20 Jenis Cacat Pengecoran Logam: Ciri, Penyebab, dan Cara Mencegahnya

metal casting with a visible surfaCoran logam dengan cacat permukaan di meja inspeksice defect

Cacat pengecoran adalah ketidaksempurnaan yang membuat coran tidak memenuhi spesifikasinya. Sebagian hanya soal tampilan dan bisa digerinda. Sebagian lain, seperti rongga susut di dalam atau retak panas, melemahkan komponen dan berujung menjadi barang afkir.

Nama cacat coran ada puluhan, tetapi hampir semuanya berasal dari enam sumber: gas, penyusutan, bahan cetakan, cara menuang, metalurgi paduan, dan posisi cetakan. Mengelompokkan cacat menurut sumbernya lebih berguna daripada menghafal daftar, karena sumber itulah yang menunjukkan bagian proses mana yang harus diperiksa.

Enam Kelompok Cacat Pengecoran

KelompokAkar penyebabCacat yang termasuk
Cacat gasGas terjebak atau terlepas di dalam logamPorositas gas, lubang tiup, lubang jarum
Cacat penyusutanLogam menyusut saat membekuRongga susut, porositas susut
Cacat bahan cetakanPasir atau pelapis cetakan gagalInklusi pasir, erosi cetakan, kerak, ekor tikus dan tekuk, sirip urat, penetrasi logam, bengkak
Cacat penuanganLogam terlalu dingin, terlalu lambat, atau kotorCold shut, misrun, inklusi terak
Cacat metalurgiTegangan atau struktur saat pendinginanRetak panas, titik keras
Cacat bentukBelahan cetakan atau inti bergeserPergeseran cetakan dan inti, sirip, melengkung

Cacat Gas

NoCacatCiriPenyebab utamaPencegahan
1Porositas gasRongga kecil, bulat, berdinding halus di dalam coranHidrogen atau nitrogen terlarut yang terlepas saat membekuLakukan degassing, keringkan bahan baku, jangan lebur terlalu panas
2Lubang tiup (blowhole)Rongga bulat lebih besar, sering tepat di bawah permukaanPasir terlalu lembap, permeabilitas rendah, ventilasi kurangKendalikan kadar air pasir, tambah lubang angin, keringkan inti
3Lubang jarum (pinhole)Banyak lubang sangat kecil di atau dekat permukaanHidrogen dari ladel atau alat yang lembapPanaskan ladel dan alat, persingkat waktu tahan logam cair

Rongga gas berdinding halus dan mengilap. Itu cara tercepat membedakannya dari rongga susut, yang dindingnya kasar dan bergerigi. Keduanya dibahas lebih dalam di artikel cacat porositas dan hot tearing.

Cacat Penyusutan

NoCacatCiriPenyebab utamaPencegahan
4Rongga susutRongga kasar tidak beraturan, sering berbentuk corong, di bagian yang terakhir membekuRiser terlalu kecil atau salah posisiHitung ulang dan pindahkan riser, arahkan pembekuan ke riser
5Porositas susutDaerah berpori halus seperti sponsPaduan dengan rentang beku lebar, bagian tebal yang terisolasiPasang cil, pakai selongsong riser, ubah desain pertemuan dinding

Sebagian besar logam menyusut beberapa persen saat membeku. Bila logam cair tidak bisa mencapai bagian yang sedang menyusut, terbentuklah rongga. Solusinya hampir selalu ada di sistem pengumpan, seperti dijelaskan di artikel desain gating dan riser system.

Penampang coran yang memperlihatkan porositas dan rongga susut di dalamnya
Foto porositas pada produk pengecoran logam

Cacat Bahan Cetakan

NoCacatCiriPenyebab utamaPencegahan
6Inklusi pasirButir pasir tertanam di permukaan atau tepat di bawahnyaPasir lemah, pasir lepas tertinggal di rongga, erosiNaikkan kekuatan pasir, tiup rongga sebelum cetakan ditutup
7Erosi cetakan (cuts and washes)Tonjolan logam kasar di dekat saluran masukAliran logam yang deras mengikis cetakan atau intiKurangi kecepatan aliran, perbesar atau pindahkan saluran masuk
8Kerak (scab)Lapisan logam tipis dan kasar di atas selapis pasirPasir memuai karena panas lalu lapisan permukaannya terangkatTurunkan kadar air, tambah aditif, tuang lebih cepat
9Ekor tikus dan tekuk (rat tail, buckle)Garis dangkal memanjang (ekor tikus) atau alur berbentuk V (tekuk)Pemuaian pasir pada permukaan datar yang luasPecah permukaan datar dengan rusuk, atur komposisi pasir
10Sirip urat (veining)Sirip logam tipis yang berdiri di permukaan bekas intiInti retak saat pasir silika memuaiPakai aditif anti-urat atau pasir dengan muai rendah
11Penetrasi logamPermukaan kasar seperti ampelas, pasir menyatu dengan logamPasir kasar, pemadatan kurang, suhu tuang terlalu tinggiPakai pasir lebih halus, padatkan lebih keras, beri pelapis cetakan
12Bengkak (swell)Tonjolan setempat sehingga coran lebih besar dari ukuranDinding cetakan terdorong tekanan logamPadatkan cetakan lebih keras, perkuat rangka cetak

