keberhasilan proses pengecoran logam membutuhkan kontrol yang tepat dari berbagai aspek. Aspek ini berkaitan dengan karakteristik tertentu dari logam-logam dan paduan logam, metode pembuatan cetakan dan material yang digunakan, desain cetakan, dan berbagai parameter untuk proses. Aliran logam cair dalam rongga cetakan, sistem gating, laju pendinginan, dan pengaruh perubahan suhu semua mempengaruhi kualitas casting.
Bab ini menjelaskan desain umum panduan untuk pengecoran logam dan menyajikan cara untuk menghindari cacat atau gagal. juga digambarkan karakteristik dari paduan cor yang biasa, serta aplikasinya dalam kegiatan industri. Aspek ekonomi dalam proses pengecoran juga sama pentingnya dalam aspek teknik. bab ini juga menguraikan secara singkat faktor-faktor ekonomi dasar yang relevan dengan operasi pengecoran.
Selasa, 08 Juni 2010
DESAIN CETAKAN UNTUK PENGECORAN
Seperti dalam semua operasi manufaktur, pedoman tertentu yang berkaitan dengan prinsip-prinsip desain pengecoran telah dikembangkan selama bertahun-tahun. Meskipun prinsip-prinsip ini telah dibentuk terutama melalui pengalaman, metode analisis, proses simulasi dan pemodelan, dan computer-aided design dan teknik manufaktur agar dapat digunakan pada aspek yang lebih luas, sehingga meningkatkan produktivitas dan kualitas coran dan menghasilkan penghematan biaya yang signifikan.
Semua operasi pengecoran meliputi beberapa karakteristik, seperti perubahan fasa dan termal penyusutan selama siklus pengecoran. Akibatnya, perlu dilakukan pertimbangan desain misalnya pada sand casting dan die casting. Namun, setiap proses akan memiliki pertimbangan desain tertentu. Sand casting memerlukan pertimbangan pengikisan cetakan dan inklusi pasir pada proses pengecoran, die casting saat ini tidak memiliki masalah ini.
Mengatasi Masalah penyebab cacat itu sangat sulit, cacat pada material juga sering terjadi dan sulit untuk direproduksi, maka itu dilakukan langkah-langkah perbaikan. Dalam kebanyakan kasus, suatu desain cetakan akan menghasilkan sebagian besar bagian-bagian yang baik dan ada beberapa yang rusak. Hal ini sangat sulit bagi sebuah cetakan untuk tidak menghasilkan bagian-bagian yang rusak karena alasan ini, prosedur pengawasan mutu harus ditekankan untuk aplikasi bentuk yang sulit pada coran.
Semua operasi pengecoran meliputi beberapa karakteristik, seperti perubahan fasa dan termal penyusutan selama siklus pengecoran. Akibatnya, perlu dilakukan pertimbangan desain misalnya pada sand casting dan die casting. Namun, setiap proses akan memiliki pertimbangan desain tertentu. Sand casting memerlukan pertimbangan pengikisan cetakan dan inklusi pasir pada proses pengecoran, die casting saat ini tidak memiliki masalah ini.
Mengatasi Masalah penyebab cacat itu sangat sulit, cacat pada material juga sering terjadi dan sulit untuk direproduksi, maka itu dilakukan langkah-langkah perbaikan. Dalam kebanyakan kasus, suatu desain cetakan akan menghasilkan sebagian besar bagian-bagian yang baik dan ada beberapa yang rusak. Hal ini sangat sulit bagi sebuah cetakan untuk tidak menghasilkan bagian-bagian yang rusak karena alasan ini, prosedur pengawasan mutu harus ditekankan untuk aplikasi bentuk yang sulit pada coran.
DESAIN CETAKAN YANG UMUM UNTUK PENGECORAN
ada dua jenis masalah desain dalam casting yaitu bentuk benda yang akan di cor, toleransi, dan sebagainya, dan bentuk cetakan yang dibutuhkan untuk menghasilkan casting yang diinginkan. Desain coran yang kuat biasanya meliputi langkah-langkah berikut:
1. Desain bagian per bagian untuk mempermudah pembuatan cetakan. Sejumlah pertimbangan desain penting diberikan dalam bab ini untuk membantu dalam pembentukan cetakan
2. Pilih proses casting dan materi yang sesuai untuk material, ukuran, sifat mekanik, dan sebagainya. Seringkali, desain bagian tidak akan terlepas dari langkah pertama diberikan yaitu desain bagian perbagian, jenis material dan proses yang harus ditentukan secara simultan.
3. Tentukan bagian pisah pada cetakan
4. Tentukan desain lubang coran untuk dimasukan logam cair
5. Tentukan sprue, screens, and riser yang sesuai pada cetakan
6. Pastikan kontrol yang tepat dan tempat yang baik untuk melakukan proses
Sekarang kita akan memeriksa aturan-aturan ini untuk kondisi umum pengecoran dan kemudian membahas peraturan yang berlaku untuk operasi pengecoran tertentu.
Desain bagian. Pertimbangan berikut ini penting dalam merancang bentuk coran, seperti diuraikan dalam Gambar. 12. 1.
Gambar 12.1 modifikasi desain untuk menghindari cacat pada coran. Sumber: Courtesy of the American die casting Institute.
• Sudut, sudut, dan bagian ketebalan. Sudut tajam, sudut, dan fillet sebaiknya dihindari sebisa mungkin, karena hal itu dapat menyebabkan pengumpulan stres dan dapat menyebabkan keretakan dan merobek logam (seperti dalam die casting) selama solidifikasi. Radis fillet telah ditentukan untuk mengurangi konsentrasi tegangan. dan untuk memastikan aliran logam cair selama menuang. Radusi fillet berkisar 3-25 mm, biasanya radius yang lebih dipakai untuk coran yang kecil dan dalam aplikasi khusus. Namun, jika fillet radius terlalu besar, volume material di daerah tersebut juga cukup besar, dan akibatnya, laju pendinginan yang lebih rendah.
perubahan bagian coran harus dicampur dengan lancar ke dalam satu sama lain.
Pada proses pendinginan akan terjadi penyusutan ukuran material. Dan akan diikuti terjadinya porositas atau terdapat cavitie atau lubang kecil pada material yang sangat kecil dalam jumlah banyak (Gambar 12.2c dan dlubang ini dapat dihilangkan dengan menggunakan core kecil. Meskipun proses pengecoran menghasilkan lubang-lubang kecil atau cavitie pada material (Gambar 12.2e), lubang ini tidak mempengaruhi kekuatan secara signifikan. sebisa mungkin menyeragamkan ketebalan dinding seluruh benda cor untuk menghindari atau meminimalkan penyusutan rongga. Meskipun meningkatkan biaya produksi, metal paddings atau chills dalam cetakan dapat menghilangkan atau mengurangi hot spot (lihat Gambar. 10,14).
• Daerah permukaan. Besar permukaan harus dihindari, karena dapat membuat permukaan tidak rata saat pendinginan karena temperatur gradien, atau menyebabkan permukaan yang kasar karena aliran yang tidak rata logam selama melakukan pouring. Salah satu teknik umum untuk mengatasi ini adalah membuat permukaan datar menjadi sedikit bergerigi.
• Penyusutan. Untuk menghindari cracking dari pengecoran pada saat pendinginan, harus ada kelonggaran untuk penyusutan selama solidifikasi. Dalam coran dengan memotong rusuk, tegangan tarik dapat dikurangi dengan mengubah bidang pisah. Dimensi pola juga harus memungkinkan penyusutan logam selama pemadatan dan pendinginan. Tunjangan untuk penyusutan, yang dikenal sebagai patternmaker's penyusutan, biasanya berkisar dari sekitar 10-20 mmlrn. Tabel 12.1 memberikan penyusutan normal biasanya penyisihan penggecoran pada cetakan pasir
• Draft. Draft kecil (lancip) biasanya disediakan dalam cetakan pasir-pola untuk mengaktifkan pola penghapusan tanpa merusak cetakan (lihat Gambar. 11,5). Konsep umumnya berkisar 5-15 mm / m. Tergantung pada kualitas pola, rancangan sudut biasanya berkisar antara 0.5 ° sampai 2 °. Sudut-sudut pada permukaan dalam dua kali lebih besar dari sudut pada permukaan luar, sudutnya harus lebih besar daripada permukaan luar karena pengecoran menyusut ke dalam menuju inti.
• Toleransi dimensi. Toleransi dimensi tergantung pada proses pengecoran tertentu, ukuran casting, dan jenis pola yang digunakan. Toleransi yang digunakan harus dalam batas-batas kinerja bagian yang baik, jika tidak, biaya pengecoran meningkat. Dalam praktek komersial, toleransi biasanya dalam kisaran ± 0,8 mm untuk coran kecil dan meningkat dengan ukuran coran. Toleransi untuk coran besar, misalnya, mungkin ia sebanyak ± 6 mm.
