6

PROSES MESIN DIE CASTING HPDC

A.Pengertian Die CastingDie Casting Mechine merupakan suatu mesin produksi pencetak produk casting dalam pengecoran logam alumunium. Pengertian casting sendiri yaitu: proses pencetakan logam (dari logam cair menjadi bentuk produk padat) dengan tekanan. Adapun macam/jenis proses casting sendiri terbagi menjadi 2, yaitu:1.Low Pressure Die Casting(LPDC) : Yaitu proses casting dengan menggunakan tekanan rendah.Biasa di pakai dalam Gravity Casting, yaitu proses pencetakannya memanfaatkan gaya gravitasi.2.High Pressure Die Casting(HPDC) : Yaitu proses casting dengan menggunakan tekanan tinggi.Dalam proses pencetakannnya di butuhkan tekanan yang relatif tinggi untuk menghasilkan sebuah produk casting. Khususnya dalam teknologi Die Casting proses pencetakan memakai sebuah cetakan atau mold yang mempunyai tingkat presisi yang tinggi, sehingga proses pencetakannya dapat dilakukan berulang-ulang dengan hasil produk yang sama dalam bentuk maupun ukurannya.

B.Pengertian Die Casting HPDCHPDC (High Pressure Die Casting) Yaitu proses casting dengan menggunakan tekanan tinggi.Dalam proses pencetakannnya di butuhkan tekanan yang relatif tinggi untuk menghasilkan sebuah produk casting. Khususnya dalam teknologi Die Casting proses pencetakan memakai sebuah cetakan atau mold yang mempunyai tingkat presisi yang tinggi, sehingga proses pencetakannya dapat dilakukan berulang-ulang dengan hasil produk yang sama dalam bentuk maupun ukurannya.Metode HPDC merupakan metode penuangan yang paling modern yang dapat menghasilkan bagian yangequivalentdengan produk permesinan. Prinsip dasat metode ini adalah pemberian tekanan pada logam cair sehingga masuk kedalam rongga cetak.Diesdipasang pada plat dasar mesin yang dapat ditutup dan dibuka dengan mudah. Untuk membuat produk diperlukan cetakan tetap terbuat dari logam yang terdiri dari bagian dasar (cetakan tangkup). Cetakan ini dipasang pada mekanis penggerak cetakan pada mesin (die closing unit) yang terdiri dari bagian tetap dan bagian bergerak. Adanya bagian tetap dipasang belahan cetakan yang akan berhubungan dengan silinder pengisi cairan. Pada bagian bergerak dipasang belahan cetakan yang mempunyai bagianenjector.Silinderpengisi logam cair disemprotkan kedalam cetakan yang tertutup. (Surdia, 1995)Proses High Pressure Die Casting(HPDC),dewasa ini telah banyak di gunakan oleh produsen otomotif dalam proses pembuatan produk nya. Prinsip kerjaHPDC adalah dengan menuangkan setangkup cairan Al ke lubang sleeve kemudian dengan tekanan hidrolis ditekan ke dalam rongga cetakan (die). Dengan adanya tekanan yang tinggi diberikan dalam proses injeksi nya, maka diharapkan problem keropos dan uncomplete reject dapat diatasi. Disamping itu, teknologi ini dirasakan sangat produktif untuk pembuatan part atau komponen yang terbuat dari Alumunium untuk produksi massal. Perkembangan dunia otomotif, baik di Indonesia dan banyak negara-negara lain sangat berkembang dengan cepat. Oleh sebab itu, kebutuhan akan produk ataupun komponen/part sangat tinggi dirasakan. Dan tentu saja hal itu membawa keuntungan bagi die caster yang ada dalam industri manufaktur. Namun, penggunaan mesin HPDC sekarang ini juga telah banyak dimanfaatkan untuk pembuatan produk seperti peralatan rumah, elektrikal equipment, agroindustri, dan produk teknik lainnya. Tentu saja pertimbangan quantity menjadi faktor yang besar dalam menentukan teknolgi suatu proses.HPDCadalah salah satu teknologi proses casting yang sangat mempertimbangkan jumlah produksi yang massal. Jenis mesin casting pressure ini telah banyak berkembang di negara asia khususnya Jepang dan China.HPDCyang banyak beredar di industri biasanya D/C 135 ton; 250 ton; 350 ton; 500 ton; 650 ton; 800 ton; 900 ton; 1500 ton; dan 2500 ton. Kapasitas mesin atau tonase lebih mempertimbangkan ke arahberat casting (casting weight).Teknik ini dilakukan dengan menginjeksi logam cair dengan tekanan kedalam cetakan logam. Prinsip HPDC adalah mendorong logam cair padashot tubeke dalam cetakan dengan tekanan, tekanan ini dapat mencapai 100 MPa. Tabel 2.6 menunjukkan tekanan yang digunakan untuk beberapa jenispart(Brown, 1999).

