Pengecoran Investasi: Proses, Manfaat & Aplikasi

Pengecoran investasi adalah salah satu proses pengecoran yang paling banyak digunakan dalam industri. Produsen sering menggunakan pengecoran investasi karena menawarkan banyak keuntungan, termasuk akurasi dimensi yang tinggi, permukaan yang halus, kemampuan untuk menangani desain yang kompleks, dan produksi yang cepat.

Dalam artikel ini, kami akan menjelaskan semua yang perlu Anda ketahui tentang pengecoran investasi. Kami akan menjelaskan secara singkat sejarah pengecoran investasi dan menjelaskan prosesnya secara detail, membahas kegunaan, sifat material, serta kelebihan dan kekurangannya.

Apa itu Investment Casting?

Pengecoran investasi juga dikenal sebagai "pengecoran lilin hilang". Proses ini melibatkan penggunaan material seperti lilin untuk menghasilkan model habis pakai dan kemudian membuat salinan persis dari model tersebut. Proses ini menggunakan cetakan keramik dengan sifat termal yang sangat baik. Hasilnya, komponen dapat diproduksi dalam bentuk yang hampir sempurna dengan kualitas permukaan yang sangat tinggi.

Banyaknya keunggulan dan kemampuan adaptasinya menjadikannya pesaing kuat bagi metode pengecoran lainnya seperti pengecoran pasir dan pengecoran matiUntuk saat ini, mari kita lanjutkan belajar tentang casting investasi.

Sejarah SAYAinvestasi Cmenyengat

Manusia telah menggunakan metode serupa untuk membuat objek selama lebih dari 5.000 tahun. Model yang terbuat dari lilin lebah murni digunakan untuk mencetak logam lunak seperti emas dan tembaga. Para arkeolog telah menemukan perhiasan, berhala, dan karya seni dari era tersebut, yang sangat menarik untuk diamati.

Seiring berkembangnya pengetahuan tentang pengolahan logam, orang-orang mulai bereksperimen dengan teknik pengecoran logam baru. Teknik ini dikembangkan lebih lanjut pada akhir abad ke-19 ketika digunakan untuk membuat kawat gigi.

Perang Dunia II membuat proses ini dikenal luas. Militer membutuhkan cara untuk memproduksi komponen yang kuat, presisi, dan dapat digunakan kembali. Oleh karena itu, proses yang sekarang dikenal sebagai pengecoran investasi mulai disempurnakan.

Bagaimana Cara Kerja Pengecoran Investasi?

Selama bertahun-tahun, para produsen telah bekerja keras untuk menyempurnakan proses pengecoran investasi demi menghasilkan coran terbaik. Di bagian ini, kita akan membahas lebih lanjut keenam langkah tersebut.

Membuat Model Master

Model lilin adalah replika persis dari geometri produk jadi. "Model induk" adalah standar yang dapat digunakan berulang kali untuk pengecoran. Lilin, kayu, logam, dan karet silikon adalah material yang paling umum digunakan untuk membuat cetakan model induk. Material yang digunakan bergantung pada masa pakai model dan kompleksitas desain. Selain itu, tingkat pemuaian atau penyusutan material saat dipanaskan atau didinginkan, serta kualitas permukaan, juga merupakan faktor yang perlu dipertimbangkan. Dalam setiap siklus pengecoran, operator membuat model lilin berdasarkan desain induk.

Saat ini, para insinyur menggunakan metode mutakhir seperti pencetakan 3D atau proses pengecoran investasi untuk membuat model. Di masa lalu, proses pengecoran mati sering digunakan untuk membuat model lilin. Saat ini, pencetakan 3D merupakan teknologi baru yang semakin populer. Para insinyur menyukai pencetakan 3D FDM karena murah dan cukup akurat.

Merakit Model Lilin

Langkah selanjutnya adalah merakit semua model yang dibuat pada langkah sebelumnya ke dalam cetakan pengecoran lilin. Model yang telah dirakit tampak seperti pohon, sehingga dinamakan "pohon".