• Huruf dan tanda-tanda. Merupakan penerapan umum untuk menyertakan beberapa bentuk bagian identifikasi (seperti huruf atau logo perusahaan) dalam coran. Fitur-fitur ini biasanya terdapat di dalam coran atau dapat menonjol dari permukaan, mana yang paling diinginkan tergantung pada metode menghasilkan cetakan. Misalnya. Cetakan pasir, sebuah piringan pola dihasilkan oleh mesin di pabrik CNC, dapat dibuat dengan mesin yang sederhana. Di sisi lain, dalam die casting. Tidaj dapat digunakan mesin yang sederhana untuk membuat cetakan.
• Finishing operasi. Dalam merancang sebuah benda coran, penting untuk menambahkan proses permesinan dan finishing berikutnya. Sebagai contoh, jika sebuah lubang yang akan dibor di benda coran, lebih baik untuk menemukan lubang pada permukaan datar daripada permukaan yang melengkung untuk mencegah bor dari kerusakan. Desain yang lebih baik akan memasukkan lubang kecil sebagai titik awal untuk operasi pengeboran. Coran harus menyertakan fitur yang memungkinkan agar mudah dikerjakan pada proses permesinan.
Memilih proses pengecoran. Proses casting pemilihan tidak dapat dipisahkan dari diskusi ekonomi (lihat Bagian 12.4). Namun, Tabel 11.1 daftar beberapa keuntungan dan keterbatasan dari proses pengecoran yang berdampak pada desain pengecoran. Aturan desain khusus untuk dibuang dan operasi cetakan permanen dibahas selanjutnya.
Menentukan garis pisah. Sebuah bagian harus berorientasi pada cetakan sehingga sebagian besar dari pengecoran relatif rendah dan tinggi dari pengecoran diminimalkan. Bagian orientasi juga menentukan distribusi porositas. Sebagai contoh, dalam casting alumunium, hidrogen cair larut dalam logam tetapi tidak larut sebagai aluminium membeku (lihat Gambar. 10.15). Dengan demikian, hidrogen gelembung dapat terbentuk selama pengumpalan dan ini akan mengapung ke atas karena daya apung dan akan ada yang lebih tinggi sebuah bagian atas dari coran. Oleh karena itu, permukaan kritis harus berorientasi terhadap bagian cetakan yang di bawah.
Sebuah bagian yang berorientasi dengan baik maka dapat ditentukan garis perpisahan. Jalur perpisahan adalah garis yang memisahkan bagian atas (cope) dan bawah (drag) bagian dari cetakan (lihat gambar 11.4). Secara umum, garis perpisahan harus sepanjang garis yang datar daripada garis berkontur. bila memungkinkan, garis perpisahan harus di sudut-sudut atau pinggiran benda coran bukan pada permukaan datar di tengah pengecoran, sehingga flash pada baris (materi antara kedua bagian dari cetakan) tidak akan Jadilah seperti yang terlihat. Lokasi garis perpisahan adalah penting karena mempengaruhi jamur desain, kemudahan pencetakan, jumlah dan bentuk inti yang diperlukan, metode dukungan, dan sistem gating.
Garis perpisahan harus ditempatkan semudah mungkin (relatif terhadap benda coran) padat logam seperti aluminium paduan dan terletak di ketinggian sekitar pertengahan.untuk logam yang lebih padat seperti baja. Namun logam tidak boleh dibiarkan mengalir secara vertikal, terutama ketika menuangkan kedalam cetakan. Penempatan garis perpisahan memiliki dampak yang besar terhadap sisa desain cetakan. Sebagai contoh, di cetakan pasir, memiliki runners, gates, dan sprue yang harus ditempatkan pada posisi yang baik sesuai permukaan pisahnya. Juga, penempatan garis perpisahan dan orientasi dari bagian menentukan jumlah core yang diperlukan, dan itu lebih baik untuk dapat digunakan lagi.
Menentukan dan merancang gates. Gates adalah menghubungkan antara runners dan bagian yang akan diisi dengan logam. Beberapa pertimbangan dalam merancang sistem gating:
o Beberapa gates seringkali lebih disukai dan diperlukan untuk bagian besar. Beberapa gates memiliki manfaat menuangkan dan membiarkan suhu rendah dan mengurangi gradien temperatur di casting.
o Gates harus disisipkan kedalam bagian tebal coran.
o Fillet harus dibuat di mana gates bertemu dengan ruang coran ini dapat membuat lebih sedikit turbulensi dari persimpangan.
o Gates paling dekat dengan sprue harus ditempatkan cukup jauh sehingga gates dapat dengan mudah dihilangkan. Jarak ini dapat berupa beberapa milimeter untuk coran kecil dan sampai dengan 500 mm untuk benda coran yang besar
o Panjang minimum gates harus tiga sampai lima kali diameter gates, tergantung pada logam yang dituangkan. Penampang harus cukup besar untuk memungkinkan mengisi rongga cetakan dan harus lebih kecil dari penampang runner.
o Gates yang melengkung harus dihindari, tapi bila perlu, bagian lurus di lubang gates harus ditempatkan berdekatan dengan ruang coran.
Desain runner. runner adalah saluran distribusi horizontal yang menerima logam cair dari sprue dan dikirim ke gates. Sebuah runner yang digunakan untuk bagian-bagian yang sederhana, tapi dua-sistem runner dapat ditetapkan untuk coran yang lebih rumit. runner yang digunakan untuk menjebak dross (dross adalah campuran dari oksida dan logam dan bentuk-bentuk di permukaan logam) dan mencegahnya memasuki gates dan rongga cetakan. Umumnya, dross perangkap diletakkan di ujung runner, dan lebih dari satu runner diletakan di atas gates untuk memastikan bahwa logam dalam gates ada dari bawah permukaan.
Merancang fitur cetakan lainnya. Tujuan utama dalam merancang sebuah sprite (dijelaskan dalam Bagian 10.3) adalah untuk mencapai laju aliran logam yang diperlukan sementara mencegah hembusan atau pembentukan dross berlebihan. Laju aliran ditentukan sedemikian rupa sehingga turbulensi dihindari, tapi cetakan diisi dengan cepat dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan solidifikasi. Pouring basin dapat digunakan untuk memastikan bahwa logam mengalir ke sprue tidak terputus, jika logam cair dijaga dalam menuangkan pouring basin, maka sampah akan mengambang dan tidak akan masuk ke rongga cetakan. Filter digunakan untuk menjebak kontaminan besar, dan ini juga untuk memperlambat kecepatan logam dan membuat aliran lebih laminer. Pedinginan dapat digunakan untuk mempercepat pembekuan logam di daerah tertentu pada sebuah proses pengecoran.
Melakukan proses yang baik. Telah diamati secara luas bahwa desain cetakan yang diberikan dapat memproduksi komponen diterima serta yang cacat dan jarang akan menghasilkan bagian-bagian yang rusak atau hanya baik. Untuk memeriksa cacat benda tuang, prosedur kontrol kualitas yang diperlukan. Beberapa masalah umum adalah sebagai berikut
• Dimulai dengan logam cair berkualitas tinggi sangat penting untuk menghasilkan coran unggul. Mengatur temperatur, kimia logam, gas entrainment. dan prosedur penanganan semua dapat mempengaruhi kualitas logam yang dituangkan ke cetakan.
• Yang menuangkan logam tidak boleh terganggu, karena hal ini dapat menyebabkan dross entrainment dan turbulensi. The meniskus dari logam cair dalam rongga cetakan harus dilakukan terus-menerus, tanpa gangguan.
• Laju pendinginan yang berbeda dalam setiap proses pengecoran penyebab tegangan sisa. Stress relieving (Bagian 4. 11) sehingga mungkin dirasa perlu untuk menghindari distorsi dari coran untuk aplikasi yang sulit.
1. Desain bagian per bagian untuk mempermudah pembuatan cetakan. Sejumlah pertimbangan desain penting diberikan dalam bab ini untuk membantu dalam pembentukan cetakan
2. Pilih proses casting dan materi yang sesuai untuk material, ukuran, sifat mekanik, dan sebagainya. Seringkali, desain bagian tidak akan terlepas dari langkah pertama diberikan yaitu desain bagian perbagian, jenis material dan proses yang harus ditentukan secara simultan.
3. Tentukan bagian pisah pada cetakan
4. Tentukan desain lubang coran untuk dimasukan logam cair
5. Tentukan sprue, screens, and riser yang sesuai pada cetakan
6. Pastikan kontrol yang tepat dan tempat yang baik untuk melakukan proses
Sekarang kita akan memeriksa aturan-aturan ini untuk kondisi umum pengecoran dan kemudian membahas peraturan yang berlaku untuk operasi pengecoran tertentu.
Desain bagian. Pertimbangan berikut ini penting dalam merancang bentuk coran, seperti diuraikan dalam Gambar. 12. 1.
Gambar 12.1 modifikasi desain untuk menghindari cacat pada coran. Sumber: Courtesy of the American die casting Institute.
