Pengecoran lilin bakar dari paduan aluminium 

Teknologi pengecoran lilin bakar dari paduan aluminium: analisis proses yang lengkap

Pengecoran lilin yang dibakar dari paduan aluminium tetap menjadi satu-satunya metode industri yang memungkinkan produksi bagian geometri kompleks dengan kekasaran permukaan Ra 1,6–3,2 m tanpa pemesinan selanjutnya pada komponen penting. Tidak seperti pengecoran pasir atau kokas, teknologi ini menghilangkan kebutuhan inti cetakan untuk rongga internal, karena model hanya menguap pada suhu tinggi. Kami telah mengerjakan proses ini selama lebih dari 15 tahun dan dapat mengatakan bahwa jika bagian Anda memiliki dinding tipis kurang dari 3 mm atau saluran pendingin internal yang rumit, metode pengecoran tradisional akan menyebabkan cacat pada 40% kasus, sementara model yang hilang menjamin integritas struktur.

Keuntungan utama dari metode ini adalah kemungkinan penggunaan paduan seperti AK7ch (AlSi7Mg) dan AK9ch (AlSi9Cu3) untuk membuat komponen yang beroperasi di bawah tekanan tinggi. Akurasi dimensi mencapai kelas CT4-CT5 menurut ISO 8062-3, yang memungkinkan rakitan dirakit tanpa penyesuaian. Namun, banyak pembeli yang melakukan kesalahan dengan memilih teknologi ini untuk braket sederhana atau pelat besar - di sini efisiensi ekonominya turun karena tingginya biaya peralatan lilin. Praktik kami menunjukkan bahwa profitabilitas dimulai dengan kumpulan 50 buah untuk suku cadang kompleks dan dari 500 buah untuk elemen dengan kompleksitas sedang.

Proses teknologi langkah demi langkah untuk produksi pengecoran

Prosesnya dimulai bukan dengan peleburan logam, tetapi dengan pembuatan model induk referensi. Kesalahan pada tahap ini berakibat fatal: setiap penyimpangan geometri cetakan akan dikalikan dengan koefisien penyusutan aluminium (sekitar 1,3% untuk silumin). Kami menggunakan cetakan aluminium atau baja yang diproduksi pada mesin CNC dengan akurasi 0,01 mm. Untuk produksi massal, kami merekomendasikan penggunaan beberapa cetakan, yang mengurangi biaya satu model lilin sebesar 35%. Penting untuk dipahami: bahan model induk harus memiliki koefisien muai panas sedekat mungkin dengan bahan pengecoran akhir untuk mengkompensasi deformasi termal.

1. Membuat model lilin.Lilin cair disuntikkan ke dalam cetakan di bawah tekanan 4–6 MPa. Suhu lilin dikontrol secara ketat pada kisaran 65–70°C; panas berlebih menyebabkan perubahan viskositas dan hilangnya stabilitas dimensi. Setelah pendinginan, model dikeluarkan dan diperiksa secara visual untuk mengetahui adanya cacat pengisian. Pada tahap ini, kita sering melihat cacat akibat suhu cetakan yang salah - permukaan lilin menjadi kusam, yang menandakan pengerasan dini.
2. Perakitan cluster (pohon).Pola lilin individual dilas ke sistem gerbang pusat menggunakan alat yang dipanaskan. Geometri sistem saluran dihitung secara individual untuk setiap bagian: saluran yang terlalu sempit akan menyebabkan sambungan dingin, saluran yang terlalu lebar akan menyebabkan konsumsi logam yang berlebihan dan kesulitan selama pemotongan. Kami menggunakan batang lilin khusus untuk penyambungan, yang meleleh pada suhu yang sama dengan model itu sendiri. Pelanggaran sudut sambungan sariawan lebih dari 5 derajat menimbulkan turbulensi aliran logam selama penuangan.
3. Cetakan cangkang keramik.Gugus tersebut direndam dalam suspensi bahan pengisi tahan api (elektrokorundum atau zirkon) dan bahan pengikat (etil silikat atau silika koloidal). Setelah setiap lapisan, pasir diterapkan. Proses ini diulangi 7–9 kali hingga ketebalan cangkang 6–8 mm. Sangat penting untuk mengontrol kelembapan dalam ruangan (tidak lebih dari 60%) dan suhu (20–22°C). Jika lapisan mengering terlalu cepat, retakan mikro akan terbentuk di mana logam akan pecah saat dituang (“terobosan”).
4. Membakar lilin dan mengkalsinasi cetakan.Cetakan yang sudah jadi ditempatkan dalam autoklaf, di mana uap di bawah tekanan 0,3–0,5 MPa dan suhu 160–170°C meleleh dan menghilangkan lilin. Jejak yang tersisa dihilangkan dengan kalsinasi dalam oven pada suhu 850–950°C selama 2–4 jam. Langkah ini sangat penting: suhu kalsinasi yang tidak memadai akan meninggalkan residu karbon yang bila bersentuhan dengan aluminium cair akan menyebabkan porositas gas. Kami mengharuskan cetakan segera keluar dari oven sebelum dituang, dengan menjaga suhu minimal 600°C.
5. Mengisi dan mendinginkan.Paduan aluminium cair (suhu 720–740°C) dituangkan ke dalam cetakan di bawah pengaruh gaya sentrifugal atau vakum. Pengecoran vakum lebih disukai untuk bagian-bagian penting, karena mengurangi kandungan hidrogen dalam logam. Waktu pengerasan tergantung pada berat kantong: untuk bagian kecil 10–15 menit, untuk bagian besar hingga satu jam. Pendinginan cepat dengan air dilarang - ini akan menyebabkan kejutan termal dan kerusakan cangkang keramik bersama dengan pengecoran.