Operator kemudian merakit model tersebut menggunakan jaringan gerbang/runner/riser. Jaringan gerbang ini memungkinkan logam cair mengalir dengan mudah ke seluruh bagian cetakan.

Proses perakitan ini dapat dilakukan secara manual maupun otomatis. Produsen dapat memilih perakitan manual ketika jumlah produksi rendah atau ketika setiap cetakan memiliki bentuk yang unik. Di sisi lain, jika proses pengecoran akan diulang, membeli sel produksi otomatis merupakan pilihan yang tepat.

Penerapan Material Tahan Api (impregnasi)

Selanjutnya, operator mengaplikasikan lapisan material tahan api pada cetakan untuk mencapai sifat yang diinginkan. Proses pelapisan ini melibatkan beberapa langkah impregnasi. Mereka memutar pohon secara perlahan dan mencelupkannya berulang kali ke dalam campuran bubur keramik dan plester pasir. Tanah liat membantu cetakan menahan suhu tinggi, sementara plester membuatnya lebih kuat.

Seiring berlanjutnya proses pencelupan, lapisan keramik di sekitar model lilin akan semakin tebal. Berhati-hatilah saat menyelesaikan lapisan awal pertama (juga disebut inti utama). Hal ini berdampak signifikan pada kualitas dan bentuk komponen.

Proses ini diulang hingga cangkang mencapai ketebalan yang tepat. Umumnya, ketebalan cangkang berkisar antara 3/8 inci hingga 1/2 inci. Hal ini bergantung pada material coran, ukuran, dan beratnya. Jika komponennya berat dan logamnya memiliki titik leleh tinggi, cangkang harus cukup tebal untuk menahan suhu dan tekanan tinggi.

Dewaxing

Dalam proses dewaxing, lilin dihilangkan dari cangkang tanah liat melalui peleburan. Untuk memanaskan dan melelehkan lilin, pabrik biasanya menggunakan autoklaf uap atau tanur kilat.

Operator kemudian menurunkan cetakan agar lilin cair dapat mengalir keluar dengan mudah. Cetakan dipanaskan dalam autoklaf selama 12 jam pada suhu antara 90°C hingga 175°C, dan sebagian besar lilin mengalir keluar. Cetakan kemudian dipanggang pada suhu yang lebih tinggi (hingga 1000°C) selama beberapa jam untuk menghilangkan sisa lilin dan air.

Ini merupakan langkah yang sangat penting dalam proses pengecoran. Hal ini karena cangkang cetakan dapat mengalami cacat pada suhu tinggi. Insinyur umumnya berusaha menghindari retakan. Oleh karena itu, di pabrik pengecoran investasi, cetakan biasanya dihilangkan lilinnya menggunakan metode yang tidak merusak cetakan.

Selain itu, perlakuan panas pada material tahan api merupakan manfaat sampingan dari proses ini. Cangkang akan menjadi lebih kuat sehingga kecil kemungkinannya untuk bereaksi dengan logam cair.

Pemanasan Awal dan Penuangan

Dari titik ini, proses pengecoran investasi dimulai dengan sungguh-sungguh. Cetakan dipanaskan terlebih dahulu agar tidak bereaksi terlalu cepat saat bersentuhan dengan logam cair panas.

Logam cair dituangkan ke dalam cetakan secara terkendali, baik oleh operator maupun mesin. Penting untuk menjaga laju pengisian yang konstan. Hal ini mencegah cacat pengecoran akibat turbulensi. Selain itu, jika logam cair rentan bereaksi dengan udara, perlu dipastikan tidak ada udara di sekitar cetakan. Setelah pengisian selesai, logam akan memadat dan mendingin di dalam cetakan.

Pasca-pemrosesan

Setelah logam mengeras, cetakan dihancurkan menggunakan palu atau semburan air. Setelah dikeluarkan dari cetakan, komponen tersebut menjalani serangkaian tahap semi-finishing.