• Sudut, sudut, dan bagian ketebalan. Sudut tajam, sudut, dan fillet sebaiknya dihindari sebisa mungkin, karena hal itu dapat menyebabkan pengumpulan stres dan dapat menyebabkan keretakan dan merobek logam (seperti dalam die casting) selama solidifikasi. Radis fillet telah ditentukan untuk mengurangi konsentrasi tegangan. dan untuk memastikan aliran logam cair selama menuang. Radusi fillet berkisar 3-25 mm, biasanya radius yang lebih dipakai untuk coran yang kecil dan dalam aplikasi khusus. Namun, jika fillet radius terlalu besar, volume material di daerah tersebut juga cukup besar, dan akibatnya, laju pendinginan yang lebih rendah.
perubahan bagian coran harus dicampur dengan lancar ke dalam satu sama lain.
Pada proses pendinginan akan terjadi penyusutan ukuran material. Dan akan diikuti terjadinya porositas atau terdapat cavitie atau lubang kecil pada material yang sangat kecil dalam jumlah banyak (Gambar 12.2c dan dlubang ini dapat dihilangkan dengan menggunakan core kecil. Meskipun proses pengecoran menghasilkan lubang-lubang kecil atau cavitie pada material (Gambar 12.2e), lubang ini tidak mempengaruhi kekuatan secara signifikan. sebisa mungkin menyeragamkan ketebalan dinding seluruh benda cor untuk menghindari atau meminimalkan penyusutan rongga. Meskipun meningkatkan biaya produksi, metal paddings atau chills dalam cetakan dapat menghilangkan atau mengurangi hot spot (lihat Gambar. 10,14).
• Daerah permukaan. Besar permukaan harus dihindari, karena dapat membuat permukaan tidak rata saat pendinginan karena temperatur gradien, atau menyebabkan permukaan yang kasar karena aliran yang tidak rata logam selama melakukan pouring. Salah satu teknik umum untuk mengatasi ini adalah membuat permukaan datar menjadi sedikit bergerigi.
• Penyusutan. Untuk menghindari cracking dari pengecoran pada saat pendinginan, harus ada kelonggaran untuk penyusutan selama solidifikasi. Dalam coran dengan memotong rusuk, tegangan tarik dapat dikurangi dengan mengubah bidang pisah. Dimensi pola juga harus memungkinkan penyusutan logam selama pemadatan dan pendinginan. Tunjangan untuk penyusutan, yang dikenal sebagai patternmaker's penyusutan, biasanya berkisar dari sekitar 10-20 mmlrn. Tabel 12.1 memberikan penyusutan normal biasanya penyisihan penggecoran pada cetakan pasir
• Draft. Draft kecil (lancip) biasanya disediakan dalam cetakan pasir-pola untuk mengaktifkan pola penghapusan tanpa merusak cetakan (lihat Gambar. 11,5). Konsep umumnya berkisar 5-15 mm / m. Tergantung pada kualitas pola, rancangan sudut biasanya berkisar antara 0.5 ° sampai 2 °. Sudut-sudut pada permukaan dalam dua kali lebih besar dari sudut pada permukaan luar, sudutnya harus lebih besar daripada permukaan luar karena pengecoran menyusut ke dalam menuju inti.
• Toleransi dimensi. Toleransi dimensi tergantung pada proses pengecoran tertentu, ukuran casting, dan jenis pola yang digunakan. Toleransi yang digunakan harus dalam batas-batas kinerja bagian yang baik, jika tidak, biaya pengecoran meningkat. Dalam praktek komersial, toleransi biasanya dalam kisaran ± 0,8 mm untuk coran kecil dan meningkat dengan ukuran coran. Toleransi untuk coran besar, misalnya, mungkin ia sebanyak ± 6 mm.
• Huruf dan tanda-tanda. Merupakan penerapan umum untuk menyertakan beberapa bentuk bagian identifikasi (seperti huruf atau logo perusahaan) dalam coran. Fitur-fitur ini biasanya terdapat di dalam coran atau dapat menonjol dari permukaan, mana yang paling diinginkan tergantung pada metode menghasilkan cetakan. Misalnya. Cetakan pasir, sebuah piringan pola dihasilkan oleh mesin di pabrik CNC, dapat dibuat dengan mesin yang sederhana. Di sisi lain, dalam die casting. Tidaj dapat digunakan mesin yang sederhana untuk membuat cetakan.
• Finishing operasi. Dalam merancang sebuah benda coran, penting untuk menambahkan proses permesinan dan finishing berikutnya. Sebagai contoh, jika sebuah lubang yang akan dibor di benda coran, lebih baik untuk menemukan lubang pada permukaan datar daripada permukaan yang melengkung untuk mencegah bor dari kerusakan. Desain yang lebih baik akan memasukkan lubang kecil sebagai titik awal untuk operasi pengeboran. Coran harus menyertakan fitur yang memungkinkan agar mudah dikerjakan pada proses permesinan.
Memilih proses pengecoran. Proses casting pemilihan tidak dapat dipisahkan dari diskusi ekonomi (lihat Bagian 12.4). Namun, Tabel 11.1 daftar beberapa keuntungan dan keterbatasan dari proses pengecoran yang berdampak pada desain pengecoran. Aturan desain khusus untuk dibuang dan operasi cetakan permanen dibahas selanjutnya.
Menentukan garis pisah. Sebuah bagian harus berorientasi pada cetakan sehingga sebagian besar dari pengecoran relatif rendah dan tinggi dari pengecoran diminimalkan. Bagian orientasi juga menentukan distribusi porositas. Sebagai contoh, dalam casting alumunium, hidrogen cair larut dalam logam tetapi tidak larut sebagai aluminium membeku (lihat Gambar. 10.15). Dengan demikian, hidrogen gelembung dapat terbentuk selama pengumpalan dan ini akan mengapung ke atas karena daya apung dan akan ada yang lebih tinggi sebuah bagian atas dari coran. Oleh karena itu, permukaan kritis harus berorientasi terhadap bagian cetakan yang di bawah.
Sebuah bagian yang berorientasi dengan baik maka dapat ditentukan garis perpisahan. Jalur perpisahan adalah garis yang memisahkan bagian atas (cope) dan bawah (drag) bagian dari cetakan (lihat gambar 11.4). Secara umum, garis perpisahan harus sepanjang garis yang datar daripada garis berkontur. bila memungkinkan, garis perpisahan harus di sudut-sudut atau pinggiran benda coran bukan pada permukaan datar di tengah pengecoran, sehingga flash pada baris (materi antara kedua bagian dari cetakan) tidak akan Jadilah seperti yang terlihat. Lokasi garis perpisahan adalah penting karena mempengaruhi jamur desain, kemudahan pencetakan, jumlah dan bentuk inti yang diperlukan, metode dukungan, dan sistem gating.
Garis perpisahan harus ditempatkan semudah mungkin (relatif terhadap benda coran) padat logam seperti aluminium paduan dan terletak di ketinggian sekitar pertengahan.untuk logam yang lebih padat seperti baja. Namun logam tidak boleh dibiarkan mengalir secara vertikal, terutama ketika menuangkan kedalam cetakan. Penempatan garis perpisahan memiliki dampak yang besar terhadap sisa desain cetakan. Sebagai contoh, di cetakan pasir, memiliki runners, gates, dan sprue yang harus ditempatkan pada posisi yang baik sesuai permukaan pisahnya. Juga, penempatan garis perpisahan dan orientasi dari bagian menentukan jumlah core yang diperlukan, dan itu lebih baik untuk dapat digunakan lagi.
Menentukan dan merancang gates. Gates adalah menghubungkan antara runners dan bagian yang akan diisi dengan logam. Beberapa pertimbangan dalam merancang sistem gating:
o Beberapa gates seringkali lebih disukai dan diperlukan untuk bagian besar. Beberapa gates memiliki manfaat menuangkan dan membiarkan suhu rendah dan mengurangi gradien temperatur di casting.
o Gates harus disisipkan kedalam bagian tebal coran.
o Fillet harus dibuat di mana gates bertemu dengan ruang coran ini dapat membuat lebih sedikit turbulensi dari persimpangan.
o Gates paling dekat dengan sprue harus ditempatkan cukup jauh sehingga gates dapat dengan mudah dihilangkan. Jarak ini dapat berupa beberapa milimeter untuk coran kecil dan sampai dengan 500 mm untuk benda coran yang besar
o Panjang minimum gates harus tiga sampai lima kali diameter gates, tergantung pada logam yang dituangkan. Penampang harus cukup besar untuk memungkinkan mengisi rongga cetakan dan harus lebih kecil dari penampang runner.
o Gates yang melengkung harus dihindari, tapi bila perlu, bagian lurus di lubang gates harus ditempatkan berdekatan dengan ruang coran.
Desain runner. runner adalah saluran distribusi horizontal yang menerima logam cair dari sprue dan dikirim ke gates. Sebuah runner yang digunakan untuk bagian-bagian yang sederhana, tapi dua-sistem runner dapat ditetapkan untuk coran yang lebih rumit. runner yang digunakan untuk menjebak dross (dross adalah campuran dari oksida dan logam dan bentuk-bentuk di permukaan logam) dan mencegahnya memasuki gates dan rongga cetakan. Umumnya, dross perangkap diletakkan di ujung runner, dan lebih dari satu runner diletakan di atas gates untuk memastikan bahwa logam dalam gates ada dari bawah permukaan.
