Pengecoran sentrifugal, juga dikenal sebagai rotocasting, adalah teknik pengecoran logam serbaguna yang digunakan secara luas untuk memproduksi komponen silinder dan tubular.
Menjelaskan Proses Pengecoran Sentrifugal
Ini memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh pemintalan cetakan untuk memberikan tekanan radial yang tinggi, mendorong logam cair menuju dinding cetakan untuk menghasilkan coran berbutir halus dengan sifat mekanik yang sangat baik (Tschirschwitz et al., 2021).
Dalam pengecoran horizontal, rakitan cetakan yang berisi muatan logam cair diputar pada sumbunya di dalam kulit terluar yang tidak bergerak. Kecepatan putaran dapat bervariasi dari 300 rpm hingga lebih dari 1000 rpm tergantung pada ukuran komponen dan metalurgi. Muatan logam mengalami medan gaya sentrifugal ke luar yang memaksa cairan menuju permukaan cetakan bagian dalam, menggantikan udara dengan kepadatan lebih rendah (Liu et al., 2018).
Saat logam cair membeku saat bersentuhan dengan dinding cetakan yang relatif dingin, pembekuan berlangsung ke dalam menuju bagian tengah. Tekanan radial yang tinggi menjaga kontak erat dengan cetakan, meminimalkan cacat penyusutan. Butir-butir ekuaks halus yang disebabkan oleh pemadatan cepat ditambah dengan efek tekanan menghasilkan coran dengan kepadatan, kekuatan, dan keuletan yang unggul.
Sangat cocok untuk komponen aksisimetris seperti pipa, tabung, cincin, silinder, dan selongsong dari berbagai logam berdasarkan kepadatan, viskositas leleh, dan karakteristik pemadatan (Tschirschwitz et al., 2021). Paduan ringan cenderung memiliki fluiditas yang lebih rendah untuk pengisian yang efektif.
Jenis Proses Pengecoran Sentrifugal
Dua varian utama meliputi pengecoran sejati dan semi sentrifugal (Tschirschwitz et al., 2021):
1. Pengecoran sejati melibatkan penuangan muatan logam cair ke dalam cetakan yang berputar. Logam harus menunjukkan fluiditas yang cukup untuk mengisi cetakan di bawah gaya sentrifugal. Paduan ringan mungkin memerlukan sistem penuangan bertekanan.
2. Semi-sentrifugal atau sentrifugasi menggunakan cetakan stasioner yang awalnya diisi dengan logam, diikuti dengan mempercepat perakitan untuk menyebarkan muatan ke dinding sebelum menjadi padat. Hal ini memungkinkan pengecoran paduan dengan fluiditas lebih rendah.
Selain itu, ada proses sentrifugal vertikal dimana cetakan berputar pada sumbu horizontal. Proses Scheibel memaksa logam masuk ke dalam cetakan cangkang yang berputar secara vertikal dan diberi umpan atas di bawah tekanan gas. Pengecoran vertikal berkelanjutan memungkinkan produksi tanpa gangguan.
Ikhtisar Langkah-Langkah Proses Pengecoran Sentrifugal
Meskipun rincian spesifiknya berbeda-beda, urutan langkah-langkah umumnya mencakup (Yang et al., 2020):
1. Persiapan cetakan - Cetakan investasi keramik silinder atau tubular dibuat dengan profil bagian dalam, dimensi, dan permukaan akhir yang diinginkan. Perakitan cetakan mencakup sistem panduan dan pendukung.
2. Pemasangan - Rakitan cetakan terpasang erat pada posisi horizontalpengecoran sentrifugalmesin yang mampu mengendalikan akselerasi dan putaran stabil.
3. Menuangkan - Pada kecepatan putaran yang diperlukan, muatan logam cair dituangkan/disuntikkan ke dalam cetakan pemintalan. Simulasi aliran fluida dapat mengoptimalkan pengisian.
4. Pemadatan - Saat logam membeku saat bersentuhan dengan dinding cetakan, pemintalan terus mempertahankan tekanan hingga seluruh pengecoran mengeras. Sensor inframerah memantau prosesnya.
