Alumuniumcasting

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.