Merancang fitur cetakan lainnya. Tujuan utama dalam merancang sebuah sprite (dijelaskan dalam Bagian 10.3) adalah untuk mencapai laju aliran logam yang diperlukan sementara mencegah hembusan atau pembentukan dross berlebihan. Laju aliran ditentukan sedemikian rupa sehingga turbulensi dihindari, tapi cetakan diisi dengan cepat dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan solidifikasi. Pouring basin dapat digunakan untuk memastikan bahwa logam mengalir ke sprue tidak terputus, jika logam cair dijaga dalam menuangkan pouring basin, maka sampah akan mengambang dan tidak akan masuk ke rongga cetakan. Filter digunakan untuk menjebak kontaminan besar, dan ini juga untuk memperlambat kecepatan logam dan membuat aliran lebih laminer. Pedinginan dapat digunakan untuk mempercepat pembekuan logam di daerah tertentu pada sebuah proses pengecoran.
Melakukan proses yang baik. Telah diamati secara luas bahwa desain cetakan yang diberikan dapat memproduksi komponen diterima serta yang cacat dan jarang akan menghasilkan bagian-bagian yang rusak atau hanya baik. Untuk memeriksa cacat benda tuang, prosedur kontrol kualitas yang diperlukan. Beberapa masalah umum adalah sebagai berikut
• Dimulai dengan logam cair berkualitas tinggi sangat penting untuk menghasilkan coran unggul. Mengatur temperatur, kimia logam, gas entrainment. dan prosedur penanganan semua dapat mempengaruhi kualitas logam yang dituangkan ke cetakan.
• Yang menuangkan logam tidak boleh terganggu, karena hal ini dapat menyebabkan dross entrainment dan turbulensi. The meniskus dari logam cair dalam rongga cetakan harus dilakukan terus-menerus, tanpa gangguan.
• Laju pendinginan yang berbeda dalam setiap proses pengecoran penyebab tegangan sisa. Stress relieving (Bagian 4. 11) sehingga mungkin dirasa perlu untuk menghindari distorsi dari coran untuk aplikasi yang sulit.
DESAIN UNTUK CETAKAN SEKALI PAKAI
Expendable mold proses cetakan memiliki beberapa pertimbangan desain tertentu, yang terutama diberikan ke bahan cetakan, ukuran bagian-bagian, dan metode manufaktur. Jelas, casting dalam cetakan dibuang-proses (seperti investement casting) pendinginan akan jauh lebih lambat dibandingkan dengan, katakanlah, die casting, yang memiliki implikasi yang penting dalam layout cetakan.
Pertimbangan desain penting untuk Expendable-mold casting adalah sebagai berikut:
Mold layout. Fitur dalam cetakan harus ditempatkan secara logis dan tepat, dengan gerbang yang diperlukan. Salah satu tujuan paling penting dalam tata letak cetakan adalah memiliki solidifikasi memulai di salah satu sisi cetakan hingga kedalam bagian cetakan, dengan memperkuat penambah terakhir. biasanya, tata letak cetakan didasarkan pada pengalaman dan pertimbangan dari aliran fluida dan transfer panas. Baru-baru ini, program komputer umum berdasarkan finite-difference algorithms telah tersedia. Ini memungkinkan simulasi cetakan mengisi dan evaluasi cepat layout cetakan.
Desain riser. Masalah utama dalam desain pengecoran adalah ukuran dan penempatan riser. Riser yang sangat berguna dalam mempengaruhi perkembangan solidifikasi di sisi depan casting dan merupakan fitur penting dalam tata letak cetakan dijelaskan sebelumnya. Blind riser adalah fitur desain yang baik dan memelihara panas lebih lama daripada anak tangga terbuka. Riser yang dirancang sesuai dengan enam aturan dasar:
1. Riser tidak boleh mengeras sebelum pengecoran. Hal ini biasanya diberlakukan dengan menghindari penggunaan risers kecil dan dengan menggunakan silinder risers dengan rasio aspek kecil (rasio kecil ketinggian penampang). Spherichal riser adalah bentuk yang paling efisien tapi sulit untuk bekerja.
2. Volume riser harus cukup besar untuk memberikan jumlah yang cukup cairan logam untuk mengkompensasi penyusutan di casting.
3. Persimpangan antara feeder dan casting dan tidak boleh terjadi pembesaran area pemanasan di mana porositas penyusutan dapat terjadi.
4. riser harus ditempatkan sehingga cairan logam dapat ia dikirim ke tempat yang paling dibutuhkan.
5. Harus ada cukup tekanan untuk mendorong logam cair ke dalam cetakan lokasi di tempat yang membutuhkan. oleh karena Riser itu tidak berguna untuk logam dengan kepadatan rendah (seperti paduan aluminium) karena mereka adalah untuk mereka yang memiliki kepadatan lebih tinggi) seperti baja dan besi tuang).
6. Head tekanan dari riser harus menekan dan mendorong pembentukan mengisi rongga rongga.
Penambahan permesinan. Karena sebagian besar dibuang-cetakan coran membutuhkan beberapa tambahan operasi finishing, seperti mesin dan grinda, tunjangan harus dibuat dalam desain casting untuk operasi ini. Penambahan permesinan, yang termasuk dalam pola dimensi, tergantung pada jenis casting dan meningkat dengan ukuran dan ketebalan bagian coran. Besarnya biasanya berkisar dari sekitar 2 sampai 5 mm untuk coran kecil untuk lebih dari 25 mm untuk coran besar.
Pertimbangan desain penting untuk Expendable-mold casting adalah sebagai berikut:
Mold layout. Fitur dalam cetakan harus ditempatkan secara logis dan tepat, dengan gerbang yang diperlukan. Salah satu tujuan paling penting dalam tata letak cetakan adalah memiliki solidifikasi memulai di salah satu sisi cetakan hingga kedalam bagian cetakan, dengan memperkuat penambah terakhir. biasanya, tata letak cetakan didasarkan pada pengalaman dan pertimbangan dari aliran fluida dan transfer panas. Baru-baru ini, program komputer umum berdasarkan finite-difference algorithms telah tersedia. Ini memungkinkan simulasi cetakan mengisi dan evaluasi cepat layout cetakan.
Desain riser. Masalah utama dalam desain pengecoran adalah ukuran dan penempatan riser. Riser yang sangat berguna dalam mempengaruhi perkembangan solidifikasi di sisi depan casting dan merupakan fitur penting dalam tata letak cetakan dijelaskan sebelumnya. Blind riser adalah fitur desain yang baik dan memelihara panas lebih lama daripada anak tangga terbuka. Riser yang dirancang sesuai dengan enam aturan dasar:
1. Riser tidak boleh mengeras sebelum pengecoran. Hal ini biasanya diberlakukan dengan menghindari penggunaan risers kecil dan dengan menggunakan silinder risers dengan rasio aspek kecil (rasio kecil ketinggian penampang). Spherichal riser adalah bentuk yang paling efisien tapi sulit untuk bekerja.
2. Volume riser harus cukup besar untuk memberikan jumlah yang cukup cairan logam untuk mengkompensasi penyusutan di casting.
3. Persimpangan antara feeder dan casting dan tidak boleh terjadi pembesaran area pemanasan di mana porositas penyusutan dapat terjadi.
4. riser harus ditempatkan sehingga cairan logam dapat ia dikirim ke tempat yang paling dibutuhkan.
5. Harus ada cukup tekanan untuk mendorong logam cair ke dalam cetakan lokasi di tempat yang membutuhkan. oleh karena Riser itu tidak berguna untuk logam dengan kepadatan rendah (seperti paduan aluminium) karena mereka adalah untuk mereka yang memiliki kepadatan lebih tinggi) seperti baja dan besi tuang).
6. Head tekanan dari riser harus menekan dan mendorong pembentukan mengisi rongga rongga.
Penambahan permesinan. Karena sebagian besar dibuang-cetakan coran membutuhkan beberapa tambahan operasi finishing, seperti mesin dan grinda, tunjangan harus dibuat dalam desain casting untuk operasi ini. Penambahan permesinan, yang termasuk dalam pola dimensi, tergantung pada jenis casting dan meningkat dengan ukuran dan ketebalan bagian coran. Besarnya biasanya berkisar dari sekitar 2 sampai 5 mm untuk coran kecil untuk lebih dari 25 mm untuk coran besar.
