Inklusi MgO dalam Pengecoran Aluminium Die Casting: Penyebab, Cacat, dan Metode Pengendalian Praktis

Aluminium die casting tidak hanya membutuhkan perkakas dan kontrol proses yang tepat, tetapi juga kualitas lelehan yang stabil. Di antara berbagai inklusi non-logam, Inklusi MgO (magnesium oksida) adalah salah satu masalah yang paling umum dan paling diremehkan dalam produksi die casting aluminium.

Tidak seperti porositas gas atau cacat penyusutan, inklusi MgO adalah partikel keramik padat dan kaku yang tidak dapat dihilangkan dengan peleburan ulang saja. Begitu masuk ke dalam rongga cetakan, inklusi ini menjadi cacat tertanam yang secara langsung memengaruhi sifat mekanik, kualitas permukaan, dan stabilitas proses.

Artikel ini memberikan gambaran umum praktis dan berorientasi teknik tentang inklusi MgO dalam die casting aluminium - dengan fokus pada dari mana asalnya, bagaimana inklusi tersebut menyebabkan cacat, dan bagaimana inklusi tersebut dapat dikontrol secara efektif dalam produksi industri.

Mengapa Inklusi MgO Merupakan Masalah Kritis dalam Die Casting

Pada die casting bertekanan tinggi, aluminium meleleh:

• Suhu tinggi
• Waktu penahanan yang lama
• Transfer lelehan yang sering terjadi
• Turbulensi yang kuat

Kondisi ini secara signifikan meningkatkan risiko oksidasi, terutama untuk Paduan aluminium yang mengandung Mg seperti AlSiMg, A380, ADC12, dan paduan die casting yang dimodifikasi lainnya.

Inklusi MgO sangat berbahaya karena memang demikian:

• Keras dan tidak dapat diubah bentuknya
• Stabil secara kimiawi
• Sulit untuk mengapung secara alami
• Mudah salah diidentifikasi sebagai cacat lain

Akibatnya, inklusi MgO sering kali menyebabkan kualitas yang tidak stabil, di mana cacat muncul sebentar-sebentar dan sulit dilacak kembali ke satu parameter proses.
Korelasi antara kebersihan lelehan, kandungan inklusi, dan pembentukan cacat telah banyak diamati dalam praktik die casting industri dan studi eksperimental pada kebersihan lelehan dan kontrol inklusi dalam die casting.

Apa Itu Inklusi MgO dalam Lelehan Aluminium?

Inklusi MgO adalah partikel magnesium oksida padat yang terbentuk selama proses peleburan aluminium dan proses perlakuan leleh.

Dari perspektif teknik, karakteristik utama mereka adalah:

• Titik leleh yang sangat tinggi (~ 2850°C)
  → Mereka tetap solid selama peleburan, penahanan, dan pengecoran.
• Kekerasan tinggi (perilaku seperti keramik)
  → Mereka bertindak sebagai konsentrator tegangan yang kaku di dalam matriks aluminium.
• Kemampuan membasahi yang buruk dengan aluminium
  → Ikatan yang lemah pada antarmuka matriks inklusi.

Setelah terperangkap dalam lelehan, partikel MgO bergerak bersama aluminium ke dalam rongga cetakan dan menjadi cacat permanen pada pengecoran.

Cacat Die Casting Khas yang Disebabkan oleh Inklusi MgO

Inklusi MgO jarang menyebabkan hanya satu jenis cacat. Sebaliknya, mereka mengurangi ketahanan keseluruhan proses die casting.

Masalah yang umum terjadi antara lain:

Cacat Permukaan

• Bintik hitam atau garis-garis gelap
• Permukaan kasar setelah pemesinan
• Penampilan kosmetik yang buruk di bagian yang terlihat

Retak dan Penurunan Sifat Mekanis

• Perpanjangan yang lebih rendah
• Inisiasi retak dini
• Mengurangi umur kelelahan

Masalah Pemesinan dan Keausan Alat

• Partikel MgO yang keras mempercepat keausan alat potong
• Permukaan akhir yang buruk selama pemesinan CNC

Kualitas Anodisasi atau Pelapisan yang Buruk

• Lapisan oksida yang tidak seragam
• Variasi warna dan cacat lapisan

Dari sudut pandang rekayasa kualitas, inklusi MgO sering kali menjelaskan mengapa sifat mekanik atau kualitas permukaan berfluktuasi bahkan ketika parameter proses tidak berubah.

