Apa itu Shell Molding: Proses, Material, dan Aplikasi

Pengecoran pasir adalah proses pengecoran kuno. Logam cair dituangkan ke dalam cetakan, lalu didinginkan dan dibentuk. Namun, produk akhir tidak selalu langsung memenuhi persyaratan yang tepat. Oleh karena itu, seringkali perlu diamplas beberapa kali untuk mencapai ukuran dan hasil akhir permukaan yang tepat. Pengecoran cangkang adalah metode pengecoran yang lebih canggih yang mengatasi masalah ini.

Pencetakan cangkang tidak melibatkan penggunaan pasir lepas. Sebaliknya, proses ini menggunakan cangkang tipis dan keras yang terbuat dari pasir dan pengikat resin termoset. Cangkang ini memiliki dimensi yang lebih akurat dan permukaan yang lebih halus. Oleh karena itu, pemrosesan tambahan tidak diperlukan. Artikel ini menjelaskan proses pencetakan cangkang dan cara kerjanya. Anda juga akan mempelajari material yang cocok untuk proses ini dan berbagai aplikasinya.

Apa itu Shell Molding?

Pencetakan cangkang, juga dikenal sebagai proses Croning, dinamai menurut insinyur Jerman Johannes Croning, penemu proses tersebut. Croning mengabdikan hidupnya untuk menyempurnakan proses dan mesin pengecoran. Salah satu pencapaian terpentingnya adalah penemuan pencetakan cangkang, yang memungkinkan pembuatan komponen yang lebih presisi.

Dalam pencetakan cangkang, cangkang berdinding tipis yang terbuat dari pasir dan lem resin termoset digunakan sebagai cetakan, yang dapat dibuang setelah digunakan. Tidak seperti kebanyakan cetakan pasir, cangkang ini kokoh dan direkatkan dengan resin. Selain itu, cetakan ini meningkatkan presisi dan kehalusan permukaan komponen.

Berapa Lama Waktu yang Dibutuhkan untuk Menyelesaikan Pengecoran Kerang?

Memproduksi beberapa cetakan yang rumit bisa memakan waktu lama. Setelah cetakan terpasang, proses yang paling memakan waktu adalah pendinginan. Jumlah komponen yang dapat Anda produksi dalam satu jam bergantung pada metode otomatisasi Anda, ukuran, dan kompleksitas cetakan. Anda dapat memproduksi 5-50 komponen dalam satu jam.

Berapa Biaya Pencetakan Cangkang?

Umumnya, biaya pencetakan cangkang berkisar antara 0,25 hingga 0,30 USD/kg. Karena pasir yang diinjeksi resin lebih mahal daripada pasir cor biasa, pencetakan cangkang juga lebih mahal daripada pencetakan pasir biasa.

Apakah Cetakan Cangkang Lebih Mahal daripada Cetakan Mati?

Biaya relatif bergantung pada volume produksi. Untuk produksi skala kecil, pencetakan cangkang lebih murah daripada pengecoran mati (die casting). Hal ini karena pengecoran mati membutuhkan cetakan mahal yang hanya dapat digunakan untuk memproduksi komponen jenis ini. Sebaliknya, cetakan untuk pencetakan cangkang hanya membutuhkan pasir dan resin.

Di sisi lain, die-casting menjadi lebih murah seiring bertambahnya jumlah komponen yang diproduksi. Hal ini disebabkan oleh tingginya biaya die yang didistribusikan ke lebih banyak komponen. Di sisi lain, pengecoran cetakan Shell membutuhkan pasir dan resin baru setiap kali pengecoran.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang biaya die casting serta data harga, lihat biaya pengecoran logam mati artikel.

Bagaimana Cetakan Kerang Dibuat?

Proses pengecoran cetakan cangkang lebih memakan waktu daripada proses pengecoran cetakan pasir. Hal ini dikarenakan persiapan yang lebih matang diperlukan sebelum proses pengecoran cetakan cangkang dapat dimulai. Proses pengecoran ini adalah sebagai berikut:

Langkah 1: Pemesinan Pola Logam

Jika suatu benda akan dicor, diperlukan model logam yang memperhitungkan penyusutan dan kelonggaran pemesinan. Model ini biasanya dimesin dan terdiri dari dua bagian. Cetakan biasanya terbuat dari besi dan baja. Grafit juga merupakan pilihan untuk logam reaktif.

Langkah 2: Membuat Cetakan

Langkah pertama adalah memanaskan cetakan logam hingga suhu 230–340°C (450–650°F). Ini merupakan langkah terpenting dalam proses ini. Setelah itu, kalsium stearat digunakan untuk mencegah cangkang pasir menempel pada cetakan.

