Dengan pertumbuhan aluminium dalam industri fabrikasi pengelasan, dan penerimaannya sebagai alternatif terbaik pengganti baja untuk banyak aplikasi, terdapat peningkatan persyaratan bagi mereka yang terlibat dalam pengembangan proyek aluminium untuk lebih mengenal kelompok bahan ini. Untuk memahami aluminium sepenuhnya, disarankan untuk memulai dengan mengenal sistem identifikasi / penunjukan aluminium, banyaknya paduan aluminium yang tersedia dan karakteristiknya.

Sistem Temper dan Penunjukan Paduan Aluminium- Di Amerika Utara, The Aluminium Association Inc. bertanggung jawab atas alokasi dan registrasi paduan aluminium. Saat ini terdapat lebih dari 400 aluminium tempa dan paduan aluminium tempa serta lebih dari 200 paduan aluminium dalam bentuk coran dan ingot yang terdaftar di Asosiasi Aluminium. Batasan komposisi kimia paduan untuk semua paduan terdaftar ini tercantum dalam Asosiasi AluminiumBuku Tealberjudul “Penunjukan Paduan Internasional dan Batas Komposisi Kimia untuk Aluminium Tempa dan Paduan Aluminium Tempa” dan dalamBuku Merah Mudaberjudul “Penunjukan dan Batasan Komposisi Kimia Paduan Aluminium Bentuk Coran dan Ingot. Publikasi ini dapat sangat berguna bagi insinyur pengelasan ketika mengembangkan prosedur pengelasan, dan ketika pertimbangan kimia dan hubungannya dengan sensitivitas retak menjadi hal yang penting.

Paduan aluminium dapat dikategorikan menjadi beberapa kelompok berdasarkan karakteristik material tertentu seperti kemampuannya merespons perlakuan termal dan mekanis serta elemen paduan utama yang ditambahkan ke paduan aluminium. Ketika kita mempertimbangkan sistem penomoran/identifikasi yang digunakan untuk paduan aluminium, karakteristik di atas dapat diidentifikasi. Aluminium tempa dan aluminium cor mempunyai sistem identifikasi yang berbeda. Sistem tempanya adalah sistem 4 digit dan corannya mempunyai sistem tempat 3 digit dan 1 desimal.

Sistem Penunjukan Paduan Tempa- Pertama-tama kita akan mempertimbangkan sistem identifikasi paduan aluminium tempa 4 digit. Angka pertama (Xxxx) menunjukkan unsur paduan utama yang ditambahkan pada paduan aluminium dan sering digunakan untuk menggambarkan seri paduan aluminium, yaitu seri 1000, seri 2000, seri 3000, hingga seri 8000 (lihat tabel 1).

Digit tunggal kedua (xXxx), jika berbeda dari 0, menunjukkan modifikasi paduan tertentu, dan digit ketiga dan keempat (xxXX) adalah angka sembarang yang diberikan untuk mengidentifikasi paduan tertentu dalam rangkaian tersebut. Contoh: Pada paduan 5183, angka 5 menunjukkan bahwa itu adalah seri paduan magnesium, angka 1 menunjukkan bahwa itu adalah seri 1^stmodifikasi pada paduan asli 5083, dan 83 mengidentifikasinya dalam seri 5xxx.

Satu-satunya pengecualian pada sistem penomoran paduan ini adalah pada paduan aluminium seri 1xxx (aluminium murni) dalam hal ini, 2 digit terakhir memberikan persentase aluminium minimum di atas 99%, yaitu Paduan 13(50)(minimal aluminium 99,50%).

SISTEM PENETAPAN PADUAN ALUMINIUM TAP

Tabel 1

Penunjukan Paduan Cor- Sistem penunjukan paduan cor didasarkan pada penunjukan desimal 3 digit plus xxx.x (yaitu 356.0). Angka pertama (Xxx.x) menunjukkan unsur paduan utama, yang telah ditambahkan ke paduan aluminium (lihat tabel 2).

SISTEM DESAIN PADUAN ALUMINIUM COR

Tabel 2

Digit kedua dan ketiga (xXX.x) adalah angka sembarang yang diberikan untuk mengidentifikasi paduan tertentu dalam rangkaian. Angka setelah titik desimal menunjukkan apakah paduan tersebut merupakan tuang (.0) atau ingot (.1 atau .2). Awalan huruf kapital menunjukkan modifikasi pada paduan tertentu.
Contoh: Paduan – A356.0 huruf kapital A (Axxx.x) menunjukkan modifikasi paduan 356.0. Angka 3 (A3xx.x) menunjukkan bahwa itu adalah seri silikon ditambah tembaga dan/atau magnesium. 56 inci (Ax56.0) mengidentifikasi paduan dalam seri 3xx.x, dan .0 (Axxx.0) menunjukkan bahwa itu adalah bentuk akhir dan bukan ingot.

