Dari komponen presisi di bawah kap mobil Anda hingga casing kokoh dari peralatan rumah tangga dan bahkan ponsel cerdas Anda, banyak produk modern memiliki proses manufaktur yang sama: pengecoran die aluminium. Teknik serbaguna ini telah menjadi sangat diperlukan di berbagai industri karena kombinasi efisiensi dan presisinya yang unik.

Pengecoran die aluminium adalah proses manufaktur dengan efisiensi tinggi di mana paduan aluminium cair disuntikkan dengan kecepatan tinggi ke dalam cetakan presisi di bawah tekanan yang besar. Metode ini memungkinkan produksi komponen skala besar yang cepat dengan akurasi dimensi yang sangat baik dan hasil akhir permukaan yang halus.

Dibandingkan dengan metode pengecoran alternatif seperti pengecoran pasir atau pengecoran gravitasi, pengecoran die aluminium menawarkan keunggulan yang berbeda:

• Akurasi dimensi yang unggul: Mengurangi kebutuhan operasi pemesinan sekunder
• Kualitas permukaan yang luar biasa: Menghasilkan komponen dengan hasil akhir yang halus yang seringkali membutuhkan pemrosesan minimal setelahnya
• Fleksibilitas desain: Mampu menghasilkan geometri yang kompleks dan komponen berdinding tipis

Untuk memenuhi tuntutan pengecoran die berkecepatan tinggi, paduan aluminium khusus dengan fluiditas yang ditingkatkan telah dikembangkan. Komposisi ini berbeda dari paduan pengecoran aluminium standar, sering kali menggabungkan elemen seperti besi (Fe). Meskipun biasanya dianggap sebagai pengotor dalam paduan konvensional, besi berfungsi sebagai tujuan penting dalam pengecoran die dengan mencegah adhesi logam ke cetakan, sebuah fenomena yang dikenal sebagai "penyolderan."

Meskipun proses pengecoran tradisional berjuang dengan presisi, pengecoran die aluminium mencapai akurasi dimensi yang luar biasa, biasanya mencapai toleransi kelas IT13-IT15 atau lebih baik. Presisi ini membuat proses ini ideal untuk aplikasi produksi massal.

Sekitar 90% produk pengecoran die aluminium menggunakan paduan ADC12, yang dihargai karena kombinasi karakteristik pengecoran, sifat mekanik, dan ketahanan korosinya yang seimbang. Paduan ini telah menjadi standar industri untuk sebagian besar aplikasi.

Meskipun aluminium menawarkan kekuatan bawaan yang baik, komponen pengecoran die sering kali menjalani perawatan permukaan untuk lebih meningkatkan sifat mekaniknya. Proses ini tidak hanya meningkatkan kekuatan tetapi juga meningkatkan ketahanan korosi dan karakteristik keausan.

Komponen aluminium pengecoran die menunjukkan perbedaan mikrostruktural yang berbeda antara wilayah permukaan dan interior. Permukaan membentuk "lapisan dingin" - struktur padat dan keras (kekerasan sekitar Hv110) yang dihasilkan dari pendinginan cepat. Ketebalan lapisan ini bervariasi dengan geometri komponen dan suhu cetakan, dengan bagian yang lebih tipis dan cetakan yang lebih dingin menghasilkan lapisan dingin yang lebih tebal.

Wilayah interior, yang mendingin lebih lambat, mengembangkan mikrostruktur yang lebih kasar dengan porositas yang lebih besar dan kekerasan yang lebih rendah (Hv85-90). Lapisan dingin secara signifikan memengaruhi kinerja mekanik, dengan lapisan yang lebih tebal umumnya meningkatkan kekuatan tarik dan perpanjangan. Perawatan harus dilakukan selama pemesinan untuk menjaga zona permukaan kritis ini.

Kekuatan aluminium pengecoran die biasanya diukur menggunakan spesimen standar ASTM, yang menunjukkan cacat minimal di bagian paralelnya. Namun, kekuatan komponen yang sebenarnya sering kali berada di bawah nilai ideal ini, seperti yang ditunjukkan dalam perbandingan ini untuk paduan ADC12:

Berbagai perawatan permukaan dapat meningkatkan sifat aluminium pengecoran die:

• Lapisan Tembaga + Silikon: Meningkatkan kekuatan untuk aplikasi dirgantara
• Lapisan Mangan: Meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan mesin
• Lapisan Magnesium: Meningkatkan ketahanan korosi untuk aplikasi kelautan
• Pelapisan listrik seng: Secara signifikan meningkatkan kekuatan dalam aplikasi yang menuntut

Aluminium pengecoran die biasanya menunjukkan kekuatan yang lebih tinggi daripada yang setara dengan pengecoran pasir atau pengecoran cetakan permanen karena laju pendinginan yang lebih cepat dan mikrostruktur yang lebih halus.

Pengecoran die aluminium menawarkan enam manfaat utama:

1. Kemampuan produksi massal
2. Akurasi dimensi yang tinggi
3. Hasil akhir permukaan yang unggul
4. Kemampuan untuk menghasilkan komponen berdinding tipis
5. Keserbagunaan material
6. Beberapa pilihan perawatan permukaan

Teknik ini memang menghadirkan beberapa tantangan:

1. Pembentukan porositas dari udara dan gas yang terperangkap
2. Biaya perkakas yang tinggi
3. Kekuatan dan ketangguhan yang relatif lebih rendah
4. Persyaratan untuk sudut draf
5. Kesulitan menghasilkan fitur undercut
6. Ketidakpraktisan ekonomi untuk produksi kecil

Cetakan pengecoran die untuk aluminium biasanya menggunakan bahan seperti:

• Baja perkakas dengan kekerasan panas tinggi
• Bahan yang tahan terhadap kelelahan termal
• Paduan dengan konduktivitas termal yang baik

Bahan cetakan yang ideal harus tahan terhadap siklus termal ekstrem dari proses (logam cair 600-700°C yang bersentuhan dengan permukaan cetakan 450-550°C) sambil menahan penyolderan.

Proses pengecoran die melibatkan:

1. Penilaian kelayakan desain
2. Analisis pemadatan
3. Manufaktur cetakan presisi
4. Peleburan dan persiapan paduan
5. Injeksi bertekanan tinggi
6. Operasi finishing

Meskipun aluminium secara alami tahan terhadap korosi, metode perlindungan meliputi:

• Anodisasi (tidak termasuk paduan pengecoran)
• Pelapisan listrik
• Lapisan konversi kimia

Paduan pengecoran die aluminium utama meliputi:

• ADC12: Standar industri (90% produksi) dengan keseimbangan sifat yang sangat baik
• ADC10: Kandungan tembaga yang lebih tinggi untuk meningkatkan kekuatan
• AlSi9Cu3: Sistem silikon-tembaga dengan sifat mekanik yang baik
• AlMg9: Paduan kaya magnesium dengan ketahanan korosi yang sangat baik

Komponen aluminium pengecoran die memainkan peran penting dalam:

• Otomotif: Blok mesin, rumah transmisi
• Elektronik konsumen: Rangka ponsel cerdas, komponen komputer
• Peralatan industri: Rumah mesin, komponen struktural
• Peralatan rumah tangga: Suku cadang mesin cuci, komponen lemari es