Seluruh model digantung dalam kotak jungkit berisi pasir silika halus dan resin fenolik termoset. Kotak jungkit kemudian dibalik sehingga campuran pasir dan resin menutupi model yang panas. Panas dari model logam menyebabkan campuran tersebut mengeras. Hal ini membentuk cangkang keras setebal sekitar 9–20 mm.

Setelah beberapa saat, mereka membalikkan model dan kotaknya agar pasir lepas yang belum mengeras keluar. Kini, hanya cangkang yang mengeras yang tersisa menempel pada model. Akhirnya, cangkang tersebut dimasukkan ke dalam oven untuk dikeringkan dan dimatangkan. Karena kita membutuhkan cangkang yang terdiri dari dua bagian, separuh cetakan lainnya dibuat dengan prosedur yang sama.

Pelajari lebih lanjut tentang desain cetakan die casting dan dapatkan saran desain cetakan.

Langkah 3: Merakit Cetakan

Setelah Anda membuat kedua cetakan dengan prosedur yang sama, Anda dapat merakitnya. Anda dapat menempelkannya dengan menjepit atau merekatkannya.

Langkah 4: Proses Penuangan

Teknisi dapat menempatkan cangkang di dalam selongsong tuang atau menutupinya dengan pasir, kerikil, atau logam semprot. Ini akan menambah topangan pada cangkang agar lebih kuat. Logam cair kemudian dituangkan ke dalam cetakan. Anda dapat melakukannya dengan tangan atau dengan mesin.

Langkah 5: Mendinginkan dan Melepas Coran

Setelah didiamkan beberapa saat, logam akan mendingin dengan sendirinya. Setelah mengeras, pekerja dapat memecahkannya atau membuka cetakan untuk mengeluarkan coran. Coran kemudian dibersihkan atau difinishing, tergantung pada penampilannya.

Bahan-Bahan yang Dapat Digunakan untuk Pengecoran Cangkang

Kami menggunakan beragam material dalam pencetakan cangkang untuk memenuhi berbagai kebutuhan industri. Proses ini mendukung logam fero dan non-fero, menjadikannya metode pengecoran yang serbaguna.

Logam Besi

Logam besi umumnya digunakan dalam pencetakan cangkang karena kekuatan dan daya tahannya. Logam besi mencakup berbagai jenis paduan baja.

• Baja KarbonBaja karbon, paduan besi dengan unsur paduan kurang dari 10,5%, banyak digunakan. Mutu seperti C20, C25, C30, dan C45 populer karena kemampuan mesin dan ketahanan ausnya.
• Baja Tahan KaratBaja tahan karat, yang mengandung setidaknya 10,5% kromium, menawarkan ketahanan terhadap korosi. Varietasnya meliputi baja tahan karat feritik, martensit, austenitik, baja tahan karat yang dikeraskan dengan presipitasi, dan baja tahan karat dupleks.
• Baja PaduanBaja paduan seperti 20Mn, 45Mn, dan lainnya digunakan karena sifat-sifatnya yang unik. Baja ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan dan ketangguhan tinggi.

Logam Non-Besi

Logam non-ferrous juga kompatibel dengan pencetakan cangkang, menawarkan keuntungan seperti bobot yang lebih ringan dan ketahanan terhadap korosi.

• Paduan AluminiumPaduan aluminium seperti ASTM A356, ASTM A413, dan ASTM 360 digunakan ketika berat menjadi pertimbangan. Paduan ini memberikan keseimbangan yang baik antara kekuatan dan berat.
• Tembaga dan Paduan TembagaTembaga dan paduannya dihargai karena konduktivitas, kemampuan mesin, dan ketahanan korosinya. Semua paduan berbahan dasar tembaga, kecuali kuningan, cocok untuk pencetakan cangkang.

Logam Lain yang Kompatibel

Logam lain dapat digunakan tergantung pada kebutuhan spesifik pengecoran. Pemilihan logam bergantung pada faktor-faktor seperti kekuatan, ketahanan korosi, dan berat.

Berbagai macam bahan yang tersedia untuk pencetakan cangkang menjadikannya metode yang disukai untuk memproduksi komponen rumit dengan tingkat presisi tinggi.

• Mutu baja karbon (C20, C25, C30, C45) digunakan karena kemampuan mesin dan ketahanan ausnya.
• Varietas baja tahan karat menawarkan ketahanan terhadap korosi dan digunakan di lingkungan yang keras.
• Mutu baja paduan memberikan kekuatan dan ketangguhan yang tinggi.
• Paduan aluminium dipilih karena sifatnya yang ringan.
• Tembaga dan paduan tembaga dihargai karena konduktivitas dan ketahanan korosinya.