Salah satu tugasnya adalah menutup sistem penuangan, karena sistem ini bukan bagian dari produk. Permukaan kasar, tepi tajam, dan cacat lainnya juga dapat dihilangkan dengan penggilingan atau sandblasting. Penggilingan CNC dan pengeboran adalah dua proses pemesinan yang juga dapat digunakan untuk membuat lubang dan permukaan. Selain itu, komponen dapat menjalani berbagai proses perawatan permukaan untuk mencapai hasil akhir yang diinginkan.

Setelah komponen diproses pasca-produksi, komponen tersebut akan menjalani inspeksi kualitas. Tim inspeksi menggunakan metode seperti uji penetrasi untuk memeriksa cacat seperti retak dan lubang pada komponen. Mereka juga memeriksa faktor kualitas lainnya seperti kekuatan, kekerasan, geometri, dan batas dimensi.

Berbagai Jenis Material Pengecoran Investasi

Salah satu keunggulan utama pengecoran investasi adalah dapat digunakan dengan berbagai macam material, termasuk logam besi dan non-besi. Ini berarti komponen akhir dapat memiliki sifat mekanis yang berbeda.

• BajaBaja lunak, baja karbon tinggi, dan baja paduan khusus lainnya sangat cocok untuk pengecoran investasi. Komponen baja yang dibuat dengan pengecoran investasi digunakan di berbagai bidang, seperti pembuatan kapal, pesawat terbang, dan militer.
• Baja Tahan KaratBaja tahan karat kuat, tahan karat, dan memiliki permukaan yang halus dan berkilau. Rumah pompa, komponen katup, roda gigi, dan bushing merupakan komponen yang umum digunakan.
• Aluminium AlloysLogam-logam ini ringan, kuat, dan tahan karat. Paduan aluminium terutama digunakan untuk suku cadang pesawat terbang dan mobil.
• Nikel AlloysPaduan nikel sangat kuat, tidak berkarat, dan tetap stabil pada suhu tinggi. Coran yang terbuat dari logam ini digunakan di lingkungan bersuhu tinggi, teroksidasi, dan dapat menahan tekanan tingkat tinggi.
• Kobalt AlloysPaduan ini sangat kuat dan tidak mudah aus, berkarat, bereaksi secara kimia, terlalu panas, atau mendingin. Paduan berkinerja tinggi ini digunakan dalam mesin berat, kedokteran, dan pengolahan makanan, misalnya.
• Pemeran SAYAronBesi cor sangat tahan lama dan kuat. Digunakan untuk membuat komponen listrik, sambungan pipa, roda gigi perkakas, dll.
• Tembaga AlloysPaduan tembaga seperti perunggu dan kuningan memiliki penampilan yang menarik, kekuatan tarik sedang, dan konduktor panas yang baik. Oleh karena itu, logam-logam ini digunakan untuk komponen pipa, radiator, penukar panas, dan komponen lainnya.

Cara Menyelesaikan Bagian Pengecoran Investasi

Setelah proses dewaxing, permukaan coran investasi menjadi agak kasar. Hal ini disebabkan oleh bekas yang ditinggalkan oleh inti utama cetakan tanah liat. Kekasaran permukaan bagian-bagian ini biasanya 125 Ra, tetapi mungkin terdapat beberapa perbedaan tergantung pada bahan dan kualitas cetakan.

Oleh karena itu, terdapat banyak perawatan permukaan yang tersedia untuk mencapai permukaan halus yang diinginkan. Beberapa proses mencapai permukaan halus dengan menghilangkan material. Metode lain melibatkan pengecatan permukaan untuk menghaluskannya dan menyembunyikan permukaan kasar di bawah lapisan cat.