Setelah pendinginan, cangkang keramik dipatahkan dengan palu hidrolik atau unit getaran. Sistem gating dipisahkan baik secara mekanis (dengan gergaji) atau dengan erosi listrik jika diperlukan akurasi yang tinggi. Operasi terakhir adalah shot blasting untuk menghilangkan residu keramik dan memperbaiki tampilan permukaan. Ingat: bahkan pengecoran yang ideal pun dapat ditolak pada tahap kontrol jika kebersihan muatan selama peleburan tidak dijaga.

Pilihan paduan aluminium dan pengaruhnya terhadap sifat produk

Tidak semua paduan aluminium memiliki kinerja yang sama baiknya dalam proses pengecoran investasi. Pilihan merek ditentukan oleh kondisi pengoperasian produk jadi. Yang paling umum dalam praktik kami adalah silumin - paduan sistem Al-Si. Mereka memiliki fluiditas yang sangat baik, yang sangat penting untuk mengisi bagian tipis model lilin.

Paduan AK7ch (AL9 menurut Gost 1583-93).Ini adalah paduan eutektik dengan kandungan silikon sekitar 7%. Ini sangat ideal untuk rumah tertutup, bagian pompa dan bagian tekanan. Karena strukturnya yang berbutir halus setelah dimodifikasi dengan natrium atau strontium, paduan ini menunjukkan keuletan dan ketahanan korosi yang tinggi. Namun kekuatan tariknya dibatasi pada 200–220 MPa. Jika bagian Anda terkena beban kejut, ini mungkin tidak cukup.

Paduan AK9ch (AK9pch).Mengandung hingga 9% aditif silikon dan tembaga. Kehadiran tembaga meningkatkan kekuatan hingga 250–280 MPa, namun mengurangi ketahanan terhadap korosi dan mempersulit proses pengecoran karena kecenderungan retak panas. Kami merekomendasikan paduan ini hanya untuk komponen yang beroperasi di lingkungan kering atau dilindungi oleh lapisan cat. Saat menuang AK9ch, laju pendinginan harus dikontrol secara ketat: pemadatan yang cepat menyebabkan pemisahan tembaga dan pembentukan fase rapuh di sepanjang batas butir.

Paduan AK8ch (AL34).Paduan universal dengan aditif magnesium dan tembaga. Ini menggabungkan kekuatan yang baik (hingga 240 MPa) dan fluiditas pengecoran yang memuaskan. Sering digunakan dalam industri otomotif untuk braket suspensi dan komponen transmisi. Ciri khusus dari paduan ini adalah kemungkinan pengerasan dengan perlakuan panas (pengerasan + penuaan), yang meningkatkan kekerasan hingga 90–100 HB. Namun perlu diingat: perlakuan panas dapat menyebabkan lengkungan pada bagian berdinding tipis, jadi rancang kelonggaran pemrosesan dengan mempertimbangkan kemungkinan deformasi.

