Pengecoran (pengerjaan logam)
Dalam pengerjaan logam, pengecoran
melibatkan penuangan logam cair ke dalam cetakan, yang berisi rongga berlubang dari bentuk yang diinginkan, dan kemudian memungkinkan untuk mendinginkan dan mengeras. Bagian yang dipadatkan juga dikenal sebagai pengecoran, yang dikeluarkan atau pecah dari cetakan untuk melengkapi proses. Pengecoran yang paling sering digunakan untuk membuat bentuk kompleks yang akan sulit atau tidak ekonomis untuk membuat dengan metode lainnya.
Proses Pengecoran telah dikenal selama ribuan tahun, dan banyak digunakan untuk patung, terutama pada perunggu, perhiasan di logam mulia, senjata, dan peralatan.
Teknik tradisional termasuk pengecoran lost-wax, pengecoran cetakan plester dan pengecoran pasir. Proses pengecoran modern dibagi menjadi dua kategori utama: pengecoran dibuang (expendable) dan pengecoran non-dibuang (non-expendable). Hal ini lebih lanjut dipecah oleh bahan cetakan, seperti pasir atau logam, dan metode penuangan, seperti gravitasi, vakum, atau tekanan rendah.
Isi
1 Pengecoran cetakan Buang (Expendable mold casting )
o 1.1 Pengecoran Pasir (Sand casting)
o 1.2 Pengecoran cetakan Plaster (Plaster mold casting)
o 1.3 Pengecoran Tempurung (Shell molding)
o 1.4 Pengecoran Keliling (Investment casting)
o 1.5 Pengecoran limbah Plaster (Waste molding of plaster)
o 1.6 Pengecoran Pola Penguapan (Evaporative-pattern casting)
1.6.1 Pengecoran Penghilangan Busa (Lost-foam casting)
2 Pengecoran cetakan Non-Buang (Non-expendable mold casting)
o 2.1 Pengecoran cetakan Permanen (Permanent mold casting)
o 2.2 Pengecoran Mati (Die casting)
o 2.3 Pengecoran logam Semi Padat (Semi-solid metal casting)
o 2.4 Pengecoran Sentripugal (Centrifugal casting)
o 2.5 Pengecoran Berlanjut (Continuous casting)
3 Terminologi
4 Teori
o 4.1 Kurva Pendinginan (Cooling curves)
o 4.2 Hukum Chvorinov (Chvorinov`s rule)
o 4.3 Sistem Gerbang (The gating system)
o 4.4 Penyusutan (Shrinkage)
4.4.1 Penyusutan Solidifikasi (Solidification shrinkage)
4.4.2 Riser dan alat bantu Riser (Risers and riser aids)
4.4.3 Penyusutan Patternmaker (Patternmaker's shrink)
o 4.5 Rongga Cetakan (Mold cavity)
o 4.6 Pengisian (Filling)
4.6.1 Pengisian Miring (Tilt filling)
o 4.7 Struktur Mikro (Macrostructure)
o 4.8 Pemeriksaan (Inspection)
4.8.1 cacat (Defects)
5 Simulasi Proses Pengecoran (Casting Process Simulation)
6 Lihat juga
7 Referensi
o 7.1 Catatan
o 7.2 Bibliografi
1. Pengecoran cetakan Buang
Pengecoran cetakan buang adalah klasifikasi generik yang mencakup pasir, plastik, tempurung, plester, dan cetakan tanam (teknik lost-wax). Metode pengecoran cetakan melibatkan penggunaan sementara, cetakan non-reusable.
1.1 Pengecoran Pasir
Pengecoran pasir adalah salah satu jenis yang paling populer dan paling sederhana dari pengecoran yang telah digunakan selama berabad-abad. Pengecoran pasir memungkinkan untuk jumblah yang lebih kecil harus dibuat dibandingkan dengan pengecoran cetakan permanen dan dengan biaya yang sangat wajar. Tidak hanya metode ini memungkinkan produsen untuk menciptakan produk dengan biaya rendah, tetapi ada manfaat lain untuk pengecoran pasir, seperti operasi ukuran yang sangat kecil. Dari cetakan yang cocok di telapak tanganmu pada ranjang kereta api (satu pengecoran dapat membuat seluruh ranjang untuk satu gerbong kereta api), semuanya dapat dilakukan dengan pengecoran pasir. Pengecoran pasir juga memungkinkan sebagian besar logam untuk di tempa tergantung pada jenis pasir yang digunakan untuk cetakan.