DESAIN UNTUK CETAKAN PERMANEN
pedoman umum dan contoh desain untuk cetakan permanen dibahas dalam Contoh 12.1. pertimbangan khusus terlibat dalam merancang perkakas untuk die casting. Meskipun desain dapat dimodifikasi untuk menghilangkan draft untuk dimensi akurasi yang lebih baik, sebuah sudut draft 1 / 2 ° atau bahkan 1 / 4 ° biasanya diperlukan; bila tidak bahan akan memnempel dan sulit dicabut. Serta dapat menyebabkan distorsi
Die cast bagian hampir bersih berbentuk, hanya membutuhkan penghapusan gerbang dan kecil pemangkasan untuk menghapus berkedip dan cacat kecil lainnya. Permukaan dan akurasi dimensi dari bagian-bagian mati-cor sangat baik (lihat Tabel 1 1.2), dan pada umumnya mereka tidak memerlukan penyisihan permesinan.
CONTOH Ilustrasi 12,1 desain benda coran yang baik dan buruk
Beberapa contoh desain yang buruk dan baik dalam cetakan permanen diperlihatkan pada Gambar. 12.3. Perbedaan yang signifikan dalam desain diuraikan di sini untuk setiap contoh:
• Bagian bawah dari desain di sebelah kiri mempunyai dinding tipis dengan jelas belum terlihat peran fungsional. Lokasi ini dari bagian sehingga dapat patah jika terkena dampak kekuatan tinggi. Desain yang baik menghilangkan masalah ini dalah dengan menyederhanakan dan manufaktur cetakan.
• Permukaan datar besar selalu ada kesulitan dalam pengecoran logam (bukan logam, serta bahan-bahan), karena biasanya cenderung melengkung dan mengembang permukaan yang tidak rata. Praktek yang umum untuk menghindari situasi ini adalah untuk memecah permukaan dengan rusuk dan gerigi pada sisi sebaliknya casting. cara ini sangat mengurangi distorsi dan, tidak mempengaruhi tampilan dan fungsi dari permukaan yang rata.
• Ini adalah contoh desain yang buruk dan baik tidak relevan hanya untuk coran tetapi juga untuk bagian mesin atau permukaan. Sulit untuk menghasilkan jari-jari internal yang tajam atau sudut yang mungkin diperlukan untuk tujuan fungsional, seperti menyisipkan yang dirancang untuk mencapai bagian bawah rongga. Juga, dalam kasus melumasi rongga, pelumas dapat menumpuk di bagian bawah dan, karena mampat, akan mencegah penyisipan penuh dari suatu bagian ke dalam rongga. Penempatan jari-jari kecil di sudut-sudut atau pinggiran di bagian bawah bagian menghilangkan masalah ini.
• Fungsi seperti bagian bisa dia, misalnya, tombol untuk dapat mencengkeram dan diputar-maka fitur-fitur luar sepanjang pinggiran. Catatan dalam desain di sebelah kiri yang batin kenop pinggiran juga memiliki fitur yang tidak berfungsi tapi membantu menghemat material. Casting mati untuk desain yang baik lebih mudah untuk manufaktur.
• Perhatikan bahwa desain yang buruk memiliki fillet tajam di dasar alur longitudinal, yang berarti bahwa cetakan memiliki bagian yang tajam. Karena ketajaman ini dapat mengakibatkan benda coran jadi ngelotok.
• Desain yang buruk di sebelah kiri memiliki garis yang mencapai permukaan kanan coran. Kemudian ada kemungkinan bahwa selama beberapa pengecoran logam cair dapat menembus daerah ini, sehingga membentuk sebuah flash dan mengganggu fungsi insert threaded, seperti ketika sebuah kacang yang digunakan. Desain yang baik menggunakan sebuah offset pada batang ulir, menghilangkan masalah ini. Pertimbangan Desain ini juga berlaku untuk injeksi-molding plastik, contoh yang ditunjukkan pada gambar. 19,9.
Die cast bagian hampir bersih berbentuk, hanya membutuhkan penghapusan gerbang dan kecil pemangkasan untuk menghapus berkedip dan cacat kecil lainnya. Permukaan dan akurasi dimensi dari bagian-bagian mati-cor sangat baik (lihat Tabel 1 1.2), dan pada umumnya mereka tidak memerlukan penyisihan permesinan.
CONTOH Ilustrasi 12,1 desain benda coran yang baik dan buruk
Beberapa contoh desain yang buruk dan baik dalam cetakan permanen diperlihatkan pada Gambar. 12.3. Perbedaan yang signifikan dalam desain diuraikan di sini untuk setiap contoh:
• Bagian bawah dari desain di sebelah kiri mempunyai dinding tipis dengan jelas belum terlihat peran fungsional. Lokasi ini dari bagian sehingga dapat patah jika terkena dampak kekuatan tinggi. Desain yang baik menghilangkan masalah ini dalah dengan menyederhanakan dan manufaktur cetakan.
• Permukaan datar besar selalu ada kesulitan dalam pengecoran logam (bukan logam, serta bahan-bahan), karena biasanya cenderung melengkung dan mengembang permukaan yang tidak rata. Praktek yang umum untuk menghindari situasi ini adalah untuk memecah permukaan dengan rusuk dan gerigi pada sisi sebaliknya casting. cara ini sangat mengurangi distorsi dan, tidak mempengaruhi tampilan dan fungsi dari permukaan yang rata.
• Ini adalah contoh desain yang buruk dan baik tidak relevan hanya untuk coran tetapi juga untuk bagian mesin atau permukaan. Sulit untuk menghasilkan jari-jari internal yang tajam atau sudut yang mungkin diperlukan untuk tujuan fungsional, seperti menyisipkan yang dirancang untuk mencapai bagian bawah rongga. Juga, dalam kasus melumasi rongga, pelumas dapat menumpuk di bagian bawah dan, karena mampat, akan mencegah penyisipan penuh dari suatu bagian ke dalam rongga. Penempatan jari-jari kecil di sudut-sudut atau pinggiran di bagian bawah bagian menghilangkan masalah ini.
• Fungsi seperti bagian bisa dia, misalnya, tombol untuk dapat mencengkeram dan diputar-maka fitur-fitur luar sepanjang pinggiran. Catatan dalam desain di sebelah kiri yang batin kenop pinggiran juga memiliki fitur yang tidak berfungsi tapi membantu menghemat material. Casting mati untuk desain yang baik lebih mudah untuk manufaktur.
• Perhatikan bahwa desain yang buruk memiliki fillet tajam di dasar alur longitudinal, yang berarti bahwa cetakan memiliki bagian yang tajam. Karena ketajaman ini dapat mengakibatkan benda coran jadi ngelotok.
• Desain yang buruk di sebelah kiri memiliki garis yang mencapai permukaan kanan coran. Kemudian ada kemungkinan bahwa selama beberapa pengecoran logam cair dapat menembus daerah ini, sehingga membentuk sebuah flash dan mengganggu fungsi insert threaded, seperti ketika sebuah kacang yang digunakan. Desain yang baik menggunakan sebuah offset pada batang ulir, menghilangkan masalah ini. Pertimbangan Desain ini juga berlaku untuk injeksi-molding plastik, contoh yang ditunjukkan pada gambar. 19,9.
KOMPUTER MODELING PROSES PENGECORAN
Karena pengecoran melibatkan interaksi kompleks antara material dan proses variabel, studi kuantitatif interaksi ini sangat penting dalam desain yang tepat atings dan produksi berkualitas tinggi coran. Meskipun di masa lalu studi semacam itu telah menyajikan kesulitan-kesulitan besar, kemajuan pesat dalam teknik komputer dan pemodelan telah menyebabkan inovasi penting dalam pemodelan berbagai aspek casting-termasuk aliran fluida, perpindahan panas, dan mikrostruktur yang berkembang selama solidifikasi-dalam berbagai kondisi proses pengecoran.
Modeling aliran fluida dalam cetakan didasarkan pada Bernoulli dan persamaan kontinuitas (Bagian 10.3). Ini memprediksi perilaku logam saat mengalir ke sistem dan gating perjalanan ke rongga cetakan serta kecepatan dan distribusi tekanan dalam sistem. Kemajuan juga sedang dibuat dalam pemodelan perpindahan panas di casting. Perangkat lunak modern dapat beberapa aliran fluida dan perpindahan panas dan pengaruh kondisi permukaan, sifat termal bahan-bahan yang terlibat, dan alami dan konveksi paksa pada pendinginan. Perhatikan bahwa kondisi permukaan bervariasi selama solidifikasi, sebagai lapisan udara yang berkembang antara para casting dan dinding cetakan karena penyusutan. Studi serupa yang dilakukan pada pengembangan model mikrostruktur di casting. Studi-studi ini mencakup aliran panas, suhu gadients, nukleasi dan pertumbuhan kristal, pembentukan struktur dendritik dan equiaxed, bentuk butir butir lainnya, dan gerakan dari antarmuka cair-padat selama solidifikasi.
Sifat mekanik untuk berbagai kelompok paduan cor. perhatikan bahwa bahkan dalam kelompok yang sama, sifat sangat lebih luas, khususnya untuk cast baja, source: Courtesy of steel founders’ Society of America.
