Dengan meningkatnya penggunaan aluminium dalam industri fabrikasi pengelasan, dan penerimaannya sebagai alternatif yang sangat baik untuk baja dalam banyak aplikasi, terdapat peningkatan kebutuhan bagi mereka yang terlibat dalam pengembangan proyek aluminium untuk lebih mengenal kelompok material ini. Untuk sepenuhnya memahami aluminium, disarankan untuk memulai dengan mengenal sistem identifikasi/penamaan aluminium, berbagai paduan aluminium yang tersedia, dan karakteristiknya.

Sistem Temper dan Penamaan Paduan Aluminium- Di Amerika Utara, The Aluminum Association Inc. bertanggung jawab atas alokasi dan pendaftaran 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 Aluminum Association. Batas komposisi kimia paduan untuk semua paduan terdaftar ini tercantum dalam dokumen Aluminum Association.Buku Biru Kehijauanberjudul “Penunjukan Paduan Internasional dan Batas Komposisi Kimia untuk Aluminium Tempa dan Paduan Aluminium Tempa” dan dalamBuku Merah Mudaberjudul “Penunjukan dan Batasan Komposisi Kimia untuk Paduan Aluminium dalam Bentuk Coran dan Batangan”. Publikasi ini dapat sangat berguna bagi insinyur pengelasan ketika mengembangkan prosedur pengelasan, dan ketika pertimbangan kimia dan hubungannya dengan sensitivitas retak menjadi penting.

Paduan aluminium dapat dikategorikan ke dalam sejumlah kelompok berdasarkan karakteristik material tertentu, seperti kemampuannya untuk bereaksi terhadap perlakuan termal dan mekanis, serta unsur 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 cor memiliki sistem identifikasi yang berbeda. Sistem tempa menggunakan sistem 4 digit, sedangkan cor menggunakan sistem 3 digit dan 1 angka desimal.

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

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

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

SISTEM PENAMAAN PADUAN ALUMINIUM TEMPA

Tabel 1

Penamaan Paduan Cor- Sistem penamaan paduan cor didasarkan pada penamaan 3 digit plus desimal xxx.x (misalnya 356.0). Digit pertama (Xxx.x) menunjukkan unsur paduan utama yang telah ditambahkan ke paduan aluminium (lihat tabel 2).

SISTEM PENAMAAN PADUAN ALUMINIUM COR

Tabel 2

Angka kedua dan ketiga (x)XX.x) adalah angka sembarang yang diberikan untuk mengidentifikasi paduan tertentu dalam seri tersebut. Angka setelah titik desimal menunjukkan apakah paduan tersebut berupa coran (.0) atau batangan (.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 (A)3xx.x) menunjukkan bahwa itu termasuk dalam seri silikon plus tembaga dan/atau magnesium. 56 dalam (Ax)56.0) mengidentifikasi paduan dalam seri 3xx.x, dan .0 (Axxx.0) menunjukkan bahwa ini adalah hasil pengecoran bentuk akhir dan bukan batangan.

Sistem Penamaan Tingkat Kekerasan Aluminium -Jika kita mempertimbangkan berbagai seri paduan aluminium, kita akan melihat bahwa terdapat perbedaan yang cukup besar dalam karakteristik dan aplikasinya. Poin pertama yang perlu dikenali, setelah memahami sistem identifikasi, adalah bahwa terdapat dua jenis aluminium yang berbeda dalam seri yang disebutkan di atas. Kedua jenis tersebut adalah paduan aluminium yang dapat diolah dengan panas (yaitu paduan 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 material ini.

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

Paduan yang dapat diolah panas memperoleh sifat mekanik optimalnya melalui proses perlakuan termal, perlakuan termal yang paling umum adalah Perlakuan Panas Larutan dan Penuaan Buatan. Perlakuan Panas Larutan adalah proses pemanasan paduan hingga suhu tinggi (sekitar 990 derajat F) untuk melarutkan unsur atau senyawa paduan. Proses ini diikuti dengan pendinginan cepat, 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-sifat yang diinginkan.

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

PENETAPAN TEMPERA DASAR

Tabel 3

Selain penamaan temper dasar, terdapat dua kategori subdivisi, satu membahas Temper “H” – Pengerasan Regangan, dan yang lainnya membahas Temper “T” – Perlakuan Termal.

Subdivisi dari Temper H – Pengerasan Regangan

Angka pertama setelah huruf H menunjukkan operasi dasar:
H1– Hanya Tahan Ketahanan Terhadap Tekanan.
H2– Dikeraskan dengan Regangan dan Dianil Sebagian.
H3– Dikeraskan dan Distabilkan terhadap Regangan.
H4– Dikeraskan dengan tekanan dan dipernis atau dicat.