Tabel 2.6 Pedoman angka untuk pengecoran bertekananTekanan saat pengecoran (bar)

Al dan MgZnBrass

Komponen standarhingga 400100-200300-400

Komponen teknik400-600200-300400-500

Komponen dengan kontrol tekanan ketat800-1000250-400800-1000

Komponen dengan kromium plating220-250

Cetakan atau perkakasdie castingdibuat dari paduantool steelterdiri dari dua bagian,fixed die halfataucover half danejector die half untuk mengeluarkan benda cor. Cetakan modern mempunyai penggerak luncur, inti atau potongan-potongan untuk membuat lubang, ulir dan bentuk lain yang diinginkan dalam pengecoran. Lubang saluran turun padafixed die halfmerupakan tempat lewatnya logam cair sebelum memasuki cetakan dan mengisi rongga cetakan.Ejector halfbiasanya terdiri dari saluran dan pintu masuk (inlet) yang mengalirkan logam cair ke rongga cetakan. Pin pengunci berfungsi untuk mengamankan kedua bagian, membantu dalam mengeluarkan benda cor, dan membuka cairan pendingin dan pelumas.Mesin HPDC ada dua jenis yaitu:1.Mesin HPDCHot ChamberMesin HPDChot chamberdapat beroperasi dengan cepat dengan waktu siklus bervariasi dari kurang dari satu detik (untuk berat komponen kurang dari beberapa gram) hingga 30 detik (untuk komponen dengan berat beberapa kilogram). Mesin ini digunakan untuk bahan yang mempunyai titik leleh yang rendah, seperti timah dan plastik. Dimana proses peleburan bahan baku dilakukan pada satu mesin.

Gambar 2.15 Skema mesin pengecoranHot chamber

2.Mesin HPDCCold ChamberMesin inikhusus digunakan untuk komponendie castingyang menggunakan perunggu dan paduan aluminium. Mesin ini digunakan untuk bahan yang mempunyai titik leleh yang tinggi, seperti perunggu dan alumunium. Dimana proses peleburan bahan baku di lakukan secara terpisah yaitu di lakukan pada mesin melting.

Gambar 2.16 Skema mesin pengecorancold chamberGambar 2.16 menunjukkan sebuah ilustrasi mesincold chamber, sistem injeksi logam hanya dalam waktu singkat bersentuhan dengan logam cair. Logam cair dituang dengan menggunakan ladel (sendok) keshot sleeveuntuk setiap siklusnya. Salurandiedan ujung piston disemprot dengan dengan oli atau pendingin agar terlindungi. Perlakuan ini memperpanjang umur bahandiedan mengurangi adhesi pada pembekuan komponen.

C.Bagian-Bagian Penting Mesin Die Casting HPDC1.Toggle Link UnitMerupakan satu sistem pengunci dimana fungsinya adalah untuk merapatkan 2 bagian dies saat die closing agar proses pencetakan berlangsung sempurna dan tidak ada pressur yang keluar atau flash. Efek mekanik dari toggle link akan menghasilkan daya kunci (locking force) dan gaya torsi pada ke empat Tie Bar. Toggle link sistem ini mempunyai beberapa kelebihan di banding sitem pengunci lainnya, antara lain:a)Menghemat pressur Hidrolik yang di butuhkan untuk proses Die Close, sehingga akan meringankan beban pompa Hidrolik.b)Dengan memakai sitem ini, tidak terlalu dibutuhkan Cyl Hydrolik yang terlalu besar sehingga akan mengurangi bobot dari mesin.c)Mudah dalam perawatan

2.Die MoldAdalah cetakan atau tempat cavity / rongga cetak dari bentuk produk yang di buat. Dalam setiap proses dari part yang berbeda akan dibutuhkan cetakan (dies) yang berbeda, sehingga memungkinkandalam satu mesin casting bisa memproduksi macam-macam part yang berbeda / multi part.Pada HPDC terdapat empat jenisdie:a)Single cavityuntuk produksi satu komponen.b)Multiple cavityuntukproduksi sejumlah komponen yang identik.c)Unit dieuntuk produksi komponen dengan bentuk yang berbeda pada satu waktu.

