Masalah global pada cetakan die: solusi pengendalian porositas

        Dalam pembuatan komponen presisi otomotif, "pori pasir" dan "pori gas" (secara umum disebut cacat rongga) di dalam coran die-cast merupakan pembunuh kinerja mekanis yang diakui oleh industri. Cacat semacam ini tidak hanya menyebabkan tingkat scrap yang tinggi setelah pemesinan, tetapi juga dapat memicu konsentrasi tegangan pada komponen saat beroperasi di bawah beban tinggi di pabrik perakitan, yang mengakibatkan kegagalan fatik pada struktur.

JIAZHAN Industrial, yang berpegang pada standar kendali mutu tingkat otomotif, menguraikan dan mengatasi tantangan teknis ini di seluruh rantai, mulai dari peleburan aluminium cair, saluran cetakan, proses injeksi, hingga inspeksi akhir.

🛠️ 1. Analisis Penyebab Mendasar Pori Pasir dan Pori Gas

Rongga di dalam coran die-cast, berdasarkan sifat fisik mekanisnya, terutama dibagi menjadi tiga jenis:

• 1. Porositas Terperangkap (Entrapment Porosity): Terjadi ketika gas di dalam rongga cetakan tidak dapat keluar tepat waktu selama injeksi berkecepatan tinggi, dan terbawa oleh aliran logam cair berkecepatan tinggi, terperangkap di dalam coran, biasanya dengan dinding bagian dalam yang halus.

• 2. Porositas Hidrogen (Hydrogen Porosity): Aluminium cair sangat mudah menyerap hidrogen selama peleburan dan penahanan. Ketika mengkristal dan memadat, hidrogen tidak sempat keluar dan terkumpul, membentuk pori-pori mikroskopis.

• 3. Penyusutan dan Keropos (Shrinkage Porosity): Paduan aluminium mengalami penyusutan volume (sekitar $3\%\sim6\%$) saat berubah dari cair ke padat. Jika tidak ada suplai aluminium cair untuk mengompensasi penyusutan di ujung, rongga penyusutan yang tidak beraturan seperti robekan akan terbentuk di area titik panas (hot spot).

🛠️ 2. Solusi Kontrol Rantai Penuh dari JIAZHAN Industrial

1. Pemurnian Sumber: Proses "Dehidrogenasi dan Penghilangan Terak" pada Tahap Pelarutan

• Pemurnian Dehidrogenasi: Menggunakan kue degassing kemurnian tinggi dan fluks pemurnian untuk pemurnian terkopling, secara ketat mengontrol kandungan hidrogen bebas dalam aluminium cair hingga di bawah 0,1mL/100g.

• Penyaringan Bertingkat: Melalui pengambilan terak manual secara berkala, terak yang mengapung di aluminium cair dibersihkan secara menyeluruh, memastikan kemurnian material di dalam aluminium cair.

2. Arsitektur Cetakan: Desain Ventilasi dan Umpan Berbasis Analisis Aliran Cetakan CAE

• Optimasi Struktur Saluran: Menggunakan perangkat lunak FLOW-3D untuk simulasi dinamika fluida yang komprehensif. Saluran dirancang secara konvergen untuk memastikan aluminium cair mengisi rongga dalam kondisi pengisian yang stabil dan merata (aliran laminar, bukan turbulen yang hebat), menghindari penjebakan gas di bagian depan.

• Sistem Ventilasi Maksimal: Di ujung rongga cetakan, di mana logam cair terakhir berkumpul, bak pelimpah area luas dan katup ventilasi vakum efisiensi tinggi dipasang secara paksa, memastikan lebih dari 95% gas di dalam rongga dikeluarkan secara paksa sebelum logam cair tiba.

3. Kontrol Proses Die-Casting: Injeksi Dinamis Loop Tertutup Mikrodetik dan Keterkaitan Suhu Cetakan Presisi

① Fase Injeksi Lambat (Ventilasi Kecepatan Rendah):

• Poin Kontrol: Hitung secara ketat kecepatan injeksi lambat $v_1$ (biasanya dikontrol pada 0,15~0,3m/s).

