Alumunium casting merupakan
suatu cara ( metode ) pembuatan paduan logam alumunium dengan menggunakan
cetakan ( die casting atau sand casting ) dengan cara melebur paduan
logam yang kemudian dituang didalam suatu cetakan sehingga mengalami
pendinginan ( solidification ) didalam cetakan. Alumunium dipilih sebagai bahan
dasar casting karena memiliki beberapa sifat yaitu :
1. Alumunium merupakan unsur
dengan massa jenis yang rendah ( 2.7 g/cm3) sehingga dapat menghasilkan paduan
yang ringan
2. Temperatur leburnya rendah
( 660 .32 derajat celcius ) sehingga dapat meminimalkan energi pemanasan
3. Flowabilitynya baik,
kemampuan mengisi rongga – rongga cetakan baik
dll
Cetakan ( dies ) yang
dipergunakan pada alumunium casting dapat dibagi dua macam :
a) Sand casting ( cetakan
pasir )
b). Die casting ( cetakan
logam )
A) Cetakan pasir (
sand casting )
Cetakan
yang terbuat dari pasir, biasanya ada yang terbuat dari pasir kering (
dry sand ) maupun green sand atau pasir basah. Ketiganya memiliki komposisi
campuran yang berbeda- beda.
Kelebihan : dapat digunakan
berulang kali ( reusable ), murah, dll
Kekurangaan : permukaan kurang
baik ( kasar ), porosita
Cetakan pasir memiliki
beberapa bagian, yaitu :
1. Sprue
Sprue
adalah bagian yang pertama kali untuk mengalirkan logam cair kedalam cetakan.
Bentuk dari sprue biasanya berbentuk kerucut, karena untuk menghindari adanya
turbulensi didalam cetakan. Turbulensi ini harus dihindari karena gas – gas
akan terperangkap didalam cetakan sehingga akan menyebabkan porositas.
2. Runner
Merupakan
bagian yang berfungsi mengalirkan aliran logam dari sprue ke dalam cetakan (
mold ) atau core ( inti cetakan ). Bentuk gate biasanya silinder dengan
diameter tertentu.
3. Riser
Merupakan
bagian yang berfungsi untuk membuang gas gas yang terjebak didalam cetakan
sehingga akan bebas dari porosity.
4. Gate
Merupakan bagian yang
menghubungkan riser dan core ( inti )
Note :
Vent
: merupakan tempat untuk
mengeluarkan gas panas
Parting Line
: garis
dimana bagian atas dan bawah dari katup cetakan pasir bertemu
Gating
sistem : adalah bagian dimana leburan logam masuk
kedalam cetakan. Gating sistem meliputi : Cup , sprue, runner dan gate.
Cope
: merupakan
bagian atas dari cetakan pasir ( sad mold )
Drag
:bagian bawah dari cetakan pasir
Flask
: kotak yang terbuat dari
logam atau kayu yang mengandung atau dilapisi pasir ( sand )
Sand
casting product ( cylinder head )
2. Cetakan logam ( die casting )
Cetakan logterbagi menjadi beberapa
macam, yaitu :
a) Gravity casting
Teknik
pengecoran dengan menggunakan gaya gravitasi untuk mengalirkan aliran logam
kedalam cetakan. Teknik ini cocok untu produksi massal ( mass production )
Figure 3. Schematic view of the
components of a casting mould (gravity die casting).
b). High Pressure Die casting
Logam
cair ( hot metal ) diinjeksikan dengan kecepatan dan pressure yang tinggi
kedalam cetakan ( mould casting ). Pada saat logam cair mengalami proses
pendinginan didalam cetakan, moving die bergerak sedangkan fixed die diam
sehingga produk dapat dikeluarkan.