Gambara.Single cavity; b.Multiple cavity; c.Unit die

Bagian-bagian Die Mold:a)Fix Dieadalah bagian dies yang menempel pada sisi fixed plate ( sisi yg tidak bergerak ). Pada bagian dies ini terdapat lubang di bawahnya ( LINER SPRUE ) untuk memasukan alumunium cair kedalam cavity / rongga cetak.b)Move Dieadalah bagian dies yang menempel pada sisi moved plate ( sisi yang bergerak ). Pada bagian ini terdapat injector pin yang berfungsi untuk mendorong part / produk pada cavity saat pelepasanDies / cetakan mempunyai komponen yang sangat penting dalam mesin die casting HPDC, diantaranya yaitu:a)Coreada dua macam core pada dies :1)Core Hydrolik, Core tersebut bergeser dengan menggunakan tekanan Hydrolik pada cylinder Hydrolik yang berdiri independen untuk tiap tiap corenya.2)Angel Core, Core tersebut bergeser hanya pada saat dies close dan open efek mekanis yang di timbulkan oleh tautan antara core dan angel pin yang terdapat pada fix die yang diposisikan pada kemiringan sudut tertentu. Angel pin biasanya di pakai untuk memperingan beban pompa hydrolik atau di pandang beban yang di butuhkan untuk menggerakan core yang tidal terlalu besar / berat.b)Pin InsertPin Insert digunakan untuk membuat cetakan lubang pada part yang berbentuk sejajar dengan plunyerc)Pin EjektorPin Ejektor digunakan untuk mendorong part / mengeluarkan part dari cetakan setelah dies membuka.d)Central coolingBerguna untuk masuknya air pendingin dan tempat pencabangan pendingin dies.e)Mould BaseAdalah tempat dipasangnya cavity diesf)Over Flowdibuat untuk mencegah terjadinya keropos pada part dan tempat pembuangan kotoran alumuniumg)Runner GateAdalah jalan masuknya alumunium saat proses injection menuju profil part.h)Sprue BushAdalah jalan masuknya alumunium saat proses injection menuju runner gate.

3.Injection UnitUntuk menghasilkan part yang sempurna didalam cetakan / rongga cetak di butuhkan pressur yang relatif besar . Pressur tersebut dihasilkan oleh pompa plunger ( Plunger Tip dan Plunger Sleeve) yang di gerakan oleh tenaga Hidrolik pada Plunger Rod Cylinder yang terhubung dengan Hidrolik Pump, Piston Intensify dan Accumulator Tank.4.Holding FurnaceTempat alumunium cair setelah suply dari melting furnace dengan kapasitas yang terbatas pada tiap tiap mesin. Suhu di holding furnace ini di atur antara 640o~ 660oC, untuk menjaga kestabilan suhu holding furnace tersebut kondisinya harus tertutup rapat. Dan bahan pemanasnya memanfaatkan heater listrik.5.LadleAdalah alat untuk menngambil alumunium cair pada Holding Furnace dan menuangkannya pada lubang Plunyer untuk diinjeksi.6.SprayAdalah alat unuk menyemprotkan / menspray Die Lubricant ke permuaan cetakan.7.Die Lube Auto MixingAdalah Alat / tempat penapung Die Lube sebelum dispraykan ke dies. Auto Mixing ini secara otomatis bisa member kode pada operator apabila die lube habis dengan alarm.

D.Proses Die Casting HPDCTerdapat beberapa tahapan pada proses casting di die casting mesin1.SprayingAdalah proses pemberian / pengkabutan larutan lubricant pada permukaan cavity / cetakan agar mendingingkan, melumasi sekaligus memberikan lapisan silikon tipis pada permukaan cavity / cetakan sehingga memungkinkan hasil produk lepas dari cetakan (mold) tanpa ada bagian yang menempel, tertinggal pada cavity / cetakan. Lubricant yang di spray mengandung campuran lubricant, air, dan angin. Dimana pencampuran terjadi diDie Lube Auto Mixing Macine.2.Die CloseProses perapatan / penutupan Dies ( Move Die dan Fix Die )3.InjectionProses masuknya alumunium cair kedalam cavity / rongga cetak, melalui plunger sleeve dengan proses 2 tahapan kecepatan.a)Slow speedPlunger Tip maju untuk melakukan penekanan dengan dengan kecepatan rendah. Hal ini di maksudkan untuk menghindari turbulansi / beriaknya alumunium cair di dalam di dalam plunger sleeve akibat gaya dorong yang tiba- tiba. Pergerakan slow speed sendiri berakhir pada saat sampainya alumunium cair pada daerah sekitar gate di cavity dan dilanjutkan pada tahapan fast speed.b)Fast SpeedPada akhir slow speed Plunger Tip maju dengan kecepatan penuh untuk mengalirkan molten atau alumunium cair kedalam cavity sehingga seluruh rongga cetak terisi penuh. Efek dari High Speed akan menghasilkan tekanan yang di butuhkan dalam proses pembentukan part pada cetakan.Dalam proses injection plunger rod akan terus bergesekan dengan plunger sleeve, untuk mengurangi dampak gesekan yang dapat menyebabkan ke ausan pada kedua bagian tersebut, maka dibutuhkan pelumasan. Untuk itu dipakai Tip Lubricant sebagai pelumas agar Plunger Tip dapat bergerak lancar (smooth) pada saat proses injection. Tetapi bila pelumas Tip lubricant terlalu banyak kadang kala akan berpengaruh buruk pada qualitas part karena dapat memungkinkan Tip lubricant masuk kedalam cavity sehingga menghasilkan produk yang cacat ( NG ) begitu juga jika terlalu sedikit injection akan seret / tertahan dan produk pun akan cacat selain itu juga akan mempengaruhi life time Plunger Tip dan Plunger Sleeve.

