biasanya terdiri dari dua pelat, yaitu yang disebut dengan “ejector holder plate dan ejector back plate”.
Gerakan majunya ejector ini dibatasi secukupnya dengan memberikan ruangan (spasi) yang diberikan oleh tingginya spacer block, yang dipasang diantara antara support plate (cavity plate) dengan bottom clamping plate.
Setelah bekerja mendorong produk keluar dari rongga/cavity (bergerak maju), maka ejector plate ini harus segera kembali ke posisi awalnya. Maksudnya adalah supaya ejector yang ada pada mould kembali siap untuk proses berikutnya, untuk menghindari kerusakan/cacat pada produknya. Untuk itu ejector plate dilengkapi dengan return pin yang bekerja mendorong kembali ejector plate keposisi semula, yaitu dengan cara menabrakkan bagian mould standart bagian belahan atas (sprue side), bersamaan dengan saat menutupnya mould (yang siap untuk proses selanjutnya).
Namun kadang-kadang hanya dengan return pin saja tidak cukup, apabila gerakan mundurnya ini dituntut harus cepat dan tidak boleh terlambat, maka kontruksinya bisa juga ditambah dengan penempatan beberapa pegas didepan ejector plate. Hal ini terjadi pada pada kontruksi yang menggunakan slider, yaitu bagian mould yang harus bergerak menyamping atau melintang untuk membentuk lubang yang tegak lurus terhadap sumbu mould atau mesin. Karena adanya slider yang kadang-kadang dilengkapi pin-pin yang panjang, sehingga bisa bertabrakan dengan ejector yang kebetulan ditempatkan persis dibawah slider.
Selain itu karena ejector plate membawa banyak ejector yang kadang-kadang ukurannya relative kecil, maka untuk menjaga gerakannya baik dan
terarah perlu dilengkapi dengan pemasangan guide bush dan guide pin. Bahkan sering menggunakan bush yang memakai roller sehingga gerakannya sangat licin.