Jenis perawatan permukaan dipilih berdasarkan faktor-faktor seperti tampilan yang diinginkan, toleransi dimensi, dan kualitas mekanis. Berikut ini adalah beberapa metode perawatan permukaan:

• Anodisasi
• Memoles
• Lukisan
• Pelapisan Serbuk
• Pasivasi

Penggunaan Pengecoran Investasi

Proses pengecoran investasi dapat digunakan di banyak bidang. Berikut beberapa area penerapannya yang umum:

• Industri EnergiProses manufaktur ini sangat berguna dalam industri energi. Bilah turbin angin sangat besar dan berat, serta harus sangat kuat dan memiliki permukaan yang halus. Salah satu keuntungan dari proses pengecoran investasi adalah memiliki semua sifat ini.
• Pembuatan kapalDalam industri pembuatan kapal, komponen logam sering kali diproduksi menggunakan pengecoran investasi. Paduan khusus digunakan untuk membuat pelat logam yang kuat. Pelat ini tidak berkarat dan dapat digunakan di kapal dan kapal selam. Proses ini cocok untuk industri ini karena kompatibel dengan banyak paduan logam.
• DirgantaraKarena dapat menangani bentuk yang kompleks dan memiliki kekuatan tinggi, proses ini dapat digunakan untuk memproduksi komponen penting mesin dan badan pesawat.
• Industri MedisMetode ini berguna di bidang medis karena dapat menghasilkan komponen-komponen kecil dengan permukaan akhir yang lebih baik. Misalnya, beberapa penggunaan umum adalah prostetik, implan, dan peralatan bedah.
• Industri otomotifPengecoran investasi dapat memproduksi komponen berkinerja tinggi untuk industri otomotif, seperti komponen sistem transmisi, lengan ayun, dan komponen powertrain.

Keuntungan dan Kerugian Pengecoran Investasi

Seperti proses pengecoran lainnya, pengecoran investasi memiliki kelebihan dan kekurangan. Untuk membuat pilihan metode pengecoran yang tepat, penting untuk memahami keduanya secara menyeluruh. Mari kita bahas lebih lanjut selanjutnya.

Keuntungan

Itu Proses pengecoran investasi memiliki banyak keuntungan, itulah sebabnya komponen cor ini sangat populer.

• Kompatibilitas dengan Geometri Kompleks: Dapat menangani geometri kompleks. Seperti fitur internal, lengkungan tajam, dinding tipis, dan saluran dangkal. Semua ini dapat diproduksi sebagai satu komponen. Jadi, Anda tidak perlu merakit komponen yang telah diproduksi secara terpisah. Hal ini merupakan sesuatu yang harus Anda lakukan dengan metode pengecoran lainnya.
• Permukaan HalusProses pengecoran ini dapat memberikan hasil akhir permukaan hingga 3 mikron. Dibandingkan dengan pengecoran pasir, pengecoran investasi menghasilkan hasil yang lebih baik. Selain itu, komponen cor investasi tidak memiliki garis pemisah, sehingga tampilannya lebih estetis.
• Bagian BesarMetode ini cocok untuk komponen dengan berbagai ukuran. Metode ini dapat menangani komponen dengan berat mulai dari 100 gram hingga satu ton. Selain itu, metode ini dapat digunakan untuk membuat bilah turbin yang besar serta peralatan medis berukuran kecil.
• Akurasi Dimensi yang Sangat BaikPengecoran investasi adalah proses pengecoran yang hampir mendekati bentuk jaring, dengan toleransi penyelesaian yang sangat kecil. Komponen-komponennya memiliki toleransi dimensi yang luar biasa, yaitu +/- 0,075 mm setelah penyelesaian.
• Berbagai Macam BahanProses ini sangat fleksibel dan dapat digunakan dengan berbagai macam material. Proses ini cocok dan presisi untuk material seperti baja, paduan nikel, dan paduan aluminium.

Kekurangan

Di sisi lain, proses pengecoran investasi juga memiliki beberapa kekurangan. Siapa pun yang terlibat dalam pengecoran harus menyadari hal ini.