4.IntensifikasiPada akhir proses fast speed akan timbul gaya balik akibat benturan pada akhir prosesnya. Untuk mengantisipasi hal tersebut di butuhkan kembali tekanan yang lebih besar untuk menjaga kestabilan presure pada cavity dan mencegah gaya balik tersebut, sehingga part dapat terbentuk sempurna. Proses tersebut dinamakan proses intensifikasi yaitu proses penekanan oleh piston intensifikasi yang terhubung dengan Tangki Accumulator . Untuk menjaga kestabilan tekanan pada tangki accumulator menggunakan N2(Nitrogen gas) yang mempunyai sifat stabil pada tekanan.5.Die OpenMundur nya Cyl Hydrolik pada toggle link yang akan membuka dies dan akan di ikuti oleh injection forward untuk mendorong biskuit agar tetap menempel pada die move.6.Ejection ( Ejector In )Proses pelepasan part dari die move oleh dorongan dari ejector pin yang terangkai pada sebuah ejector plate dan di gerakan oleh cyl hidrolik.Setelah Ejector ini untuk mendorong part dengan waktu yang telah di setting, maka Ejector akan masuk kembali ( Ejektor out ) dan di barengi dengan injection Backward setelah Injection Backward End, Nozzle Tip Lup yang terangkai pada lengan ayunnya akan masuk dan menyemprotkan lubricant ( pelumas ) pada permukaan Plunger Tip dan sekitarnya dan siap untuk proses Injection selanjutnya.Proses proses tersebut diatur sedemikian rupa secara berkesinambungan, dalam sebuah parameter casting yang di atur berdasarkan hasil perhitungan dan uji coba untuk menghasilkan kualitas casting yang sempurna. Parameter tersebut tersimpan dalam sebuah komputer dataSEMU( Shot End Master Unit ).Item item yang terdapat pada setting parameter tersebut, saling menunjang dan sangat berpengaruh padacycle, speed, pressur, dan temperatur dies. Sehingga untuk masing masing part / dies yang berbeda, di perlukan juga parameter yang berbeda sesuai kebutuhan.