Model seperti sekarang yang mampu memprediksi, misalnya, lebar mushy zone (lihat Gambar. 104) selama solidifikasi dan ukuran butir dalam coran. Demikian pula, kemampuan untuk menghitung isotherms (garis temperatur yang sama) memberikan wawasan tentang kemungkinan hot spot dan perkembangan selanjutnya penyusutan rongga. Dengan ketersediaan perangkat lunak yang user-friendly dan kemajuan dalam desain dibantu komputer dan manufaktur, teknik pemodelan menjadi lebih mudah untuk menerapkan. Manfaat adalah peningkatan produktivitas, peningkatan kualitas, mudah perencanaan dan estimasi biaya, dan tanggapan terhadap qtucker perubahan desain. Beberapa program perangkat lunak komersial sekarang tersedia untuk modeling proses pengecoran, seperti Magmasoft, Pro (ast. Solidja, dan AFSsolid
Modeling aliran fluida dalam cetakan didasarkan pada Bernoulli dan persamaan kontinuitas (Bagian 10.3). Ini memprediksi perilaku logam saat mengalir ke sistem dan gating perjalanan ke rongga cetakan serta kecepatan dan distribusi tekanan dalam sistem. Kemajuan juga sedang dibuat dalam pemodelan perpindahan panas di casting. Perangkat lunak modern dapat beberapa aliran fluida dan perpindahan panas dan pengaruh kondisi permukaan, sifat termal bahan-bahan yang terlibat, dan alami dan konveksi paksa pada pendinginan. Perhatikan bahwa kondisi permukaan bervariasi selama solidifikasi, sebagai lapisan udara yang berkembang antara para casting dan dinding cetakan karena penyusutan. Studi serupa yang dilakukan pada pengembangan model mikrostruktur di casting. Studi-studi ini mencakup aliran panas, suhu gadients, nukleasi dan pertumbuhan kristal, pembentukan struktur dendritik dan equiaxed, bentuk butir butir lainnya, dan gerakan dari antarmuka cair-padat selama solidifikasi.
Sifat mekanik untuk berbagai kelompok paduan cor. perhatikan bahwa bahkan dalam kelompok yang sama, sifat sangat lebih luas, khususnya untuk cast baja, source: Courtesy of steel founders’ Society of America.
Model seperti sekarang yang mampu memprediksi, misalnya, lebar mushy zone (lihat Gambar. 104) selama solidifikasi dan ukuran butir dalam coran. Demikian pula, kemampuan untuk menghitung isotherms (garis temperatur yang sama) memberikan wawasan tentang kemungkinan hot spot dan perkembangan selanjutnya penyusutan rongga. Dengan ketersediaan perangkat lunak yang user-friendly dan kemajuan dalam desain dibantu komputer dan manufaktur, teknik pemodelan menjadi lebih mudah untuk menerapkan. Manfaat adalah peningkatan produktivitas, peningkatan kualitas, mudah perencanaan dan estimasi biaya, dan tanggapan terhadap qtucker perubahan desain. Beberapa program perangkat lunak komersial sekarang tersedia untuk modeling proses pengecoran, seperti Magmasoft, Pro (ast. Solidja, dan AFSsolid
PENGECORAN PADUAN NON FERRO
Paduan berbasis aluminium. Paduan dengan dasar aluminium memiliki berbagai macam sifat mekanik, terutama karena berbagai mekanisme pengerasan dan perawatan panas yang dapat digunakan dengan material ini (Subbab 4.9). Paduan ini memiliki konduktivitas listrik tinggi dan umumnya baik ketahanan korosi atmosfer. Namun, lemah terhadap beberapa asam dan basa adalah ini harus dihindari untuk mencegah korosi galvanik. Material ini nontoxic, ringan, dan memiliki sifat machineability yang bagus. Kecuali untuk paduan dengan silikon, karna umumnya memiliki resistansi rendah memakai dan abrasi. Aluminium paduan berbasis memiliki banyak aplikasi, termasuk arsitektur dan dekoratif digunakan. Kecenderungan peningkatan adalah penggunaannya dalam mobil, untuk komponen seperti blok mesin, kepala silinder, intake manifold, transmisi kasus, komponen suspensi, roda dan rem. Bagian yang terbuat dari aluminium dan magnesium berbasis berbasis paduan dikenal sebagai cahaya-coran logam.
Paduan berbasis magnesium. Kepadatan terendah dari semua paduan casting komersial adalah kelompok material berbasis magnesium. Material ini memiliki ketahanan korosi yang baik dan kuat, tergantung pada perlakuan panas tertentu digunakan. Aplikasi khas termasuk roda mobil, rumah, dan pendingi udara blok mesin
Paduan berbasis tembaga. Walaupun agak mahal, berbasis paduan tembaga mempunyai keunggulan yang baik konduktivitas listrik dan termal, ketahanan korosi, tidak beracun, serta cocok digunakan untuk bahan bearing. Berbagai paduan berbasis tembaga yang tersedia, termasuk kuningan, alumunium perunggu, phosphore perunggu, dan timah perunggu.
Table 12.2
Typical application for casting and casting characteristics
Paduan suhu tinggi. Temperatur tinggi paduan memiliki berbagai sifat dan biasanya membutuhkan suhu hingga 1650 ° C untuk casting titanium dan superalloy dan lebih tinggi untuk paduan tahan panas (Mo, Nb, W dan Ta). Teknik khusus digunakan untuk cor paduan ini untuk nozel dan berbagai jet dan roket-mesin Compo nents. Beberapa dari campuran logam ini lebih cocok dan ekonomis untuk pengecoran daripada untuk membentuk metode manufaktur lain, seperti penempaan.
Paduan berbasis seng. Titik lebur yang rendah, paduan berbasis seng memiliki ketahanan terhadap korosi yang baik, baik cair, dan kekuatan yang cukup untuk aplikasi struktural. Paduan ini biasa digunakan dalam die casting khususnya untuk bagian dengan dinding tipis dan bentuk yang rumit.
Paduan berbasis timah. Meskipun kekuatan rendah, paduan ini memiliki ketahanan korosi yang baik dan biasanya digunakan untuk permukaan bantalan
Lead based alloys. Paduan ini memiliki aplikasi yang mirip dengan paduan berbasis timah, tetapi beracun sehingga tak dapat digunakan untuk aplikasi yang lebih luas.
TABLE 12.4
MECHANICAL PROPERTIES OF GRAY CAST IRONS
Table 12.3
PROPERTIES AND TYPICAL APPLICATION OF CAST IRONS
TABEL 12.5
PROPERTIES AND TYPICAL APPLICATIONS OF NON FERROUS CAST ALLOYS
Paduan suhu tinggi. Temperatur tinggi paduan memiliki berbagai sifat dan biasanya membutuhkan suhu hingga 1650 ° C untuk casting titanium dan superalloy dan lebih tinggi untuk paduan tahan panas (Mo, Nb, W dan Ta). Teknik khusus digunakan untuk cor paduan ini untuk nozel dan berbagai jet dan roket-mesin Compo nents. Beberapa dari campuran logam ini lebih cocok dan ekonomis untuk pengecoran daripada untuk membentuk metode manufaktur lain, seperti penempaan.
Paduan berbasis magnesium. Kepadatan terendah dari semua paduan casting komersial adalah kelompok material berbasis magnesium. Material ini memiliki ketahanan korosi yang baik dan kuat, tergantung pada perlakuan panas tertentu digunakan. Aplikasi khas termasuk roda mobil, rumah, dan pendingi udara blok mesin
Paduan berbasis tembaga. Walaupun agak mahal, berbasis paduan tembaga mempunyai keunggulan yang baik konduktivitas listrik dan termal, ketahanan korosi, tidak beracun, serta cocok digunakan untuk bahan bearing. Berbagai paduan berbasis tembaga yang tersedia, termasuk kuningan, alumunium perunggu, phosphore perunggu, dan timah perunggu.
Table 12.2
Typical application for casting and casting characteristics
Paduan suhu tinggi. Temperatur tinggi paduan memiliki berbagai sifat dan biasanya membutuhkan suhu hingga 1650 ° C untuk casting titanium dan superalloy dan lebih tinggi untuk paduan tahan panas (Mo, Nb, W dan Ta). Teknik khusus digunakan untuk cor paduan ini untuk nozel dan berbagai jet dan roket-mesin Compo nents. Beberapa dari campuran logam ini lebih cocok dan ekonomis untuk pengecoran daripada untuk membentuk metode manufaktur lain, seperti penempaan.
Paduan berbasis seng. Titik lebur yang rendah, paduan berbasis seng memiliki ketahanan terhadap korosi yang baik, baik cair, dan kekuatan yang cukup untuk aplikasi struktural. Paduan ini biasa digunakan dalam die casting khususnya untuk bagian dengan dinding tipis dan bentuk yang rumit.
Paduan berbasis timah. Meskipun kekuatan rendah, paduan ini memiliki ketahanan korosi yang baik dan biasanya digunakan untuk permukaan bantalan
Lead based alloys. Paduan ini memiliki aplikasi yang mirip dengan paduan berbasis timah, tetapi beracun sehingga tak dapat digunakan untuk aplikasi yang lebih luas.