Pengecoran pasir membutuhkan waktu per hari untuk produksi pada tingkat output tinggi (1-20 lembar / jam-cetakan) dan tak tertandingi untuk besar-bagian produksi. Pasir Hijau (basah) hampir tidak ada batas berat bagian, sedangkan pasir kering memiliki massa batas bagian praktis dari 2,300-2,700 kg (5,100-6,000 lb). Berat bagian Minimum berkisar 0,075-0,1 kg (0,17-0,22 lb). Pasir di ikat bersama-sama menggunakan tanah liat, pengikat kimia, atau minyak polimerisasi (seperti oli motor). Pasir dapat didaur ulang berkali-kali dalam pengoperasian tinggi dan membutuhkan sedikit pemeliharaan.
1.2 Pengecoran cetakan Plaster
Pengecoran plester mirip dengan pengecoran pasir kecuali campuran adonan gips digantikan dengan pasir sebagai bahan cetakan. Umumnya, bentuk memakan waktu kurang dari seminggu untuk mempersiapkan, setelah itu tingkat produksi 1-10 unit / jam • cetakan dicapai, dengan item besar seperti 45 kg (99 lb) dan sekecil 30 g (1 ons) dengan permukaan akhir yang sangat baik dan toleransi dekat. Pengecoran plester merupakan alternatif murah untuk proses pencetakan lainnya untuk bagian kompleks karena biaya plester rendah dan kemampuannya untuk menghasilkan coran dekat bentuk bersih. Kerugian terbesar adalah bahwa hal itu hanya dapat digunakan dengan titik leleh rendah material non-ferrous, seperti aluminium, tembaga, magnesium, dan seng.
1.3 Pengocoran Tempurung
Pengecoran Tempurung mirip dengan pengecoran pasir, tetapi rongga cetakan dibentuk oleh pengerasan "tempurung" pasir bukan termos berisi pasir. Pasir yang digunakan adalah pasir halus dari pasir pengecoran dan dicampur dengan resin sehingga dapat dipanaskan oleh pola dan mengeras menjadi sebuah tempurung di sekitar pola. Karena resin dan pasir halus, memberikan beberapa permukaan akhir yang halus. Proses ini mudah, otomatis, dan lebih tepat daripada pengecoran pasir. Logam biasa yang di cor termasuk besi cor, aluminium, magnesium, dan paduan tembaga. Proses ini sangat ideal untuk item kompleks yang kecil menengah.
1.4 Pengecoran Keliling (Investment Casting)
Sebuah katup penutup Pengecoran-Keliling
Pengecoran Keliling (dikenal sebagai pengecoran lost-wax dalam seni) adalah sebuah proses yang telah dipraktekkan selama ribuan tahun, dengan proses lost-wax menjadi salah satu logam tertua yang dikenal teknik pembentukan. Dari 5000 tahun yang lalu, ketika lebah membentuk pola, untuk hari ini adalah wax teknologi tinggi, bahan tahan api dan paduan
spesialis, coran menjamin komponen berkualitas tinggi diproduksi dengan manfaat utama dari akurasi, fleksibilitas keterulangan, dan integritas.
Pengecoran investasi namanya berasal dari kenyataan bahwa pola diinvestasikan, atau dikelilingi, dengan bahan tahan api. Pola lilin memerlukan perawatan yang ekstrim karena mereka tidak cukup kuat untuk menahan gaya yang ditemui selama pembuatan cetakan. Salah satu keuntungan dari investasi casting adalah bahwa lilin dapat digunakan kembali.
Proses ini cocok untuk produksi berulang dari komponen bentuk bersih dari berbagai logam yang berbeda dan paduan kinerja tinggi. Meskipun umumnya digunakan untuk coran kecil, proses ini telah digunakan untuk menghasilkan rangka pesawat pintu lengkap, dengan coran baja hingga 300 kg dan coran aluminium hingga 30 kg. Dibandingkan dengan proses pengecoran lain seperti pengecoran mati atau pengecoran pasir, ini bisa menjadi proses yang mahal, namun komponen yang dapat diproduksi menggunakan casting investasi dapat menggabungkan kontur yang rumit, dan dalam kebanyakan kasus komponen dicor langsung sampai ke bentuk bersih, sehingga memerlukan sedikit pengerjaan ulang atau pengerjaan ulang tidak sekaligus di cor.
1.5 Pengecoran limbah Plaster
Sebuah plester tahan lama menengah sering digunakan sebagai tahap menuju produksi patung perunggu atau sebagai panduan awal untuk menciptakan sebuah batu berukir. Dengan selesainya plester, pekerjaan lebih tahan lama (jika disimpan dalam ruangan) daripada aslinya tanah liat yang harus tetap lembab untuk menghindari retak. Dengan biaya rendah plester di tangan, karya mahal pengecoran perunggu atau ukiran batu dapat ditangguhkan sampai pelindung ditemukan, dan sebagai pekerjaan tersebut dianggap sebagai proses teknis, bukan artistik, bahkan dapat ditangguhkan sampai seumur hidup seniman.
