Pelajaran 1.2MembentukBab 1 · Pengecoran

Investment casting (lost wax)

Salinan lilin dilapisi keramik, dilelehkan keluar, lalu diisi logam

Investment casting, disebut juga lost-wax casting, menyalin komponen dalam lilin, melapisi lilin dengan keramik, melelehkan lilin keluar, dan menuang logam ke cangkang berongga. Bilah turbin mesin jet, kepala tongkat golf, dan implan pinggul dibuat dengan cara ini. Anda mendapat komponen hampir jadi dengan detail halus, dalam hampir semua paduan.

Foto: 5oclockhustle, CC BY-SA 4.0, melalui Wikimedia Commons

Investment casting · dari pohon lilin hingga komponen jadiBaca baris atas, lalu baris bawah; angka dalam lingkaran sesuai dengan langkah-langkah di bawah.

Cara kerjanya

Buat salinan lilin. Lilin diinjeksikan ke die logam (cetakan yang dapat dipakai ulang) untuk membuat pola, salinan lilin yang tepat dari komponen. Setiap pengecoran butuh polanya sendiri.
Bangun sebuah pohon. Banyak pola direkatkan ke sprue lilin pusat (saluran umpan), membentuk "pohon" yang bisa memuat dari beberapa hingga puluhan komponen.
Lapisi dengan keramik. Pohon dicelup ke slurry keramik (campuran kental serbuk keramik halus dan binder cair), ditaburi pasir halus, dan dikeringkan. Ini diulang sekitar 6 hingga 10 kali, hingga cangkang setebal beberapa milimeter.
Lelehkan keluar lilin. Cangkang dibalik dan dipanaskan, biasanya di autoklaf uap (oven uap bertekanan) atau tungku panas. Lilin mengalir keluar, sering untuk dipakai ulang, menyisakan cetakan satu bagian yang berongga.
Bakar, lalu tuang. Cangkang dibakar, sering pada sekitar 1000 °C, agar kuat dan membakar habis sisa lilin. Logam dituang saat cangkang masih panas, sehingga bagian tipis terisi sebelum logam membeku.
Pecahkan komponen keluar. Setelah dingin, cangkang dilepas dengan palu, getaran, atau semburan air. Komponen dipotong dari pohon, dan sisa gate (tempat setiap komponen menyatu dengan pohon) digerinda halus.

Fakta kunci

Material: Baja dan baja tahan karat, superalloy nikel dan kobalt, titanium, aluminium, paduan tembaga, emas dan perak
Komponen khas: Bilah turbin, kepala tongkat golf, implan pinggul dan lutut, impeler pompa, komponen senjata api dan kunci, perhiasan
Ukuran komponen: Biasanya beberapa gram hingga beberapa kilogram; pengecoran spesialis melampaui 100 kg
Presisi: Sekitar ±0,1 hingga ±0,25 mm pada fitur kecil, kira-kira ±0,5% dari dimensi
Hasil permukaan: Halus: Ra (kekasaran rata-rata) sekitar 1,5 hingga 3 µm
Ukuran batch yang cocok: Ratusan hingga ratusan ribu komponen per tahun; juga satuan untuk seni dan perhiasan
Biaya perkakas dan mesin: Die injeksi lilin berharga beberapa ribu hingga puluhan ribu dolar; pola cetak 3D melewati die untuk prototipe
Kecepatan: Hari hingga minggu per batch, kebanyakan dihabiskan menunggu lapisan cangkang mengering; banyak pohon diproses paralel

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

Detail sangat halus dan permukaan halus, sering dengan sedikit permesinan
Bekerja dengan paduan bertitik leleh tinggi seperti superalloy dan baja tahan karat
Bentuk rumit dalam satu bagian, dengan sedikit atau tanpa sambungan
Sedikit limbah: sprue dan runner dilebur ulang

Batasan

Lebih banyak langkah dan tenaga kerja, sehingga setiap komponen lebih mahal daripada pengecoran pasir
Komponen kebanyakan kecil; yang besar sulit dan mahal
Pola lilin baru dan cangkang baru dihabiskan untuk setiap komponen
Waktu tunggu lama, dari hari hingga minggu

Di mana dipakai

DirgantaraBilah dan vane turbin, braket struktural, komponen sistem bahan bakar
MedisImplan pinggul dan lutut, instrumen bedah
OlahragaKepala tongkat golf
OtomotifRoda turbocharger, rocker arm, komponen katup kecil
IndustriImpeler pompa, bodi katup, tuas dan braket
Seni dan perhiasanPatung perunggu, cincin, mahkota dan jembatan gigi

Cara mengenalinya

Detail tajam, huruf yang tegas, dan permukaan halus agak satin, bahkan di sudut tersembunyi.
Tanpa sambungan cetakan, atau hanya garis sangat samar dari die lilin.
Titik datar kecil hasil gerinda tempat komponen dipotong dari pohon (bekas gate).
Bentuk rumit dalam satu bagian yang kalau tidak, butuh beberapa komponen hasil mesin.

Bandingkan dengan

Pengecoran pasir1.1lebih murah dan baik untuk komponen sangat besar, tetapi jauh lebih kasar dan kurang presisi.Pengecoran cetak tekan (die casting)1.4jauh lebih cepat dan murah per komponen pada volume tinggi, tetapi terbatas pada logam bertitik leleh lebih rendah seperti aluminium dan seng.Pengecoran kristal tunggal1.8bentuk khusus investment casting yang menumbuhkan setiap bilah turbin sebagai satu kristal.

Tonton

RAPID DIRECT · Penjelasan animasi langkah demi langkah seluruh proses

Paul Hamler · Proses lengkap dengan tangan, dari lilin hingga logam

SIMIS · Robot mencelup pohon lilin ke slurry dan pasir untuk membangun cangkang

Dean Group International Ltd · Pengecoran sungguhan: pohon, penuangan, dan pelepasan cangkang

Lihat foto asli

Wikipedia: Investment casting — cangkang untuk rotor turbocharger, bagian dalam cangkang, dan komponen jadi
Pencarian foto Wikimedia Commons

Ingat

Setiap komponen butuh salinan lilin baru dan cangkang keramik baru.
Melelehkan lilin keluar meninggalkan cetakan satu bagian tanpa sambungan, sehingga detailnya sangat baik.
Presisi dan halus, tetapi lebih lambat dan lebih mahal per komponen daripada pengecoran pasir.