Saat memesan coran, pastikan untuk menunjukkan kelas kekuatan dan kondisi pengoperasian yang diperlukan. Penggunaan paduan yang salah adalah penyebab paling umum kegagalan produk prematur. Misalnya, upaya untuk menggunakan paduan AK7ch untuk tuas dengan beban tinggi alih-alih AK8ch akan mengakibatkan kegagalan kelelahan setelah 50.000 siklus pemuatan, bukan 200.000 yang dirancang.

Kontrol kualitas dan cacat pengecoran yang khas

Sekalipun semua teknologi diikuti, pengecoran menggunakan model lilin yang dibakar dari paduan aluminium memiliki cacat tertentu. Memahami sifatnya memungkinkan kita mencegah cacat pada tahap desain. Jenis cacat utama dapat dibagi menjadi dangkal dan internal.

Porositas gas.Itu terlihat seperti rongga bulat di dalam logam atau di permukaan retakan. Alasannya adalah kejenuhan lelehan dengan hidrogen. Aluminium secara aktif menyerap hidrogen selama peleburan, yang dilepaskan selama kristalisasi, membentuk gelembung. Solusi: menggunakan pemurnian lelehan dengan tablet garam yang mengandung klor atau pembersihan dengan gas inert (argon) sebelum dituang. Kami memperkenalkan pemantauan wajib terhadap kandungan hidrogen menggunakan metode cepat (uji kepadatan) sebelum setiap peleburan.

Persimpangan dingin.Garis atau jahitan pada permukaan coran tempat dua aliran logam bertemu tetapi tidak menyatu. Hal ini terjadi jika suhu cetakan atau logam rendah, atau saat penuangan terlalu lambat. Secara visual menyerupai retakan, tetapi tidak terbuka karena tekanan mekanis. Untuk mengatasinya diperlukan peningkatan suhu penuangan hingga 740–750°C atau mengoptimalkan desain sistem saluran untuk mempercepat pengisian.

Cangkang penyusutan.Rongga tersembunyi di tempat terkonsentrasinya massa (persimpangan tulang rusuk). Mereka terbentuk karena pelanggaran arah kristalisasi. Logam mengeras secara tidak merata, dan fase cair di tengah tidak mendapat nutrisi dari gerbang. Satu-satunya cara untuk mengatasi hal ini adalah dengan memposisikan lemari es dengan benar di dalam cetakan dan mengubah geometri bagiannya (menambahkan tonjolan teknologi untuk meratakan ketebalan dinding).

Inklusi keramik.Partikel cangkang terperangkap dalam logam. Terjadi ketika cetakan hancur selama penuangan atau karena daya rekat lapisan cangkang yang buruk. Cacat seperti itu sangat berbahaya karena bertindak sebagai pemusat stres. Kami menggunakan sistem multi-layer dengan mesh penguat di lapisan pertama dan lapisan akhir zirkon murni untuk mencegah kontak lelehan dengan pasir.

Departemen kendali mutu kami menggunakan inspeksi radiografi (GOST R 50.05.01) untuk mengidentifikasi cacat internal pada batch kritis. Untuk setiap batch coran, kami melakukan analisis spektral komposisi kimia dan uji mekanis sampel saksi yang dilemparkan bersama dengan batch utama. Hal ini memungkinkan kami untuk menjamin kepatuhan terhadap karakteristik yang dinyatakan.

Efisiensi ekonomi dan waktu produksi

Banyak calon klien secara keliru percaya bahwa pengecoran lilin dari paduan aluminium selalu lebih mahal dibandingkan metode lainnya. Ini hanya berlaku untuk produksi massal suku cadang sederhana. Untuk komponen kompleks dengan nilai tambah tinggi, teknologi ini sering kali mendapat manfaat dari pengurangan pemesinan.

Mari kita perhatikan sebuah contoh: produksi rumah gearbox dengan saluran internal yang kompleks. Pengecoran pasir akan membutuhkan produksi 4-5 batang logam, perakitan cetakan, dan setelah pengecoran, pelepasan batang dan pengerjaan saluran yang dalam. Biaya pemrosesan bisa mencapai 60% dari harga barang jadi. Saat menggunakan model yang hilang, saluran segera terbentuk, dan kelonggaran pemrosesan minimal (1–2 mm, bukan 4–5 mm). Penghematan pengerjaan logam menutupi biaya lilin dan keramik bahkan dengan jumlah 100 buah.