Dalam cetakan limbah sebuah cetakan sederhana dan tipis plester, diperkuat oleh serat sisal atau karung goni, di atas coran campuran tanah liat asli. Ketika kering, ia kemudian dikeluarkan dari tanah liat basah, sengaja dihancurkan rincian halus dalam saat memotong tanah liat, tapi yang sekarang diambil dalam cetakan. Cetakan kemudian dapat setiap saat (tapi hanya sekali) dapat digunakan untuk mencor gambar plester positif, identik dengan tanah liat asli. Permukaan plester ini mungkin lebih halus dan dapat dicat dan di wax menyerupai casting perunggu akhir.
1.6 Pengecoran Pola Penguapan
Ini adalah golongan proses pengecoran yang menggunakan bahan pola yang menguap selama penuangan, yang berarti tidak perlu untuk menghapus material pola dari cetakan sebelum pengecoran. Dua proses utama adalah pengecoran busa-hilang dan pengecoran cetakan-penuh.
1.6.1 Pengecoran Busa-Hilang
Pengecoran busa-hilang adalah jenis proses pengecoran pola-evaporatif yang mirip dengan pengecoran investasi kecuali busa digunakan untuk pola bukan lilin. Proses ini mengambil keuntungan dari titik didih rendah busa untuk menyederhanakan proses pengecoran investasi dengan menghilangkan kebutuhan untuk mencairkan lilin keluar dari cetakan.
1.6.2 Pengecoran cetakan-penuh
Pengecoran cetakan-penuh adalah proses pengecoran pola-evaporatif yang merupakan kombinasi dari pengecoran pasir dan pengecoran busa-hilang. Ini menggunakan pola perluasan busa polystyrene yang kemudian dikelilingi oleh pasir, seperti pengecoran pasir. Logam tersebut kemudian dituangkan langsung ke dalam cetakan, busa menguap bila tersentuh.
2. Pengecoran Cetakan Non-Buang
Proses pencetakan Permanen
Cetakan pengecoran non-dibuang berbeda dari proses dibuang disini cetakan tidak perlu dirombak setelah setiap siklus produksi. Teknik ini meliputi setidaknya empat metode yang berbeda: pengecoran permanen, mati, sentrifugal, dan berkesinambungan. Bentuk casting juga menghasilkan pengulangan peningkatan di bagian produksi dan memberikan hasil Dekat ke Bentuk Bersih.
2.1 Pengecoran Cetakan Permanen
Pengecoran cetakan permanen adalah proses pengecoran logam yang menggunakan cetakan yang dapat digunakan kembali ("cetakan permanen"), biasanya terbuat dari logam. Proses yang paling umum menggunakan gravitasi untuk mengisi cetakan, namun tekanan gas atau vakum juga digunakan. Sebuah variasi pada proses pengecoran gravitasi umum, yang disebut pengecoran lumpur, menghasilkan coran berongga. Logam pengecoran umum adalah aluminium, magnesium, dan paduan tembaga. Bahan lain termasuk timah, seng, timah dan paduan dan besi dan baja juga di cor dalam cetakan grafit. Cetakan permanen, sementara
yang berlangsung lebih dari satu pengecoran masih memiliki tahan simpan yang terbatas sebelum dipakai keluar.
2.2 Pengecoran Mati
proses pengecoran mati adalah gaya lelehan logam di bawah tekanan tinggi ke dalam rongga cetakan (dengan proses pemesinan mati). Coran Sebagian mati yang terbuat dari logam nonferrous, khususnya seng, tembaga, dan paduan berbasis aluminium, namun ferrous metal casting mati mungkin terjadi. Metode pengecoran mati sangat cocok untuk aplikasi di mana banyak bagian kecil ke bagian menengah diperlukan dengan detail yang baik, kualitas permukaan halus dan konsistensi dimensi.
2.3 Pengecoran Logam Semi-Solid (SSM)
pengecoran Semi-padat logam (SSM) adalah modifikasi proses pengecoran mati yang mengurangi atau menghilangkan residu porositas yang hadir dalam coran mati sebagian. Daripada menggunakan logam cair sebagai bahan guna, SSM pengecoran menggunakan bahan guna dengan viskositas tinggi yang sebagian padat dan sebagian cair. Sebuah mesin pengecoran mati dimodifikasi digunakan untuk menyuntikkan bubur semi-padat ke dalam re-useable pada baja pengerasan mati. Viskositas tinggi dari logam semi-padat, bersama dengan penggunaan kondisi mengontrol pengisian cetakan, memastikan bahwa logam semi-padat akan mengisi cetakan dengan cara non-turbulen sehingga bahaya porositas dapat dihilangkan dasarnya.