Keuntungan dari Cetakan Cangkang

Banyak orang menyukai pencetakan cangkang karena dapat menangani berbagai macam material. Selain itu, pencetakan cangkang dapat meningkatkan akurasi dan hasil akhir permukaan komponen mesin.

Berikut ini adalah beberapa keuntungan dari proses pengecoran cetakan cangkang:

• Dimensi yang Lebih TepatProduk pengecoran cetakan cangkang memiliki dimensi yang sangat presisi. Hal ini dikarenakan cangkang yang telah dipadatkan dipanaskan dan diberi tekanan untuk mempertahankan bentuknya. Komponen yang diproduksi menggunakan proses ini dapat memiliki toleransi hanya ±0,25 mm di antara komponen-komponennya.
• Hasil Permukaan yang Lebih BaikBerbeda dengan pengecoran pasir, logam cair bersentuhan dengan cangkang kering dan tertutup dengan permukaan halus tanpa pori-pori. Oleh karena itu, permukaan akhir benda coran lebih baik dan memiliki lebih sedikit cacat, idealnya hingga 2,5 mikron.
• Waktu Pengiriman SingkatCetakan cangkang dapat digunakan berulang kali dengan hasil yang sama. Hal ini tidak hanya mengurangi waktu tunggu tetapi juga menghemat biaya produksi produk yang sama dalam jumlah yang lebih banyak.
• Mengurangi Cacat Gas: Lebih banyak bahan pengikat yang digunakan dibandingkan metode lainnya. Meskipun demikian, inti berongga berdinding tipis menyediakan saluran alami bagi udara untuk mengalir. Butiran pasir yang lebih kasar pada cetakan cangkang memudahkan udara untuk melewatinya, sehingga menghasilkan pengecoran yang lebih baik.
• OtomatisasiProses pengecoran cetakan cangkang mudah diotomatisasi dan cocok untuk memproduksi produk dalam jumlah besar secara bersamaan. Tersedia mesin yang dapat melakukan semua pekerjaan penting. Misalnya, memanaskan cetakan logam, membuat cetakan cangkang, dan merakitnya.
• Mendukung Berbagai Macam MaterialPencetakan cangkang dapat digunakan untuk memproduksi logam besi dan non-besi. Artinya, dapat digunakan untuk berbagai macam material.

Kerugian dari Cetakan Cangkang

Segala sesuatu memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Berikut adalah kekurangan dari pencetakan cangkang:

• Penanganan Berat TerbatasKarena ketebalan dinding cetakan cangkang yang sangat tipis, cetakan ini hanya dapat menampung komponen berukuran sedang dan berat. Proses ini dapat menangani komponen dengan berat antara 30 gram dan 10 kilogram (25 pon).
• Resin Mahal:Resin fenolik termoseting yang digunakan untuk pengecoran cetakan cangkang lebih mahal daripada pengikat yang digunakan untuk pengecoran pasir konvensional.
• Biaya Peralatan TinggiProses ini membutuhkan unit pemanasan dan pengeringan yang berbeda, sehingga lebih mahal. Jika menggunakan versi otomatis, biaya modalnya bahkan lebih tinggi.

Aplikasi Cetakan Cangkang

Teknologi cetakan cangkang memudahkan reproduksi komponen logam presisi dalam waktu singkat. Inilah sebabnya proses pengecoran banyak digunakan di berbagai bidang seperti kedokteran, kedirgantaraan, dan industri otomotif.

Penambahan resin membuat permukaan komponen lebih halus, sehingga tidak diperlukan proses pasca-produksi yang ekstensif. Oleh karena itu, waktu dan tenaga kerja yang dibutuhkan lebih sedikit, sehingga mengurangi biaya produksi secara keseluruhan. Oleh karena itu, pencetakan cangkang merupakan cara terbaik untuk memproduksi komponen logam berukuran kecil dan menengah.

Penggunaan khusus cetakan cangkang di berbagai industri:

• Otomotif: Blok mesin, kepala silinder, poros bubungan, poros engkol, rumah transmisi
• Dirgantara: Bilah turbin, kotak roda gigi
• Mesin Industri: Roda gigi, katup, rumah pompa, lengan tuas
• Peralatan Listrik: Rumah dan komponen sistem kelistrikan
• Minyak dan Gas: Badan katup, suku cadang presisi khusus

Cetakan Cangkang dan Proses Pengecoran Lainnya

Pencetakan adalah istilah yang lebih luas, dan pencetakan cangkang adalah salah satu metode pencetakannya. Metode ini melibatkan pembentukan material cair dan padat di dalam cetakan. Ada metode lain yang sangat mirip, seperti pengecoran pasir, pengecoran mati, dan pengecoran investasi.