TABLE 12.4
MECHANICAL PROPERTIES OF GRAY CAST IRONS
Table 12.3
PROPERTIES AND TYPICAL APPLICATION OF CAST IRONS
TABEL 12.5
PROPERTIES AND TYPICAL APPLICATIONS OF NON FERROUS CAST ALLOYS
Paduan suhu tinggi. Temperatur tinggi paduan memiliki berbagai sifat dan biasanya membutuhkan suhu hingga 1650 ° C untuk casting titanium dan superalloy dan lebih tinggi untuk paduan tahan panas (Mo, Nb, W dan Ta). Teknik khusus digunakan untuk cor paduan ini untuk nozel dan berbagai jet dan roket-mesin Compo nents. Beberapa dari campuran logam ini lebih cocok dan ekonomis untuk pengecoran daripada untuk membentuk metode manufaktur lain, seperti penempaan.
PENGECORAN PADUAN FERRO
Besi cor. Besi cor mewakili jumlah terbesar dari semua logam cor, dan dapat dicetak dengan mudah ke dalam bentuk yang rumit. umumnya memiliki beberapa sifat yang diinginkan, seperti ketahanan aus, kekerasan, dan mesin bagus. Besi cor istilah mengacu pada keluarga paduan, dan seperti yang dijelaskan dalam Bagian 4.6, mereka diklasifikasikan sebagai besi cor abu-abu (abu-abu besi), ulet (nodular atau berbentuk bola) besi, besi cor putih, lentur besi, dan besi dipadatkan-grafit . Sifat-sifat umum mereka dan khas aplikasi diberikan dalam Tabel 12,3 dan 12.4.
• Besi cor kelabu. Coran besi cor kelabu memiliki relatif sedikit penyusutan rongga dan porositas rendah. Berbagai bentuk adalah besi cor kelabu feritik, Pearlitic, dan martensit. Karena perbedaan struktur mereka, masing-masing jenis memiliki sifat-sifat yang berbeda. Sifat mekanik untuk beberapa kelas besi cor kelabu diberikan dalam Tabel 12.4. Khas penggunaan besi cor abu-abu berada di blok mesin, elecicmotor perumahan, pipa, dan memakai permukaan untuk mesin. Juga, kapasitas redam tinggi telah membuat besi abu-abu materi yang umum untuk mesin-alat basa. Besi cor kelabu ditentukan oleh dua digit ASTM penunjukan. Sebagai contoh, kelas 20 menentukan bahwa materi harus memiliki kekuatan tarik minimum 20 ksi (140 MPa).
• Ulet (nodular) besi. Biasanya digunakan untuk bagian mesin, rumah, roda gigi, pipa, gulungan untuk menggulung pabrik, dan otomotif crankshafts, ulet besi yang ditentukan oleh seperangkat dua digit angka. Sebagai contoh, kelas or grade 80-55-06 menunjukkan bahwa materi memiliki kekuatan tarik minimum 80 ksi (550 MPa), kekuatan luluh minimum 55 ksi (380 MPa), dan 6% elongasi dalam 2 in (50 mm).
• Besi cor putih. ekstrim kekerasan dan ketahanan aus, besi cor putih digunakan terutama untuk rolling mill, kereta-sepatu rem mobil, dan liner dalam mesin untuk pengolahan bahan kasar.
• Besi lunak. Penggunaan utama dari besi lunak untuk peralatan kereta api dan berbagai jenis hardware, fitting, dan komponen untuk aplikasi listrik. Besi lunak yang ditentukan oleh penunjukan lima digit. Sebagai contoh, 35.018 menunjukkan bahwa kekuatan luluh bahan adalah 35 ksi (240 MPa) dan elongasi adalah 18% dalam 2 in (50 mm).
• Compacted-graphite iron. Pertama kali diproduksi secara komersial pada tahun 1976, Compacted-graphite iron (CGI) memilki sifat diantara bsei abu-abu dan ductile iron. Gray besi memiliki redaman baik dan konduktivitas termal tetapi ducility rendah, sedangkan ulet besi memiliki redaman miskin dan termal konduktivitas tetapi kekuatan tarik tinggi dan kelelahan resistensi. Dipadatkan-grafit besi memiliki sifat meredaman termal dan abu-abu mirip dengan besi dan kekuatan dan stiffnesn sebanding dengan orang-orang yang ulet besi. Karena kekuatannya, bagian-bagian yang terbuat dari CGI sn kecil dan, dengan demikian, lebih ringan. Mudah untuk dilemparkan dan memiliki sifat konsisten di seluruh pengecoran, dan mesin lebih baik daripada ulet besi (yang merupakan pertimbangan penting, karena hal ini digunakan untuk blok mesin dan kepala silinder). Teknik casting baru sedang dikembangkan untuk lebih meningkatkan mesin dari CGI.
Baja coran. Karena suhu tinggi diperlukan untuk mencairkan baja coran (sampai sekitar 1650 ° C), casting mereka membutuhkan banyak pengalaman. Suhu tinggi sanagt sulit dikendalikan. terutama dalam pandangan reaktivitas tinggi dari baja dengan oksigen selama mencair dan menuangkan logam. Coran baja memiliki sifat-sifat yang lebih seragam (isotropik) daripada yang dibuat oleh proses kerja mekanik (Bagian III). Pemain dapat dilas baja, namun, pengelasan mengubah mikrostruktur dilemparkan di zona yang terkena panas (lihat Gambar. 30,17), sehingga mempengaruhi kekuatan, keuletan, dan ketangguhan logam dasar. Perlakuan panas berikutnya harus dilakukan untuk mengembalikan sifat mekanik dari casting. Pemain weldments telah mendapatkan pentingnya untuk perakitan mesin-mesin besar dan struktur di mana konfigurasi kompleks atau ukuran casting dapat mencegah Pemungutan bagian ekonomis di satu lokasi. Pemain Baja memiliki aplikasi penting dalam peralatan untuk kereta api, pertambangan, pabrik kimia, ladang minyak, dan konstruksi berat.
Cast stainless steel. Casting baja stainless hampir mirip dengan baja coran. Baja stainless umumnya telah lama membeku dan rentang suhu lebur tinggi. Mereka dapat mengembangkan beberapa struktur, tergantung pada komposisi dan pengolahan parameter. Cast baja stainless tersedia dalam berbagai komposisi, dan mereka dapat dirawat dan dilas panas. Produk-produk ini memiliki panas tinggi dan ketahanan korosi, terutama di industri kimia dan makanan. Berbasis nikel paduan casting digunakan untuk sangat korosif lingkungan dan suhu yang sangat tinggi layanan.
• Besi cor kelabu. Coran besi cor kelabu memiliki relatif sedikit penyusutan rongga dan porositas rendah. Berbagai bentuk adalah besi cor kelabu feritik, Pearlitic, dan martensit. Karena perbedaan struktur mereka, masing-masing jenis memiliki sifat-sifat yang berbeda. Sifat mekanik untuk beberapa kelas besi cor kelabu diberikan dalam Tabel 12.4. Khas penggunaan besi cor abu-abu berada di blok mesin, elecicmotor perumahan, pipa, dan memakai permukaan untuk mesin. Juga, kapasitas redam tinggi telah membuat besi abu-abu materi yang umum untuk mesin-alat basa. Besi cor kelabu ditentukan oleh dua digit ASTM penunjukan. Sebagai contoh, kelas 20 menentukan bahwa materi harus memiliki kekuatan tarik minimum 20 ksi (140 MPa).
• Ulet (nodular) besi. Biasanya digunakan untuk bagian mesin, rumah, roda gigi, pipa, gulungan untuk menggulung pabrik, dan otomotif crankshafts, ulet besi yang ditentukan oleh seperangkat dua digit angka. Sebagai contoh, kelas or grade 80-55-06 menunjukkan bahwa materi memiliki kekuatan tarik minimum 80 ksi (550 MPa), kekuatan luluh minimum 55 ksi (380 MPa), dan 6% elongasi dalam 2 in (50 mm).
• Besi cor putih. ekstrim kekerasan dan ketahanan aus, besi cor putih digunakan terutama untuk rolling mill, kereta-sepatu rem mobil, dan liner dalam mesin untuk pengolahan bahan kasar.
• Besi lunak. Penggunaan utama dari besi lunak untuk peralatan kereta api dan berbagai jenis hardware, fitting, dan komponen untuk aplikasi listrik. Besi lunak yang ditentukan oleh penunjukan lima digit. Sebagai contoh, 35.018 menunjukkan bahwa kekuatan luluh bahan adalah 35 ksi (240 MPa) dan elongasi adalah 18% dalam 2 in (50 mm).
