Perbedaan intinya terletak pada bagaimana aluminium cair dipaksa masuk ke dalam cetakan: pengecoran mati bertekanan tinggi (HPDC) menggunakan tekanan injeksi 10–175 MPa untuk mengisi rongga dalam milidetik , sementara tekanannya rendah die casting (LPDC) mengandalkan tekanan gas terkontrol sebesar 0,02–0,1 MPa, dan pengecoran gravitasi (GDC) tidak menggunakan tekanan eksternal sama sekali — hanya berat logam. Perbedaan mendasar proses ini menghasilkan hasil yang berbeda dalam hal kecepatan, kompleksitas komponen, sifat mekanik, dan biaya.
Memahami mekanika fisik menjelaskan mengapa setiap metode sesuai dengan aplikasi yang berbeda.
Aluminium cair disuntikkan ke dalam cetakan baja yang mengeras kecepatan 30–100 m/s oleh piston hidrolik. Logam mengisi rongga dalam 10–100 milidetik dan mengeras di bawah tekanan berkelanjutan. Ada dua varian: ruang panas (untuk paduan dengan titik leleh rendah) dan ruang dingin (standar untuk aluminium). Waktu siklus berjalan secepat 15–60 detik per bagian .
Tungku tertutup berada di bawah cetakan. Gas bertekanan (biasanya 0,02–0,1 MPa) mendorong logam naik melalui tabung riser ke dalam rongga cetakan. Pengisian yang lambat dan terkontrol meminimalkan turbulensi yang mengakibatkan porositas gas rendah dan kesehatan internal yang sangat baik . Waktu siklus lebih lama — biasanya 3–8 menit per bagian.
Juga disebut pengecoran cetakan permanen, GDC menuangkan aluminium cair secara gravitasi langsung ke dalam cetakan logam yang dapat digunakan kembali tanpa tekanan. Pengisian dilakukan secara perlahan dan lembut, sehingga proses ini ideal untuk bagian yang berdinding tebal dan memiliki struktur penting. Ini adalah pengaturan yang paling sederhana, dengan biaya perkakas 30–50% lebih rendah dibandingkan HPDC untuk ukuran bagian yang sebanding.
Tabel di bawah ini menampilkan metrik yang paling relevan dengan keputusan di ketiga metode.
| Parameter | Tekanan Tinggi (HPDC) | Tekanan Rendah (LPDC) | Gravitasi (GDC) |
|---|---|---|---|
| Tekanan Injeksi | 10–175 MPa | 0,02–0,1 MPa | Tidak ada (hanya gravitasi) |
| Waktu Siklus | 15–60 detik | 3–8 menit | 3–10 menit |
| Ketebalan Dinding Minimum | 0,5–1,0mm | 2–3 mm | 3–5 mm |
| Permukaan Selesai (Ra) | 0,8–1,6 mikron | 1,6–3,2 mikron | 3,2–6,3 mikron |
| Tingkat Porositas | Lebih tinggi (jebakan gas) | Rendah | Rendah–Sedang |
| Kemampuan Las / Perlakuan Panas | Terbatas (porositas) | Ya | Ya |
| Biaya Perkakas (relatif) | Tinggi ($50K–$250K ) | Sedang | Rendahest |
| Volume Produksi Optimal | 50.000–1 juta bagian | 5.000–100.000 bagian | 500–50.000 bagian |
| Toleransi Dimensi (tingkat IT) | IT8–IT10 | IT10–IT12 | IT12–IT14 |
Kecepatan injeksi HPDC yang tinggi memungkinkannya mengisi rongga rumit dengan ketebalan dinding setipis 0,5 mm — kemampuan yang tidak tertandingi oleh dua metode lainnya. Rumah transmisi otomotif, tempat baterai EV, dan rangka ponsel cerdas semuanya mengandalkan kemampuan ini untuk menghasilkan geometri yang tipis dan kompleks dalam skala besar.
LPDC lebih disukai jika kompleksitasnya sedang namun integritas internal sangat penting. Roda aluminium otomotif — salah satu aplikasi LPDC dengan volume tertinggi — memerlukan porositas rendah dan struktur mikro yang konsisten yang disediakan oleh laju pengisian terkontrol, dipadukan dengan dinding yang umumnya berukuran 3 mm atau lebih tebal.
GDC menangani penampang paling tebal dengan baik. Kepala silinder mesin dan intake manifold adalah bagian GDC yang umum, dengan ketebalan dinding 5–10 mm adalah normal dan pemadatan yang lebih lambat sebenarnya membantu struktur butiran dan kemampuan mesin.
Komponen HPDC memiliki struktur butiran halus di dekat permukaan karena pemadatan yang cepat, sehingga menghasilkan kekuatan tarik yang baik — biasanya 240–310 MPa UTS untuk paduan umum seperti A380. Namun, porositas gas internal dari pengisian turbulen membatasi keuletan dan membuat perlakuan panas berisiko (dapat terbentuk lepuh).
LPDC dan GDC keduanya memungkinkan perlakuan panas T6 (solusi perlakuan panas terhadap penuaan buatan), sehingga mendorong kekuatan tarik 280–330 MPa dengan perpanjangan 5–12% dalam paduan seperti A356-T6. Hal ini menjadikannya rute pilihan untuk suku cadang yang memiliki beban struktural dalam sistem suspensi, buku-buku jari kemudi, dan braket ruang angkasa.
| Proses | Paduan Umum | UTS (MPa) | Kekuatan Hasil (MPa) | Perpanjangan (%) |
|---|---|---|---|---|
| HPDC | A380 | 240–310 | 160–170 | 1–3.5 |
| LPDC (T6) | A356-T6 | 280–310 | 200–240 | 6–12 |
| GDC (T6) | A356-T6 | 275–310 | 195–235 | 5–10 |
Perkakas HPDC mahal — cetakan produksi untuk suku cadang otomotif dengan kompleksitas menengah biasanya memerlukan biaya $80.000–$200.000 dan diberi peringkat untuk 100.000–500.000 bidikan. Biaya dimuka tersebut hanya masuk akal secara ekonomi bila diamortisasi dalam volume yang tinggi. Dengan 500.000 suku cadang, biaya perkakas per suku cadang turun menjadi $0,16–$0,40.
Cetakan GDC, sering kali terbuat dari besi tuang atau baja ringan, harganya mahal 30–50% lebih sedikit daripada cetakan HPDC yang setara dan sangat cocok untuk prototipe atau produksi volume rendah yang terdiri dari 500–10.000 komponen. Perkakas LPDC biasanya berada di antara keduanya $30.000–$100.000 , dibenarkan oleh industri roda dan komponen struktural yang beroperasi dalam jumlah 20.000–80.000 per tahun.
Setiap metode telah menciptakan ceruk aplikasi yang berbeda berdasarkan trade-off ini.
Kerangka keputusan menjadi mudah setelah persyaratan aplikasi ditentukan:
HPDC berbantuan vakum semakin menjembatani kesenjangan tersebut — dengan mengevakuasi rongga cetakan sebelum injeksi, porositas gas turun secara signifikan, sehingga memungkinkan perlakuan T5 atau T6 pada komponen cor bertekanan tinggi. Varian ini sekarang banyak digunakan pada komponen struktural otomotif seperti shock tower dan body-in-white node, yang memerlukan dinding tipis dan heat treatment secara bersamaan.