Perbedaan Antara Cetakan Cangkang dan Pengecoran Pasir

Ada dua metode pembuatan objek menggunakan cetakan pasir: pengecoran pasir dan pengecoran cetakan cangkang. Proses pembuatan cetakan berbeda di antara kedua metode tersebut. Pada pengecoran pasir, pasir yang terisi membentuk cetakan. Pada pengecoran cetakan cangkang, cetakannya berupa cangkang tipis yang terbuat dari pasir dan resin.

Karena cetakan pasir longgar, cetakan ini lebih rentan terhadap cacat permukaan dan kesalahan dimensi. Di sisi lain, cetakan cangkang tipis dan kaku, sehingga produk yang dibuat dengan cetakan ini terlihat lebih estetis. Cetakan ini juga lebih presisi.

Perbedaan Antara Shell Molding dan Investment Casting

Dalam pengecoran, pengecoran investasi tidak sama dengan pencetakan cangkang. Model lilin digunakan setiap kali pengecoran investasi dilakukan. Model lilin dirakit menjadi struktur seperti pohon (wax sprues), dilapisi dengan bubur keramik, dan kemudian dilelehkan untuk membentuk rongga cetakan.

Ini berarti desain dan cetakannya terbuat dari bahan yang berbeda. Kebanyakan cetakan cangkang terbuat dari logam. Dalam pengecoran investasi, cetakan lilin digunakan. Pengecoran investasi menggunakan keramik tahan api, sementara pencetakan cangkang menggunakan cetakan pasir.

Salah satu keunggulan cetakan cangkang adalah hasil akhir permukaan yang baik. Namun, hasil akhir produk pengecoran investasi bahkan lebih baik, hingga 1,3 mikron. Yonglihao Machinery dapat memberikan Anda kualitas layanan pengecoran investasi.

Perbedaan Antara Shell Molding dan Die Casting

Cetakan cangkang dan pengecoran mati Keduanya merupakan proses pengecoran logam. Perbedaan utama antara keduanya terletak pada produksi dan penggunaan cetakan. Die casting menggunakan cetakan logam permanen untuk menekan logam cair ke dalam rongga cetakan di bawah tekanan tinggi. Di sisi lain, shell molding menggunakan cetakan shell yang terbuat dari pasir dan resin, yang hanya dapat digunakan sekali pakai.

Pencetakan cangkang tidak memerlukan tekanan tinggi seperti pengecoran mati. Sebaliknya, metode ini menggunakan kekuatan resin untuk merekatkan cangkang guna mencapai hasil yang presisi. Selain itu, pengecoran mati hanya cocok untuk komponen sederhana yang terbuat dari logam yang mudah melebur.

Perbedaan Antara Shell Molding dan Injection Molding

Teknik cetak presisi lainnya adalah cetak injeksi. Namun, teknik ini terutama digunakan untuk membuat duplikat barang plastik. Dalam metode ini, plastik cair ditekan di bawah tekanan tinggi ke dalam cetakan logam. Plastik tersebut kemudian didinginkan dan mengeras hingga mencapai bentuk akhirnya.

Perbedaan utama antara pencetakan cangkang dan pencetakan injeksi terletak pada jenis material yang digunakan dan metode pembuatannya. Pada pencetakan cangkang, logam cair dituangkan ke dalam cetakan pasir sekali pakai. Di sisi lain, pencetakan injeksi melibatkan penekanan plastik ke dalam cetakan padat permanen.

Hubungi kami

Apakah Anda sedang mengerjakan prototipe atau komponen yang membutuhkan pengecoran logam atau pencetakan injeksi plastik? Percayakan kebutuhan Anda kepada Yonglihao Machinery. Kami dapat melakukan berbagai pengecoran logam dan pencetakan injeksi plastik untuk memenuhi kebutuhan berbagai proyek.

Jika Anda membutuhkan pengecoran logam, layanan die casting kami ideal untuk Anda. Layanan ini bersertifikat ISO 9001:2015. Dari praproduksi hingga hasil akhir, produk kami diperiksa dengan cermat di setiap tahap untuk memastikan kualitasnya yang tinggi. Hubungi ahli kami hari ini untuk menyelesaikan proyek Anda dengan standar tinggi.