Waktu produksi batch pertama (prototipe) biasanya 15-20 hari kerja. Dari jumlah tersebut, 5–7 hari dihabiskan untuk mengembangkan model 3D dan membuat model master pada CNC, 3–4 hari untuk membuat cetakan lilin percontohan, dan 5–7 hari untuk melakukan uji coba peleburan dan perolehan coran. Untuk produksi massal, siklusnya dikurangi menjadi 7–10 hari, karena peralatan utama sudah siap. Kami merekomendasikan untuk menyisihkan waktu tambahan selama 3–5 hari untuk logistik transportasi dan izin bea cukai untuk pengiriman ekspor.

Faktor biaya yang penting adalah bobot sistem gating. Dalam beberapa kasus, berat gerbang melebihi berat coran yang berguna sebanyak 2-3 kali lipat. Optimalisasi cluster memungkinkan pengurangan konsumsi logam sebesar 15-20%, yang secara langsung mempengaruhi harga per kilogram produk jadi. Teknisi kami menggunakan perangkat lunak simulasi pengisian cetakan (Magmasoft atau ProCAST) untuk meminimalkan volume sariawan sebelum membuat model lilin secara fisik.

Aplikasi di berbagai industri

Teknologi ini telah diterapkan secara luas di mana keandalan dan akurasi lebih penting daripada harga satu kilogram logam. Dalam industri penerbangan, rumah instrumen, elemen sistem kendali, dan braket mesin dibuat dari paduan aluminium dengan menggunakan model lilin hilang. Persyaratan untuk suku cadang tersebut diatur oleh standar seri ASTM B26 atau GOST R 53472 Rusia. Bahkan porositas mikroskopis tidak dapat diterima di sini, sehingga setiap batch menjalani pemeriksaan sinar-X 100%.

Dalam industri otomotif, metode tersebut digunakan untuk memproduksi komponen turbocharger, intake manifold, dan suku cadang suspensi premium. Contoh: intake manifold berbentuk rumit yang dioptimalkan untuk aliran udara laminar. Cetakan injeksi tidak memungkinkan geometri ini dibuat tanpa garis pemisah cetakan di dalam saluran, yang akan membahayakan aerodinamis. Model yang hilang memberikan struktur monolitik dengan dinding halus, meningkatkan efisiensi mesin sebesar 2–3%.

Industri makanan dan farmasi juga secara aktif menggunakan coran ini untuk pompa dan katup. Permukaan halus (Ra< 1,6 µm setelah pemolesan) mencegah penumpukan bakteri dan memudahkan pembersihan. Paduan tipe AK7ch, yang tidak mengandung unsur beracun (timbal, kadmium), disertifikasi untuk kontak dengan makanan. Kami memasok komponen tersebut ke produsen peralatan pengisian minuman, yang persyaratan kebersihannya sangat ketat.

Perhatian khusus harus diberikan pada sektor energi dan petrokimia, dimana persyaratan peralatannya paling ketat. Ini adalah industri tempat perusahaan beroperasi.Wuxi Kaisheng Tenaga Listrik dan Peralatan Petrokimia Co., Ltd., yang mengkhususkan diri dalam desain dan pembuatan sistem beban tinggi seperti penukar panas shell-and-tube titanium, unit ASME, dan pendingin udara. Meskipun bahan utama untuk produk mereka sering kali adalah baja tahan karat (316, 321), kuningan laut C46400, paduan tembaga-nikel C70600, atau paduan nikel N06625, prinsip manufaktur presisi dan kontrol kualitas yang digunakan dalam pengecoran investasi adalah dasar untuk menciptakan lembaran tabung yang andal dan rakitan peralatan perpindahan panas yang kompleks. Produk Wuxi Kaisheng, yang disertifikasi dengan standar PED dan ASME, menunjukkan ketahanan terhadap korosi yang tinggi dan kemampuan untuk beroperasi di bawah tekanan dan suhu ekstrem, yang sangat penting untuk penyulingan minyak, desalinasi air laut, dan pembuatan kapal. Sinergi teknologi pengecoran canggih dan pengalaman dalam produksi peralatan listrik memungkinkan kami menciptakan solusi khusus yang menjamin stabilitas pengoperasian fasilitas industri di seluruh dunia.