Sistem Penunjukan Temper Aluminium -Jika kita mempertimbangkan rangkaian paduan aluminium yang berbeda, kita akan melihat bahwa terdapat perbedaan besar dalam karakteristik dan penerapannya. Hal pertama yang perlu diketahui, setelah memahami sistem identifikasi, adalah bahwa ada dua jenis aluminium yang berbeda dalam seri yang disebutkan di atas. Ini adalah paduan Aluminium yang Dapat Diolah dengan Panas (yang dapat memperoleh kekuatan melalui penambahan panas) dan paduan Aluminium yang Tidak Dapat Diolah dengan Panas. Perbedaan ini sangat penting ketika mempertimbangkan pengaruh pengelasan busur pada kedua jenis bahan tersebut.

Paduan aluminium tempa seri 1xxx, 3xxx, dan 5xxx tidak dapat diolah dengan panas dan hanya dapat diperkeras regangan. Paduan aluminium tempa seri 2xxx, 6xxx, dan 7xxx dapat diberi perlakuan panas dan seri 4xxx terdiri dari paduan aluminium yang dapat diberi perlakuan panas dan tidak dapat diberi perlakuan panas. Paduan cor seri 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x dan 7xx.x dapat diolah dengan panas. Pengerasan regangan umumnya tidak diterapkan pada coran.

Paduan yang dapat diolah dengan panas memperoleh sifat mekanik optimalnya melalui proses perlakuan termal, perlakuan termal yang paling umum adalah Perlakuan Panas Solusi dan Penuaan Buatan. Perlakuan Panas Larutan adalah proses memanaskan paduan hingga suhu tinggi (sekitar 990 Derajat F) untuk memasukkan unsur atau senyawa paduan ke dalam larutan. Hal ini diikuti dengan pendinginan, biasanya dalam air, untuk menghasilkan larutan lewat jenuh pada suhu kamar. Perlakuan panas larutan biasanya diikuti dengan penuaan. Penuaan adalah pengendapan sebagian unsur atau senyawa dari larutan lewat jenuh untuk menghasilkan sifat yang diinginkan.

Paduan yang tidak dapat diolah dengan panas memperoleh sifat mekanik optimalnya melalui Strain Hardening. Pengerasan regangan adalah metode peningkatan kekuatan melalui penerapan pengerjaan dingin. T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

DESAIN TEMPER DASAR

Tabel 3

Selain sebutan temper dasar, ada dua kategori subdivisi, yang satu mengacu pada Temper “H” – Pengerasan Regangan, dan yang lainnya mengacu pada sebutan “T” Temper – yang Diolah Secara Termal.

Subdivisi H Temper – Strain Hardened

Digit pertama setelah H menunjukkan operasi dasar:
H1– Saring Hanya Mengeras.
H2– Saring Mengeras dan Dianil Sebagian.
H3– Strain Mengeras dan Stabil.
H4– Saring Mengeras dan Dipernis atau Dicat.

Digit kedua setelah H menunjukkan derajat pengerasan regangan:
HX2– Seperempat Keras HX4– HX Setengah Keras6– Tiga Perempat Keras
HX8– HX Keras Penuh9– Ekstra Keras

Subdivisi T Temper – Diperlakukan Secara Termal

T1- Menua secara alami setelah pendinginan dari proses pembentukan suhu tinggi, seperti ekstrusi.
T2- Pengerjaan dingin setelah pendinginan dari proses pembentukan suhu tinggi dan kemudian menua secara alami.
T3- Larutan diberi perlakuan panas, pengerjaan dingin, dan menua secara alami.
T4- Larutan diberi perlakuan panas dan menua secara alami.
T5- Penuaan secara artifisial setelah pendinginan dari proses pembentukan suhu tinggi.
T6- Larutan diberi perlakuan panas dan berumur artifisial.
T7- Larutan diberi perlakuan panas dan distabilkan (berlebihan).
T8- Larutan diberi perlakuan panas, pengerjaan dingin, dan penuaan buatan.
T9- Larutan diberi perlakuan panas, berumur artifisial, dan dikerjakan dingin.
T10- Pengerjaan dingin setelah pendinginan dari proses pembentukan suhu tinggi dan kemudian berumur secara artifisial.

Digit tambahan menunjukkan penghilang stres.
Contoh:
TX51atau TXX51– Stres dihilangkan dengan peregangan.
TX52atau TXX52– Stres dihilangkan dengan mengompres.