Cacat Penuangan

NoCacatCiriPenyebab utamaPencegahan
13Cold shutGaris sambungan tempat dua aliran logam bertemu tanpa menyatuSuhu tuang rendah, pengisian lambat, dinding tipisTuang lebih panas dan lebih cepat, tambah saluran masuk
14Misrun (salah alir)Coran tidak utuh, tepinya membulatLogam membeku sebelum rongga terisi penuhSama seperti cold shut, dan tebalkan dinding bila memungkinkan
15Inklusi terakPartikel bukan logam tak beraturan, biasanya di permukaan atasTerak ikut tertuang ke cetakanAngkat terak di ladel, pakai saringan dan perangkap terak

Cold shut dan misrun punya akar yang sama: logam kehabisan panas sebelum selesai mengisi cetakan. Pembahasan lengkapnya ada di artikel cacat cold shut dan misrun. Untuk terak, dross, dan lapisan oksida, lihat cacat inklusi dan kontaminasi.

Cacat Metalurgi

NoCacatCiriPenyebab utamaPencegahan
16Retak panas (hot tear)Retak bergerigi, bercabang, dan teroksidasiCoran tertahan cetakan saat masih lemah dan sedang menyusutPakai inti yang mudah hancur, beri radius, hindari perubahan tebal mendadak
17Titik keras (hard spot)Daerah sangat keras pada besi tuang kelabu, patahannya putih, sulit dimesinBagian tipis mendingin terlalu cepat, inokulasi kurangPerbaiki inokulasi, atur komposisi, tebalkan tepi tipis

Cacat Bentuk

NoCacatCiriPenyebab utamaPencegahan
18Pergeseran cetakan dan intiAda undakan di garis belah, atau tebal dinding tidak merataPin aus, belahan cetakan tidak sejajar, inti terapungRawat pin dan bus, tahan inti dengan penyangga
19Sirip (flash)Sirip logam tipis di sepanjang garis belahBelahan cetakan tidak rapat, pola ausJepit atau beri pemberat cetakan, perbaiki pola
20Melengkung (warpage)Coran bengkok atau terpuntirPendinginan tidak merata dan tegangan sisaSeimbangkan tebal dinding, lakukan pelepasan tegangan

Cara Menemukan Cacat Coran

  • Pemeriksaan visual menangkap cacat permukaan seperti sirip, pergeseran, kerak, dan cold shut.
  • Pemeriksaan dimensi menangkap bengkak, lengkung, dan pergeseran inti.
  • Uji tanpa rusak menemukan yang tidak terlihat mata. Radiografi memperlihatkan porositas dan rongga susut di dalam, ultrasonik menemukan retak dalam, sedangkan uji penetran dan partikel magnetik memperlihatkan retak halus di permukaan. Lihat metode uji tanpa rusak (NDT).
  • Inspeksi otomatis dengan kamera dan kecerdasan buatan makin banyak dipakai di lini produksi massal, seperti dibahas di artikel AI untuk deteksi cacat otomatis.

Mencegah Cacat Sebelum Logam Dituang

Sebagian besar cacat sudah “terancang” jauh sebelum logam dilebur. Tiga kebiasaan mencegah sebagian besar di antaranya:

  1. Rancang komponen agar mudah dicor. Tebal dinding yang seragam, radius yang cukup, dan peralihan yang landai menghilangkan titik panas tempat rongga susut dan retak panas bermula.
  2. Simulasikan pengisian dan pembekuan. Simulasi digital menunjukkan di mana logam akan tiba dalam keadaan dingin atau membeku paling akhir, sebelum pola dibuat.
  3. Kendalikan variabel proses. Suhu tuang, kadar air pasir, dan kebersihan logam cair menyumbang sebagian besar afkir harian.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Cacat pengecoran apa yang paling sering terjadi? Porositas, baik karena gas maupun penyusutan, umumnya dianggap penyebab afkir yang paling sering, terutama pada coran aluminium.

Apakah cacat coran bisa diperbaiki? Banyak yang bisa. Cacat permukaan digerinda, dan sebagian rongga serta retak diperbaiki dengan las bila spesifikasinya mengizinkan. Lihat pengelasan perbaikan untuk hasil pengecoran.

Bagaimana membedakan porositas gas dan porositas susut? Lihat dinding rongganya. Pori gas halus dan membulat. Rongga susut kasar, bersudut, dan sering memperlihatkan pola seperti ranting.

Apakah setiap cacat berarti coran ditolak? Tidak. Diterima atau tidaknya bergantung pada standar dan permintaan pembeli. Cacat yang masih boleh pada bandul pemberat bisa tidak boleh sama sekali pada badan katup bertekanan.

Kesimpulan

Dua puluh cacat di atas terbagi dalam enam kelompok, dan tiap kelompok menunjuk ke bagian proses yang berbeda: logam cair, sistem pengumpan, pasir, penuangan, paduan, atau perakitan cetakan. Mengenali kelompoknya lebih dulu adalah jalan tercepat menuju penyebab, dan memperbaiki penyebab selalu lebih murah daripada menyortir coran yang gagal.

Baca Juga