Salah satu klien kami, produsen perangkat medis, mengalami masalah getaran pada dudukan modul sensor. Bagian tersebut, dibuat dengan penggilingan dari satu bagian, memiliki sifat anisotropi dan beresonansi pada frekuensi tertentu. Peralihan ke pengecoran investasi memungkinkan perubahan struktur butiran internal dan menambahkan pengaku redaman yang tidak mungkin dilakukan mesin secara ekonomis. Hasilnya, tingkat getaran berkurang sebesar 40%, sehingga memperpanjang umur sensor.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Berapa berat maksimal satu kali pengecoran?

Secara teknologi dimungkinkan untuk menuang komponen yang beratnya mencapai 50–70 kg, tetapi batas kelayakan ekonominya adalah 10–15 kg. Seiring bertambahnya massa, risiko cacat penyusutan meningkat tajam dan diperlukan peralatan yang lebih kuat untuk peleburan dan penuangan. Untuk unit berat, kami sering menawarkan opsi gabungan: elemen daya utama dilas dari beberapa coran yang lebih kecil.

Apakah mungkin mendapatkan cetakan berwarna langsung dari tungku?

Warna pengecoran aluminium setelah pengecoran adalah abu-abu keperakan dengan kemungkinan warna kekuningan karena oksida. Pelapisan dekoratif (anodisasi, pengecatan bubuk) diterapkan hanya setelah pembersihan mekanis dan degreasing. Pengecoran lilin yang dibakar dari paduan aluminium memberikan dasar yang sangat baik untuk anodisasi karena permukaan akhir yang tinggi, namun proses pengecoran itu sendiri tidak mengubah warna logam.

Berapa minimum order (MOQ) yang Anda terima?

Untuk proyek baru yang melibatkan produksi cetakan unik, jumlah minimum biasanya 50 buah. Hal ini disebabkan oleh penyusutan biaya peralatan. Jika Anda sudah memiliki model atau cetakan lilin yang sudah jadi, kami siap memenuhi pesanan sebanyak 10 buah, namun biaya per unit produksi akan jauh lebih tinggi karena biaya overhead untuk melengkapi kembali jalur tersebut.

Apakah Anda memberikan sertifikat material?

Ya, kami melampirkan sertifikat mutu dengan hasil analisis spektral dan uji mekanis pada setiap batch coran. Jika perlu, dimungkinkan untuk melakukan pemeriksaan mandiri di laboratorium yang terakreditasi. Semua proses produksi kami bersertifikat ISO 9001, memastikan ketertelusuran setiap panas dari batch hingga produk jadi.

Kesimpulan dan langkah selanjutnya

Pengecoran lilin dari paduan aluminium bukan sekedar cara untuk mendapatkan benda kerja, tetapi merupakan alat optimasi teknik. Hal ini memungkinkan Anda untuk menggabungkan beberapa bagian menjadi satu, mengurangi berat struktur karena dinding tipis dan menghilangkan pengerjaan mesin yang mahal. Namun, keberhasilan proyek bergantung pada penilaian yang benar terhadap kemampuan manufaktur desain pada tahap awal.

Jika Anda mempertimbangkan untuk meningkatkan teknologi ini atau mencari mitra yang dapat diandalkan untuk proyek yang sudah ada, jangan tunda untuk mengaudit dokumen desain Anda. Teknisi kami siap melakukan analisis gambar secara gratis dan menawarkan opsi pengoptimalan pengecoran yang akan menghemat anggaran Anda dalam jangka panjang.

Hubungi kami hari ini Untuk mendiskusikan proyek Anda. Kirimkan model atau gambar 3D kepada kami, dan dalam waktu 24 jam Anda akan menerima perkiraan awal biaya dan waktu produksi. Kami bekerja dengan standar Gost, DIN dan ASTM, memastikan kualitas yang diakui di pasar global.

Cari tahu lebih lanjut tentang kemampuan kami di bagian inijasa pengecoran aluminiumatau jelajahi contoh pekerjaan yang telah selesai dalam portofolio kami.