Paduan Aluminium Dan Karakteristiknya- Jika kita mempertimbangkan tujuh seri paduan aluminium tempa, kita akan menghargai perbedaannya dan memahami aplikasi serta karakteristiknya.

Paduan Seri 1xxx– (tidak dapat diolah dengan panas – dengan kekuatan tarik ultimat 10 hingga 27 ksi) seri ini sering disebut sebagai seri aluminium murni karena diharuskan memiliki aluminium minimum 99,0%. Mereka bisa dilas. Namun, karena rentang lelehnya yang sempit, maka memerlukan pertimbangan tertentu agar dapat menghasilkan prosedur pengelasan yang dapat diterima. Ketika dipertimbangkan untuk fabrikasi, paduan ini dipilih terutama karena ketahanannya terhadap korosi yang unggul seperti pada tangki dan pipa kimia khusus, atau karena konduktivitas listriknya yang sangat baik seperti pada aplikasi bus bar. Paduan ini memiliki sifat mekanik yang relatif buruk dan jarang dipertimbangkan untuk aplikasi struktural umum. Paduan dasar ini sering dilas dengan bahan pengisi yang cocok atau dengan paduan pengisi 4xxx tergantung pada persyaratan aplikasi dan kinerja.

Paduan Seri 2xxx– (dapat diolah dengan panas – dengan kekuatan tarik ultimat 27 hingga 62 ksi) merupakan paduan aluminium/tembaga (penambahan tembaga berkisar antara 0,7 hingga 6,8%), dan merupakan paduan berkekuatan tinggi dan berkinerja tinggi yang sering digunakan untuk aplikasi luar angkasa dan pesawat terbang. Mereka memiliki kekuatan yang sangat baik pada rentang suhu yang luas. Beberapa dari paduan ini dianggap tidak dapat dilas melalui proses pengelasan busur karena kerentanannya terhadap retak panas dan retak korosi tegangan; namun, yang lainnya berhasil dilas dengan busur dengan prosedur pengelasan yang benar. Bahan dasar ini sering kali dilas dengan paduan pengisi seri 2xxx berkekuatan tinggi yang dirancang agar sesuai dengan kinerjanya, namun terkadang dapat dilas dengan pengisi seri 4xxx yang mengandung silikon atau silikon dan tembaga, bergantung pada persyaratan aplikasi dan layanan.

Paduan Seri 3xxx– (tidak dapat diolah dengan panas – dengan kekuatan tarik ultimat 16 hingga 41 ksi) Ini adalah paduan aluminium / mangan (penambahan mangan berkisar antara 0,05 hingga 1,8%) dan memiliki kekuatan sedang, memiliki ketahanan korosi yang baik, sifat mampu bentuk yang baik dan cocok untuk digunakan pada suhu tinggi. Salah satu kegunaan pertamanya adalah panci dan wajan, dan saat ini merupakan komponen utama penukar panas pada kendaraan dan pembangkit listrik. Namun, kekuatannya yang moderat sering kali menghalangi pertimbangannya untuk aplikasi struktural. Paduan dasar ini dilas dengan paduan pengisi seri 1xxx, 4xxx dan 5xxx, bergantung pada kimia spesifiknya serta persyaratan aplikasi dan layanan tertentu.

Paduan Seri 4xxx– (dapat diolah dengan panas dan tidak dapat diolah dengan panas – dengan kekuatan tarik ultimat 25 hingga 55 ksi) Ini adalah paduan aluminium/silikon (penambahan silikon berkisar antara 0,6 hingga 21,5%) dan merupakan satu-satunya seri yang mengandung bahan yang dapat diberi perlakuan panas dan tidak dapat diberi perlakuan panas. paduan yang dapat diolah dengan panas. Silikon, bila ditambahkan ke aluminium, mengurangi titik lelehnya dan meningkatkan fluiditasnya saat dicairkan. Karakteristik ini diinginkan untuk bahan pengisi yang digunakan untuk pengelasan fusi dan mematri. Akibatnya, rangkaian paduan ini banyak ditemukan sebagai bahan pengisi. Silikon, terlepas dari aluminium, tidak dapat diolah dengan panas; namun, sejumlah paduan silikon ini telah dirancang untuk memiliki tambahan magnesium atau tembaga, yang memberikan mereka kemampuan untuk memberikan respons yang baik terhadap perlakuan panas larutan. Biasanya, paduan pengisi yang dapat diberi perlakuan panas ini hanya digunakan ketika komponen yang dilas akan dikenakan perlakuan termal pasca pengelasan.