Sumber Utama MgO dalam Lelehan Aluminium Die Casting

1. Oksidasi Magnesium Selama Peleburan dan Penahanan

Magnesium sangat reaktif pada suhu tinggi. Selama melelehkan dan memegang:

• Mg bereaksi cepat dengan oksigen
• Film oksida terbentuk pada permukaan lelehan
• Film-film ini bisa pecah dan masuk ke dalam lelehan

Waktu penahanan yang lama, suhu leleh yang tinggi, dan penyegelan tungku yang buruk secara signifikan meningkatkan risiko ini.

2. Pembentukan MgO Terkait Fluks

Fluks yang mengandung magnesium klorida biasanya digunakan untuk membersihkan dan menghilangkan lelehan aluminium. Namun demikian:

• Fluks yang lembab atau tidak disimpan dengan benar dapat terurai
• Penggunaan fluks yang berlebihan meningkatkan pembentukan oksida
• Reaksi lokal dapat menghasilkan partikel MgO yang halus

Partikel MgO yang terkait fluks sering kali berukuran kecil dan tersebar dengan baik, sehingga sangat sulit untuk dihilangkan.

3. Turbulensi Leleh dan Oksidasi Ulang

Turbulensi adalah salah satu musuh terbesar kebersihan lelehan:

• Pengadukan agresif
• Pemindahan lelehan yang tidak terlindungi
• Percikan saat menuangkan

Tindakan ini secara terus menerus mengekspos permukaan lelehan baru ke udara, mempercepat oksidasi Mg dan menghasilkan inklusi MgO baru bahkan setelah degassing.

Metode Praktis untuk Mengontrol Inklusi MgO dalam Die Casting

Inklusi MgO tidak dapat sepenuhnya dihilangkan, tetapi dapat dikontrol ke tingkat yang stabil dan dapat diterima melalui manajemen proses yang disiplin.

Studi kuantitatif tentang teknik pemurnian leleh untuk menghilangkan inklusi non-logam menunjukkan bahwa langkah pemurnian, degassing, dan filtrasi yang terkoordinasi secara signifikan mengurangi kandungan inklusi dan meningkatkan kualitas lelehan.

Langkah-langkah Pengendalian Utama

• Gunakan fluks dengan kelembapan rendah dan dikeringkan dengan benar
• Hindari penambahan fluks yang berlebihan
• Mengontrol suhu leleh dan meminimalkan waktu penahanan
• Menerapkan perlindungan gas inert (argon atau nitrogen)
• Gunakan degassing gelembung halus tanpa turbulensi yang berlebihan
• Pasang filter busa keramik dengan ukuran pori-pori yang sesuai
• Mengurangi turbulensi selama transfer dan penuangan lelehan

Dari perspektif industri, fluks, degassing, pengapungan, dan penyaringan yang efektif tetap menjadi alat yang paling praktis untuk kontrol inklusi.

Rangkuman yang berorientasi pada industri metode fluks dan degassing untuk menghilangkan inklusi menyoroti bagaimana teknik-teknik ini diterapkan dalam lingkungan pengecoran yang sesungguhnya.

Kesimpulan: Kontrol MgO Adalah Masalah Disiplin Proses

Inklusi MgO adalah kenyataan yang tidak dapat dihindari dalam die casting aluminium, terutama untuk paduan yang mengandung magnesium. Dampaknya sepenuhnya bergantung pada seberapa baik proses perlakuan peleburan dan peleburan dikontrol.

Kualitas die casting yang stabil dapat dicapai melalui:

• Kondisi peleburan yang terkendali
• Penanganan lelehan yang disiplin
• Filtrasi dan degassing yang efektif
• Eksekusi proses yang konsisten

Dalam praktiknya, kualitas lelehan yang stabil adalah dasar dari kualitas die casting yang stabil - dan mengontrol inklusi MgO adalah bagian penting dari fondasi tersebut.