Figure 4. Schematic view of a high
pressure die casting machine
meskipun
machine ini cocok untuk mass production dan menghasilkan permukaan yang baik
tetapi harga die ini sangatlah mahal sehingga tidak cocok untuk produksi skala
kecil.
c. Low Pressure Die casting
Logam
cair diinjeksikan dengan menggunakan pressure yang rendah ( 2 – 15 psi ). Pada
bagian bawah terdapat holding furnace ( crusibel ) tempat menyimpan logam cair
yang dicor. Teknik ini cocok untuk produk – produk yang simetris, misal ( velg
mobil atau motor ).
Figure 5. Schematic view of a low
pressure die casting machine.
d) Vacumm Die Casting
VAcum
die casting prinsipnya hampir sama dengan low pressure die casting dimana
menggunakan tekanan rendah pada saat memasukan logam cair kedalam cetakan.
Terdapat lubang udara yang fungsinya untuk menyalurkan gas – gas didalam
cetakan sehingga akan meminimalisasi adanya gas porosity.
Figure 6
Vacumm Die Casting
e). Squezz casting ( squezz forming )
Squezz casting merupakan teknik
pengecorang yang masih tergolong baru. Logam cair dimasukan kedalam fixed die (
die yang diam ) kemudia n die yang bergerak ( moving die ) menekan logam cair
tersebut sehingga akan akan membentuk cetakan. Teknik ini cocok untuk untuk
alumunium matriks komposit dimana kekuatan fatik bisa dua kali lipat pada
temperature 300 derajat celcius.
figure 7
squezz casting
Alumunium Alloying
Untuk
menghasillkan paduan yang memiliki mechanical properties yang baik ( touhnest,
tensile strength, ductility, wear resistace, etc ) maka diperlukan adanya unsur
paduan lain pada logam alumunum. Logam – logam yang ditambahkan yaitu :
1. Silikon ( Si )
Silikon
memiliki sifat mampu alir yang baik ( fluidity ) sehingga akan memudahkan logam
cair untuk mengisi rongga – rongga cetakan. Selain itu Silikon juga tahan
terhadap hot tear ( perpatahan pada metal casting pada saat solidificasion
karena adanya kontraksi yang merintangi.
Sifat AlSi dapat menghasilkan sifat – sifat
yang baik, yaitu :
1. Good castibility
2. Good corrosion resistance
3. Good machinability
4. Good weldability
5. etc
Al-Si phase
diagram
Pada paduan ( lihat AL- Si
phase diagram ) logam alumunium silikon,kita dapat membagi daerahnya menjadi 3
macam, yaitu :
1. Daerah Hipoeutektik
Pada daerah
ini terdapat kandungan silikon < 12.2 % dimana struktur akhir yang terbentuk
pada fasa ini adalah struktur f errite ( alpha ) kaya alumunium, dengan
struktur eutektik sebagai tambahan.
Hypoeutectic
Microstructure
2. Eutectic
Pada
komposisi ini paduan Al-Si dapat membeku secara langsung ( dari fase cair ke
padat ). Kandungan silikon yang terkandung didalamnya sekitar 11.7% sampai
12.2% Paduan alumunium yang sesuai dengan tipe eutectik adalh Alumunium tuang
ADC 12 ( copper silumin ). Material ini memiliki kekuatan dan ketangguhan yang
tinnggi sehingga banyak diaplikasikan pada komponen dengan pressure yang
tinggi, seperti : crank case, wheel hub, cylinder barrel, etc.
c). Hypereutectic
Komposisi silikon diaas 12.2 persen
sehingga kaya akan silikon dengan fasa eutektik sebagai fasa tambahan.
hypereutectic
microstructure
Contoh alumunium alloy jenis ini : AC8H, A.390
Note :
1. Pada komposisi silikon antara 0 – 14 persen
tensile strength paduan Al-Si mencapai kondisi puncak, yaitu sekitar 36 ksi
atau sekitar 250 MPa
2. Setelah 14 persen, tensile strength material
menurun sampai 200 MPa
3. Hardnesspun meningkat dari kadar Si 0 sampai
15 % kemudian setelah itu berhenti.