Paduan Seri 5xxx– (tidak dapat diolah dengan panas – dengan kekuatan tarik tertinggi 18 hingga 51 ksi) Ini adalah paduan aluminium/magnesium (penambahan magnesium berkisar antara 0,2 hingga 6,2%) dan memiliki kekuatan tertinggi di antara paduan yang tidak dapat diolah dengan panas. Selain itu, seri paduan ini mudah dilas, dan oleh karena itu seri ini digunakan untuk berbagai macam aplikasi seperti pembuatan kapal, transportasi, bejana tekan, jembatan, dan bangunan. Paduan dasar magnesium sering kali dilas dengan paduan pengisi, yang dipilih setelah mempertimbangkan kandungan magnesium pada bahan dasar, serta kondisi penerapan dan servis komponen yang dilas. Paduan dalam seri ini dengan kandungan magnesium lebih dari 3,0% tidak direkomendasikan untuk penggunaan suhu tinggi di atas 150 derajat F karena potensi sensitisasi dan kerentanan berikutnya terhadap retak korosi tegangan. Paduan dasar dengan kandungan magnesium kurang dari 2,5% sering berhasil dilas dengan paduan pengisi seri 5xxx atau 4xxx. Paduan dasar 5052 secara umum dikenal sebagai paduan dasar dengan kandungan magnesium maksimum yang dapat dilas dengan paduan pengisi seri 4xxx. Karena masalah yang terkait dengan peleburan eutektik dan sifat mekanik yang buruk saat dilas, tidak disarankan untuk mengelas material dalam seri paduan ini, yang mengandung magnesium dalam jumlah lebih tinggi dengan pengisi seri 4xxx. Bahan dasar magnesium yang lebih tinggi hanya dilas dengan paduan pengisi 5xxx, yang umumnya sesuai dengan komposisi paduan dasar.

Paduan Seri 6XXX– (dapat diolah dengan panas – dengan kekuatan tarik ultimat 18 hingga 58 ksi) Ini adalah paduan aluminium / magnesium – silikon (tambahan magnesium dan silikon sekitar 1,0%) dan ditemukan secara luas di seluruh industri fabrikasi pengelasan, terutama digunakan dalam bentuk ekstrusi, dan dimasukkan dalam banyak komponen struktural. Penambahan magnesium dan silikon pada aluminium menghasilkan senyawa magnesium-silisida, yang memberikan bahan ini kemampuannya untuk menjadi larutan yang diberi perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatan. Paduan ini secara alami sensitif terhadap retak solidifikasi, dan oleh karena itu, paduan ini tidak boleh dilas secara autogen (tanpa bahan pengisi). Penambahan bahan pengisi dalam jumlah yang cukup selama proses pengelasan busur sangat penting untuk memberikan pengenceran bahan dasar, sehingga mencegah masalah keretakan panas. Mereka dilas dengan bahan pengisi 4xxx dan 5xxx, tergantung pada aplikasi dan persyaratan layanan.

Paduan Seri 7XXX– (dapat diolah dengan panas – dengan kekuatan tarik tertinggi 32 hingga 88 ksi) Ini adalah paduan aluminium/seng (penambahan seng berkisar antara 0,8 hingga 12,0%) dan terdiri dari beberapa paduan aluminium berkekuatan tertinggi. Paduan ini sering digunakan dalam aplikasi performa tinggi seperti pesawat terbang, ruang angkasa, dan peralatan olahraga kompetitif. Seperti paduan seri 2xxx, seri ini menggabungkan paduan yang dianggap kandidat yang tidak cocok untuk pengelasan busur, dan lainnya, yang sering kali berhasil dilas dengan busur. Paduan yang umum dilas dalam seri ini, seperti 7005, sebagian besar dilas dengan paduan pengisi seri 5xxx.

Ringkasan- Paduan aluminium masa kini, bersama dengan berbagai jenis tempernya, terdiri dari beragam bahan manufaktur yang beragam dan serbaguna. Untuk desain produk yang optimal dan pengembangan prosedur pengelasan yang sukses, penting untuk memahami perbedaan antara banyak paduan yang tersedia dan berbagai karakteristik kinerja dan kemampuan lasnya. Ketika mengembangkan prosedur pengelasan busur untuk paduan yang berbeda ini, pertimbangan harus diberikan pada paduan spesifik yang dilas. Sering dikatakan bahwa pengelasan busur pada aluminium tidaklah sulit, “hanya saja berbeda”. Saya percaya bahwa bagian penting dalam memahami perbedaan-perbedaan ini adalah mengenal berbagai paduan, karakteristiknya, dan sistem identifikasinya.