• Prinsip Teknis: Pada fase ini, piston injeksi bergerak maju, mendorong aluminium cair di dalam laras untuk bergulir maju secara stabil, membentuk gelombang aksial yang tidak putus. Inti fisiknya adalah memanfaatkan kenaikan permukaan aluminium cair itu sendiri untuk mendorong udara di dalam laras sepenuhnya ke depan menuju saluran ventilasi dan bak pelimpah di sepanjang saluran, sama sekali tidak membiarkan piston bergerak terlalu cepat yang menyebabkan aluminium cair bergulung dan secara artifisial menjebak udara di dalam laras.

② Fase Injeksi Cepat (Pengisian Kecepatan Tinggi):

• Poin Kontrol: Ketika aluminium cair mencapai titik persimpangan antara saluran melintang dan gerbang masuk (titik transisi kritis), sistem beralih secara instan dalam hitungan mikrodetik ke kecepatan injeksi cepat $v_2$ (biasanya mencapai 2,5~5,0m/s).

• Prinsip Teknis: Aluminium cair melewati gerbang masuk dengan kecepatan sangat tinggi, mengisi seluruh rongga cetakan dalam waktu pengisian yang sangat singkat (biasanya kurang dari 100ms), mencegah pemadatan dini aluminium cair di bagian depan. Pada saat ini, bekerja sama dengan sistem vakum tekanan tinggi presisi tinggi, rongga cetakan berada dalam kondisi tekanan absolut sangat rendah selama pengisian, secara paksa menekan probabilitas penjebakan gas dalam batas ekstrem.

③ Fase Penekanan dan Umpan (Tekanan Dinamis Instan):

• Poin Kontrol: Pada saat rongga cetakan penuh (beberapa milidetik sebelum akhir pengisian), sistem injeksi beralih ke fase penekanan tekanan tinggi, dengan tekanan spesifik $P_3$ biasanya diatur pada 70~100MPa.

• Prinsip Teknis: Karena paduan aluminium mengalami penyusutan volume sekitar 3%~6% dari cair ke padat, rongga penyusutan mudah terbentuk di area dengan dinding coran yang lebih tebal (titik panas). Pada saat ini, memanfaatkan tekanan statis besar yang ditransmisikan oleh piston injeksi, dalam jendela waktu yang sangat singkat sebelum aluminium cair sepenuhnya memadat, tekanan mekanis paksa diterapkan pada jaringan kristalisasi mikroskopis untuk mengompensasi penyusutan, membuat susunan butiran logam menjadi sangat padat, sepenuhnya menghancurkan ruang pertumbuhan rongga penyusutan dan keropos mikroskopis.

④ Kontrol Suhu Cetakan Presisi (Mencapai Keseimbangan Termal dan Pemadatan Berurutan):

• Poin Kontrol: Menggunakan pengontrol suhu cetakan presisi daya tinggi (menjaga suhu permukaan cetakan dalam keseimbangan termal dinamis 180°C~280°C).

• Prinsip Teknis: Bekerja sama dengan sistem pendingin air bertekanan tinggi multi-titik di dalam cetakan (saluran pendingin dirancang dekat dengan area titik panas coran). Menggunakan kontrol suhu pengontrol cetakan dan pendinginan paksa titik tetap yang presisi, gradien suhu "dari jauh ke dekat" dibuat secara artifisial di dalam rongga cetakan. Memaksa bagian berdinding tipis coran yang jauh dari gerbang masuk untuk memadat terlebih dahulu, sementara gerbang masuk dan saluran utama memadat terakhir. Dengan cara ini, ketika coran menyusut, aluminium cair bertekanan tinggi yang terus menerus dari saluran dapat mengalir melalui gerbang masuk untuk mencapai umpan berurutan yang sempurna.

🛠️ 3. Wasit Akhir: Lingkaran Tertutup Ketertelusuran Kualitas Digital Penuh

Untuk memastikan bahwa setiap komponen otomotif yang dikirim ke pabrik perakitan memiliki kepadatan internal yang sempurna, JIAZHAN Industrial telah membangun sistem inspeksi non-destruktif dan mikroskopis loop tertutup:

• Inspeksi Cacat Non-Destruktif Sinar-X Industri: Menggunakan pemancar sinar-X daya tinggi (225kV), fokus mikro (