• Compacted-graphite iron. Pertama kali diproduksi secara komersial pada tahun 1976, Compacted-graphite iron (CGI) memilki sifat diantara bsei abu-abu dan ductile iron. Gray besi memiliki redaman baik dan konduktivitas termal tetapi ducility rendah, sedangkan ulet besi memiliki redaman miskin dan termal konduktivitas tetapi kekuatan tarik tinggi dan kelelahan resistensi. Dipadatkan-grafit besi memiliki sifat meredaman termal dan abu-abu mirip dengan besi dan kekuatan dan stiffnesn sebanding dengan orang-orang yang ulet besi. Karena kekuatannya, bagian-bagian yang terbuat dari CGI sn kecil dan, dengan demikian, lebih ringan. Mudah untuk dilemparkan dan memiliki sifat konsisten di seluruh pengecoran, dan mesin lebih baik daripada ulet besi (yang merupakan pertimbangan penting, karena hal ini digunakan untuk blok mesin dan kepala silinder). Teknik casting baru sedang dikembangkan untuk lebih meningkatkan mesin dari CGI.
Baja coran. Karena suhu tinggi diperlukan untuk mencairkan baja coran (sampai sekitar 1650 ° C), casting mereka membutuhkan banyak pengalaman. Suhu tinggi sanagt sulit dikendalikan. terutama dalam pandangan reaktivitas tinggi dari baja dengan oksigen selama mencair dan menuangkan logam. Coran baja memiliki sifat-sifat yang lebih seragam (isotropik) daripada yang dibuat oleh proses kerja mekanik (Bagian III). Pemain dapat dilas baja, namun, pengelasan mengubah mikrostruktur dilemparkan di zona yang terkena panas (lihat Gambar. 30,17), sehingga mempengaruhi kekuatan, keuletan, dan ketangguhan logam dasar. Perlakuan panas berikutnya harus dilakukan untuk mengembalikan sifat mekanik dari casting. Pemain weldments telah mendapatkan pentingnya untuk perakitan mesin-mesin besar dan struktur di mana konfigurasi kompleks atau ukuran casting dapat mencegah Pemungutan bagian ekonomis di satu lokasi. Pemain Baja memiliki aplikasi penting dalam peralatan untuk kereta api, pertambangan, pabrik kimia, ladang minyak, dan konstruksi berat.
Cast stainless steel. Casting baja stainless hampir mirip dengan baja coran. Baja stainless umumnya telah lama membeku dan rentang suhu lebur tinggi. Mereka dapat mengembangkan beberapa struktur, tergantung pada komposisi dan pengolahan parameter. Cast baja stainless tersedia dalam berbagai komposisi, dan mereka dapat dirawat dan dilas panas. Produk-produk ini memiliki panas tinggi dan ketahanan korosi, terutama di industri kimia dan makanan. Berbasis nikel paduan casting digunakan untuk sangat korosif lingkungan dan suhu yang sangat tinggi layanan.
EKONOMI CASTING
Seperti halnya dengan semua proses manufaktur, biaya setiap cast bagian (unit cost) tergantung pada beberapa faktor, termasuk material, peralatan, dan tenaga kerja. Setelah meninjau berbagai proses pengecoran di Bab 11, diketahui bahwa beberapa memerlukan lebih banyak tenaga kerja daripada yang lain, beberapa memerlukan mati dan mesin mahal, dan beberapa memerlukan banyak waktu untuk menghasilkan coran (Tabel 12.6). Masing-masing faktor-faktor individu sehingga mempengaruhi (untuk berbagai tingkat) biaya keseluruhan operasi casting. Seperti dijelaskan secara lebih rinci dalam Bagian 40,7, biaya suatu produk termasuk biaya bahan, tenaga kerja, perkakas, dan peralatan. Persiapan untuk casting sebuah produk termasuk produksi cetakan yang memerlukan bahan baku, waktu, dan usaha-semua yang juga mempengaruhi biaya produk.
Seperti dapat dilihat pada Tabel 12.6, relatif sedikit biaya yang terlibat dalam cetakan untuk pengecoran pasir. Di sisi lainuntuk berbagai proses dan die casting, bahan mahal dan memerlukan banyak persiapan. Ada juga biaya utama yang terlibat dalam pembuatan pola untuk casting, walaupun (sebagaimana tercantum dalam Bab 11.2.1) banyak kemajuan yang dicapai dalam memanfaatkan teknik prototvping cepat untuk mengurangi biaya dan waktu.
Biaya juga terlibat dalam pencairan dan menuangkan logam cair ke dalam cetakan dan dalam mengobati panas, membersihkan dan memeriksa coran. Perlakuan panas adalah bagian penting dari produksi berbagai kelompok paduan (terutama besi coran) dan mungkin diperlukan untuk menghasilkan perbaikan sifat mekanik. Namun, perlakuan panas juga memperkenalkan serangkaian masalah produksi (seperti pembentukan skala pada permukaan casting dan warpage dari bagian) yang bisa menjadi aspek penting biaya produksi. Tenaga kerja dan keahlian yang dibutuhkan untuk operasi ini dapat sangat bervariasi, tergantung pada proses tertentu dan tingkat otomatisasi dalam pengecoran. Investasi casting, misalnya, memerlukan banyak tenaga kerja karena banyak langkah yang terlibat dalam operasi, meskipun beberapa otomatisasi adalah mungkin, seperti dalam penggunaan robot (Gambar 12.5). Di sisi lain, operasi seperti sangat otomatis mati-proses pengecoran dapat mempertahankan tingkat produksi tinggi dengan sedikit tenaga kerja yang diperlukan.
Ini juga perlu dicatat bahwa biaya peralatan per pengecoran akan berkurang jika jumlah bagian cast meningkat. Berkelanjutan tingkat produksi tinggi, oleh karena itu, dapat membenarkan biaya tinggi dan mesin mati. Namun, jika permintaan relatif kecil, biaya-per-casting meningkat dengan cepat. Ini kemudian menjadi lebih ekonomis untuk memproduksi bagian-bagian oleh cetakan pasir atau proses pengecoran yang diuraikan dalam bab ini atau dengan proses manufaktur lain yang dijelaskan secara rinci dalam Bagian III dan IV.
12,5 GAMBAR Robot menghasilkan cetakan keramik pada pola lilin (pohon) untuk investasi casting. Robot diprogram untuk mencelupkan pohon dan menempatkan mereka dalam sebuah sistem pengeringan otomatis. Dengan banyak lapisan, tebal cangkang keramik cocok untuk investmen casting
Sumber: Courtesy of Wisconsin Precision Casting Corporation.
Seperti dapat dilihat pada Tabel 12.6, relatif sedikit biaya yang terlibat dalam cetakan untuk pengecoran pasir. Di sisi lainuntuk berbagai proses dan die casting, bahan mahal dan memerlukan banyak persiapan. Ada juga biaya utama yang terlibat dalam pembuatan pola untuk casting, walaupun (sebagaimana tercantum dalam Bab 11.2.1) banyak kemajuan yang dicapai dalam memanfaatkan teknik prototvping cepat untuk mengurangi biaya dan waktu.
Biaya juga terlibat dalam pencairan dan menuangkan logam cair ke dalam cetakan dan dalam mengobati panas, membersihkan dan memeriksa coran. Perlakuan panas adalah bagian penting dari produksi berbagai kelompok paduan (terutama besi coran) dan mungkin diperlukan untuk menghasilkan perbaikan sifat mekanik. Namun, perlakuan panas juga memperkenalkan serangkaian masalah produksi (seperti pembentukan skala pada permukaan casting dan warpage dari bagian) yang bisa menjadi aspek penting biaya produksi. Tenaga kerja dan keahlian yang dibutuhkan untuk operasi ini dapat sangat bervariasi, tergantung pada proses tertentu dan tingkat otomatisasi dalam pengecoran. Investasi casting, misalnya, memerlukan banyak tenaga kerja karena banyak langkah yang terlibat dalam operasi, meskipun beberapa otomatisasi adalah mungkin, seperti dalam penggunaan robot (Gambar 12.5). Di sisi lain, operasi seperti sangat otomatis mati-proses pengecoran dapat mempertahankan tingkat produksi tinggi dengan sedikit tenaga kerja yang diperlukan.
Ini juga perlu dicatat bahwa biaya peralatan per pengecoran akan berkurang jika jumlah bagian cast meningkat. Berkelanjutan tingkat produksi tinggi, oleh karena itu, dapat membenarkan biaya tinggi dan mesin mati. Namun, jika permintaan relatif kecil, biaya-per-casting meningkat dengan cepat. Ini kemudian menjadi lebih ekonomis untuk memproduksi bagian-bagian oleh cetakan pasir atau proses pengecoran yang diuraikan dalam bab ini atau dengan proses manufaktur lain yang dijelaskan secara rinci dalam Bagian III dan IV.
12,5 GAMBAR Robot menghasilkan cetakan keramik pada pola lilin (pohon) untuk investasi casting. Robot diprogram untuk mencelupkan pohon dan menempatkan mereka dalam sebuah sistem pengeringan otomatis. Dengan banyak lapisan, tebal cangkang keramik cocok untuk investmen casting
Sumber: Courtesy of Wisconsin Precision Casting Corporation.
Langganan:
Postingan (Atom)