5. Pendinginan dan pelepasan - Setelah pemadatan, rotasi dihentikan dan coran didinginkan dalam kondisi terkendali sebelum pembongkaran dan pelepasan.
6. Pemotongan dan pasca-pemrosesan - Cetakan silinder dipotong sesuai panjang yang dibutuhkan dan dilakukan tahap penyelesaian seperti perlakuan panas, pelurusan, dan pemesinan.
Dengan demikian, ia memanfaatkan kekuatan rotasi untuk menghasilkan coran berkualitas tinggi yang tidak dapat dicapai melalui proses pengecoran statis.
Keuntungan dari proses pengecoran sentrifugal
Proses ini sering digunakan untuk mencetak bagian dan komponen silinder dan memiliki beberapa keuntungan:
1. Kemurnian dan Kualitas Bahan Tinggi: Kotoran dan inklusi, karena lebih ringan dari logam, cenderung bergerak ke arah tengah bagian, yang dapat dikerjakan dengan mesin, sehingga menghasilkan pengecoran dengan lebih sedikit kotoran dan cacat di dekat permukaan.
2. Struktur Mikro Padat dan Halus: Tekanan tinggi menghasilkan struktur mikro berbutir halus dan pengecoran padat yang bebas dari porositas gas. Hal ini meningkatkan sifat mekanik produk akhir.
3. Sifat Mekanik yang Baik: Kombinasi struktur butiran halus dan pengecoran padat menghasilkan sifat mekanik yang unggul seperti kekuatan tarik dan perpanjangan jika dibandingkan dengan bagian serupa yang dibuat melalui proses pengecoran lainnya.
4. Pemborosan Minimal: Proses ini menghasilkan cetakan yang mendekati bentuk akhir dengan penyelesaian permukaan yang baik, seringkali memerlukan lebih sedikit pemesinan dan penyelesaian akhir, sehingga mengurangi pemborosan material dan pemrosesan sekunder.
5. Keserbagunaan: Dapat menampung berbagai macam logam dan ukuran, menjadikannya serbaguna untuk berbagai aplikasi dan industri.
6. Efisiensi dan Ekonomis: Untuk proses produksi yang besar, ini bisa menjadi pilihan yang ekonomis karena efisiensi dalam penggunaan material, lebih sedikit padat karya dibandingkan beberapa metode tradisional, dan kemungkinan mengotomatisasi proses.
7. Gravity Independent: Karena tidak bergantung pada gravitasi, prosesnya dapat menghasilkan ketebalan dan struktur yang lebih seragam meskipun bentuknya rumit.
8. Kesehatan Internal: Gaya sentrifugal memadatkan logam dan mendorong kotoran ke lubang yang dapat dihilangkan dengan mesin, sehingga menghasilkan suara dan komponen logam padat.
9. Kontrol atas Metalurgi: Gaya sentrifugal membantu mencapai pemadatan terarah, yang memungkinkan kontrol yang lebih baik terhadap sifat metalurgi.
Itupengecoran sentrifugalproses, meskipun menguntungkan untuk aplikasi tertentu, mungkin tidak cocok untuk semua jenis coran atau bahan. Ini paling efektif untuk bagian-bagian dengan bentuk simetris di sekitar sumbu tetapi dapat diadaptasi untuk memproduksi bagian-bagian tanpa simetri rotasi sampai batas tertentu dengan keahlian dan peralatan desain yang sesuai. Jika Anda tertarik dengan layanan ini, Silakan bertanya di info@welongpost.com!
Referensi:
Liu, J. dkk. (2018). Investigasi dan prediksi kemampuan pengisian paduan aluminium ZL101A dalam proses pengecoran sentrifugal horizontal. Kemajuan Teknik Mesin, 10(6), 1-9.
Tschirschwitz, F. dkk. (2021). Pengecoran sentrifugal. Dalam Buku Panduan ASM, Volume 15: Casting (hlm. 784-792). ASM Internasional.
Yang, F.dkk. (2020). Proses pengecoran sentrifugal untuk alat kelengkapan pipa dari besi cor nodular. Logam, 10(2), 246.