Digunakan secara komersial terutama untuk paduan aluminium dan magnesium, coran SSM dapat di beri perlakukan panas dengan suhu T4, T5 atau T6. Kombinasi perlakuan panas, tingkat pendinginan yang cepat (dari menggunakan cetakan baja berlapis) dan porositas minimal menyediakan kombinasi yang sangat baik dari kekuatan dan keuletan. Keuntungan lain dari pengecoran SSM mencakup kemampuan untuk memproduksi bagian yang berbentuk kompleks bentuk bersih, tekanan padat, toleransi dimensi yang tinggi dan kemampuan untuk mencor dinding tipis.
2.4 Pengecoran Sentripugal
Dalam proses ini logam cair dituangkan dalam cetakan dan dibiarkan solid sementara cetakan berputar. Logam dituang ke pusat cetakan pada poros rotasi. Karena gaya sentrifugal logam cair dibuang keluar menuju bagian periferal.
Pengecoran sentrifugal baik gravitasi-dan tekanan-independen karena menciptakan porsi gaya sendiri menggunakan cetakan pasir bersifat sementara dibuat di ruang berputar sampai dengan 900 N.
waktu tempuh bervariasi dengan aplikasi tersebut. Izin proses Semi-dan sentrifugal-pas 30-50 buah / jam-cetakan yang akan diproduksi, dengan batas praktis untuk sekumpulan pemrosesan sekitar 9000 kg massa total dengan batas per-item khas 2,3-4,5 kg.
Dalam industri, pengecoran sentrifugal roda kereta api merupakan aplikasi awal dari metode yang dikembangkan oleh perusahaan industri Jerman Krupp dan kemampuan ini memungkinkan pesatnya pertumbuhan perusahaan.
Karya seni kecil seperti perhiasan sering dicetak oleh metode ini menggunakan proses lilin hilang, sebagai gaya memungkinkan logam cair yang agak kental mengalir melalui bagian-bagian yang sangat kecil dan masuk ke rincian halus seperti daun dan kelopak. Efek ini mirip dengan manfaat dari casting vakum, juga diterapkan untuk pengecoran perhiasan.
2.5 Pengecoran Berlanjut
Continuous casting is a refinement of the casting process for the continuous, high-volume production of metal sections with a constant cross-section. Molten metal is poured into an open-ended, water-cooled copper mold, which allows a 'skin' of solid metal to form over the still-liquid centre. The strand, as it is now called, is withdrawn from the mold and passed into a chamber of rollers and water sprays; the rollers support the thin skin of the strand while the sprays remove heat from the strand, gradually solidifying the strand from the outside in. After solidification, predetermined lengths of the strand are cut off by either mechanical shears or traveling oxyacetylene torches and transferred to further forming processes, or to a stockpile. Cast sizes can range from strip (a few millimeters thick by about five meters wide) to billets (90 to 160 mm square) to slabs (1.25 m wide by 230 mm thick). Sometimes, the strand may undergo an initial hot rolling process before being cut.
Continuous casting is used due to the lower costs associated with continuous production of a standard product, and also increased quality of the final product. Metals such as steel, copper and aluminum are continuously cast, with steel being the metal with the greatest tonnages cast using this method.
Pengecoran berlanjut merupakan penyempurnaan dari proses pengecoran untuk berkelanjutan, produksi volume tinggi beberapa bagian logam dengan penampang melintang konstan. Lelehan logam dituangkan ke bagian-akhir, cetakan pendingin air tembaga, yang memungkinkan 'kulit' dari logam padat untuk membentuk pusat atas masih cair. Rantai
tersebut, seperti yang sekarang disebut, ditarik dari cetakan dan masuk ke ruang rol dan semprotan air, rol membuat kulit tipis untaian sedangkan semprotan membuang panas dari untaian, secara bertahap memperkuat untaian dari masuk hingga keluar. Setelah pemadatan, panjang ditentukan dari untaian yang dipotong oleh, baik gunting mekanis atau obor asetilen keliling dan ditransfer ke proses pembentukan lanjut, atau untuk stok timbunan. Ukuran Cast dapat berkisar dari landasan (beberapa milimeter tebal sekitar lima meter) untuk billet (90-160 mm persegi) untuk lembaran (1,25 m lebar 230 mm). Kadang-kadang, untaian dapat menjalani proses bergulir panas awal sebelum dipotong. Pengecoran berlanjut digunakan karena biaya yang berhubungan dengan produksi terus menerus dari produk standar, dan kualitas juga meningkat dari produk akhir. Logam seperti baja, tembaga dan aluminium akan terus menerus di cor, dengan baja menjadi logam dengan ton yang terbesar di cor menggunakan metode ini.