• Biaya Peralatan dan Perkakas yang TinggiCetakan awal, master, dan mesin (tungku, mesin pelapis keramik) sangat mahal. Oleh karena itu, proses ini tidak cocok untuk produksi skala kecil. Namun, jika biaya bukan prioritas utama Anda, proses ini mungkin cocok untuk beberapa produksi skala kecil. Misalnya, pembuatan bilah turbin angin.
• Proses yang Sangat TeknisSeperti yang telah dibahas, proses ini memiliki banyak langkah. Setiap langkah dalam proses ini membutuhkan keterampilan dan pengetahuan yang berbeda. Setiap bagian dari proses ini rentan terhadap kesalahan. Hal ini bisa sangat merugikan perusahaan. Jika Anda ingin menggunakan proses pengecoran ini, menemukan orang yang tepat dan membayar mereka dengan jumlah yang memadai bisa menjadi masalah.
• Memakan waktuProses pengecoran bisa sangat lambat karena memiliki banyak tahapan. Beberapa tahapan ini membutuhkan waktu yang lama, seperti pendinginan dan penyelesaian. Oleh karena itu, perusahaan yang membutuhkan komponen dengan cepat sebaiknya mempertimbangkan metode pengecoran lain saat mencari jasa produksi.

Yonglihao Machinery Menawarkan Layanan Pengecoran Kustom

Jelas bahwa pengecoran investasi adalah proses yang sangat kompleks. Proses ini perlu dilakukan oleh orang-orang yang memiliki banyak keahlian dan pengalaman. Apakah Anda membutuhkan pengecoran komponen? Yonglihao Machinery dapat menyediakan layanan pengecoran yang tak tertandingi. Misalnya, pengecoran investasi, pengecoran mati ruang panas, Dan pengecoran mati bertekanan tinggi proses.

Yonglihao Machinery memiliki pabrik manufaktur sendiri. Kami dilengkapi dengan peralatan pengecoran canggih, serta tim teknis yang terampil dan tim insinyur yang berpengalaman. Kami mampu memproduksi komponen dengan cepat dan berstandar tinggi, memberikan layanan yang cepat dan penuh perhatian kepada pelanggan kami.

Tanya Jawab Umum

Apa Perbedaan Antara Percetakan 3D dan Pengecoran Investasi?

Dalam pengecoran investasi, logam cair dituangkan ke dalam cetakan yang telah dibentuk sebelumnya dan dibiarkan memadat. Percetakan 3D merupakan teknik manufaktur aditif. Teknologi percetakan 3D seperti FDM dan SLS membangun komponen lapis demi lapis.

Dibutuhkan waktu yang lama untuk menguasai pengecoran investasi. Namun, proses pengecoran ini dapat menangani berbagai jenis logam dan mencapai hasil akhir permukaan yang sempurna. Pencetakan 3D masih dalam tahap awal dan belum sebaik pengecoran dalam hal pembuatan komponen logam. Kekasaran permukaan, porositas, dan ketidakrataan merupakan beberapa masalah pada komponen cetak 3D dibandingkan dengan komponen cor.

Perbedaan Antara Pengecoran Investasi dan Pengecoran Pasir

Pengecoran investasi dapat menghasilkan komponen dengan geometri yang sangat kompleks dan tingkat penyelesaian permukaan yang sangat tinggi. Di sisi lain, pengecoran pasir lebih unggul. Hal ini karena proses pengecoran pasir dapat menghasilkan komponen dalam jumlah besar, sehingga mengurangi biaya. Selain itu, proses ini juga dapat menghasilkan komponen yang sangat besar.

Apakah Pengecoran Investasi Ramah Lingkungan?

Ya. Dalam pengecoran investasi, lilin dan logam secara teratur didaur ulang dan digunakan dalam proses pengecoran lainnya, sehingga menghindari pemborosan material. Meskipun pengecoran investasi mengonsumsi energi dan menghasilkan asap yang berbahaya bagi lingkungan, masalah ini dapat diminimalkan dengan pengendalian asap dan pembuangan limbah yang baik.