E.Spesifikasi Reject Casting HPDCUntuk menghasilkan part yang bagus banyak hal yang perlu di perhatikan. Jika mengabaikan maka kemungkinan besar akan berpengaruh pada hasil part reject. Dimana jenis-jenis reject padamesin die casting yaitu: Flow line ,flow mark, Misrun(bergaris), Bercak hitam, Kulit Jeruk, Over Heat, Blister Bumps(Bisul), Crack Produk,Die Crack, Under Cut, Benkok Ejector, Dentet,Gate Gompal, dan Porosity on gate.1.Flow line/Flow Mark/MisrunAdalah Pola aliran selama pengisian terjadi hanya pada permukaan tipis. Pengatasanya bisa dihilangkan denagan proses buffing cold laps tingkat rendah. Cara identifikasi : Di check dengan mata telanjang (tanpa Alat bantu) Ratakan permuakaan diesKemungkinan penyebab: Temperatur Molten die rendah dibawah standart Temperatur die rendah Die lube berlebihan Fast speed (fase II)terlalu rendah Aliran tergangu /tidak beraturan setelah gate2.Bercak HitamAdalah permukaan produk Casting menunjukan adanya warna hitam. Cara identifikasinya: Inspeksi dengan mata telanjang (tanpa alat bantu)Kemungkinan penyebab: Ada sisa air spray di cavity die/permukaan die tidak bersih dari air. Kebocoran pada cavity die Kebocoran pada sleeve die Kebocoran pada pada plunger tip.3.Kulit JerukAdalah Visual permukaan part yang berlubang kecil-kecil Jeruk. Cara identifikasinya: Inspeksi dengan mata telanjang (tanpa alat bantu)Kemungkinan penyebab: Settingan FSSP terlalu maju Biskuit terlalu tebal4.Over HeatAdalah Cacat pada permukaan part/area lainya/Penempelan dari material produk ke permukaan dies. Cara identifikasinya: Inspeksi dengan mata telanjang (tanpa alat bantu)Kemungkinan penyebab: Pada daerah tersebut tidak terkena spray pada daerah tersebut cooling tersumbat (mampet) atau tidak ada. Tempratur dies tinggi.5.Blister/ Bumps (bisul)Adalah Gelombang/ Tonjolan kecil pada permukaan produk casting. Blister tersebut sebagai hasil pengelembungan gas yang terjebak pada permukaan produk casting .Tingginya tekanan gas terjebak tersebut serta dikombinasikan nasih rendahnya kekuatan produk casting karena masih panas akan menghasilakan perubahan bentuk padalapisan itpis anatara lubang gas terjebak dengan produk casting. Cara identifikasinya: Inspeksi dengan mata telanjang (tanpa alat bantu)Kemungkinan penyebab: Cooling time rendah (cepat) Cycle time cepat Temperatur Die tinggi Molten tidak di degasser.6.Crack Product, Die CrackCrack Product Adalah retak yang terjadi pada product casting. Die Crack Adalah Retak pada die sehingga di product timbul cacat. Cara identifikasinya: Inspeksi dengan mata telanjang (tanpa alat bantu)Kemungkinan penyebab: Temperatur terlalu tinggi Die cacat Mechanical Crack7.Under Cut/ BaretAdalah goresan /baret pada permukaan produk casting akibat dari langkah buka dies dan saat ejector maju. Cara identifikasinya: Inspeksi dengan mata telanjang (tanpa alat bantu) Pengukuran kekerasan permukaaan.Kemungkinan penyebab: Temperatur terlalu tinggi Cavity Die cacat akibat die erosi Metal presure terlalu tinggi Campuran die lube sedikit Kandungan unsur (FE) molten Rendah.8.Dimensi (bengkok)Adalah ukuran tidak sesuai dengan ukuran yang di kehendaki (tidak sesuai dengan standart). Cara identifikasinya: Pengukuran dimensiKemungkinan penyebab: Dimensi cavity tidak bagus (NG) Penyusutan Pengaruh Muncrattan (Flash) pada parting line akibat erosi Kerataan die tidak sempurna9.Ejector mark( plus atau minus)Adalah Ejector pin menyentuh permukaan part baik menonjol atau amblas. Cara identifikasinya: VisualKemungkinan penyebab: Ejector terlalu panjang Ejector terlalu pendek Temperatur tidak konstan.10.Triming (Dentet,Gate gompal)Adalah Kesalahan dalam penanganan product seperti terbentur pada saat triming gompal pada saat triming dan sebagainya. Cara identifikasinya: Inspeksi dengan mata telanjang (tanpa alat bantu)Kemungkinan penyebab: Cara triming yang salah Bentuk gate kurang baik Temperatur tidak konstan.11. Inclusion/ Hardspot/Porosity on gateAdalah Perubahan susunan komposisi dalam struktur atau komposisi kimia.Biasanya disebabkan karena Oxide atau kotoran lain partikel non logam dan flux. Cara identifikasinya: Visual setelah triming. Penelitian pada permukaan exgate.Kemungkinan penyebab: Terdapat kotoran di molten/terbawa saat proses cleaning dan pengadukan Fluxing terlau banyak. F.Keuntungan dan KerugianDie CastingDie Castingmemiliki keuntungan dan kerugian yang dapat dilihat sebagai berikut :Keuntungan :1.Dapat membuat benda berdinding tipis dan berukuran presisi2.Kualitas permukaan yang baik3.Ukuran yang berlebihan dapat dihindarkan4.Waktu proses yang sangat singkat5.Menghasilkan kecepatan alir yang tinggi6.Dapat menghasilkan product masal dengan ukuran yang sama dengan cepatKerugian :1.Biaya operasional lebih tinggi2.Harga mesin lebih mahal3.Material yang terbuang lebih banyak karena adanya biscuit dan dengan demikian akan lebih banyak material kelas dua (return material).

TUGAS MAKALAHPENGECORAN KHUSUSHIGH PRESSURE DIE CASTING

OLEHKelompok 1 :Aflahal Putra333411Esky Yanurdin333411M. Didi Endah333411Syuqron Fajri333412Zakhrofa Aleiya3334122323