Angka kedua setelah huruf H menunjukkan tingkat pengerasan regangan:
HX2– Quarter Hard HX4– Half Hard HX6– Tiga Perempat Keras
HX8– Hard HX Penuh9– Sangat Sulit

Subdivisi T Temper – Perlakuan Termal

T1- Menua secara alami setelah pendinginan dari proses pembentukan pada suhu tinggi, seperti ekstrusi.
T2- Dikerjakan dingin setelah pendinginan dari proses pembentukan suhu tinggi dan kemudian mengalami penuaan alami.
T3- Diproses dengan perlakuan panas larutan, pengerjaan dingin, dan penuaan alami.
T4- Diproses dengan perlakuan panas larutan dan penuaan alami.
T5- Dibuat tampak lebih tua secara artifisial setelah pendinginan dari proses pembentukan pada suhu tinggi.
T6- Diproses dengan perlakuan panas larutan dan penuaan buatan.
T7- Diproses dengan perlakuan panas larutan dan distabilkan (penuaan berlebih).
T8- Diproses dengan perlakuan panas larutan, pengerjaan dingin, dan penuaan buatan.
T9- Diproses dengan perlakuan panas larutan, penuaan buatan, dan pengerjaan dingin.
T10- Dikerjakan dingin setelah pendinginan dari proses pembentukan suhu tinggi dan kemudian diberi penuaan buatan.

Angka tambahan menunjukkan pengurangan stres.
Contoh:
TX51atau TXX51– Stres mereda dengan peregangan.
TX52atau TXX52– Tekanan berkurang dengan cara dikompresi.

Paduan Aluminium dan Karakteristiknya- Jika kita mempertimbangkan tujuh seri paduan aluminium tempa, kita akan menghargai perbedaan di antara mereka dan memahami aplikasi serta karakteristiknya.

Paduan Seri 1xxx– (tidak dapat diolah panas – dengan kekuatan tarik maksimum 10 hingga 27 ksi) seri ini sering disebut sebagai seri aluminium murni karena diharuskan memiliki minimal 99,0% aluminium. Paduan ini dapat dilas. Namun, karena rentang lelehnya yang sempit, diperlukan pertimbangan tertentu untuk menghasilkan prosedur pengelasan yang dapat diterima. Ketika dipertimbangkan untuk fabrikasi, paduan ini dipilih terutama karena ketahanan korosinya yang unggul, seperti pada tangki dan perpipaan 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 sesuai atau dengan paduan pengisi 4xxx tergantung pada aplikasi dan persyaratan kinerja.

Paduan Seri 2xxx– (dapat diolah panas – dengan kekuatan tarik maksimum 27 hingga 62 ksi) ini adalah paduan aluminium/tembaga (penambahan tembaga berkisar dari 0,7 hingga 6,8%), dan merupakan paduan berkekuatan tinggi dan berkinerja tinggi yang sering digunakan untuk aplikasi kedirgantaraan dan pesawat terbang. Paduan ini memiliki kekuatan yang sangat baik pada rentang suhu yang luas. Beberapa paduan ini dianggap tidak dapat dilas dengan proses pengelasan busur karena kerentanannya terhadap retak panas dan retak korosi tegangan; namun, yang lain dapat dilas dengan sangat sukses menggunakan prosedur pengelasan yang benar. Bahan dasar ini sering dilas dengan paduan pengisi seri 2xxx berkekuatan tinggi yang dirancang untuk menyesuaikan kinerjanya, tetapi terkadang dapat dilas dengan pengisi seri 4xxx yang mengandung silikon atau silikon dan tembaga, tergantung pada aplikasi dan persyaratan layanan.

Paduan Seri 3xxx– (tidak dapat diolah panas – dengan kekuatan tarik maksimum 16 hingga 41 ksi) Ini adalah paduan aluminium/mangan (penambahan mangan berkisar dari 0,05 hingga 1,8%) dan memiliki kekuatan sedang, ketahanan korosi yang baik, kemampuan pembentukan yang baik, dan cocok untuk digunakan pada suhu tinggi. Salah satu penggunaan pertamanya adalah untuk panci dan wajan, dan saat ini merupakan komponen utama untuk penukar panas di kendaraan dan pembangkit listrik. Namun, kekuatannya yang sedang seringkali menghalangi pertimbangannya untuk aplikasi struktural. Paduan dasar ini dilas dengan paduan pengisi seri 1xxx, 4xxx, dan 5xxx, tergantung pada komposisi kimia spesifik dan persyaratan aplikasi serta layanan tertentu.

Paduan Seri 4xxx– (dapat diolah panas dan tidak dapat diolah panas – dengan kekuatan tarik maksimum 25 hingga 55 ksi) Ini adalah paduan aluminium/silikon (penambahan silikon berkisar dari 0,6 hingga 21,5%) dan merupakan satu-satunya seri yang mengandung paduan yang dapat diolah panas dan tidak dapat diolah panas. Silikon, ketika ditambahkan ke aluminium, mengurangi titik lelehnya dan meningkatkan fluiditasnya saat meleleh. Karakteristik ini diinginkan untuk bahan pengisi yang digunakan untuk pengelasan fusi dan penyolderan. Akibatnya, seri paduan ini sebagian besar ditemukan sebagai bahan pengisi. Silikon, secara independen dalam aluminium, tidak dapat diolah panas; namun, sejumlah paduan silikon ini telah dirancang untuk memiliki tambahan magnesium atau tembaga, yang memberi mereka kemampuan untuk merespons dengan baik terhadap perlakuan panas larutan. Biasanya, paduan pengisi yang dapat diolah panas ini hanya digunakan ketika komponen yang dilas akan dikenai perlakuan termal pasca pengelasan.

Paduan Seri 5xxx– (tidak dapat diolah panas – dengan kekuatan tarik maksimum 18 hingga 51 ksi) Ini adalah paduan aluminium/magnesium (penambahan magnesium berkisar dari 0,2 hingga 6,2%) dan memiliki kekuatan tertinggi di antara paduan yang tidak dapat diolah panas. Selain itu, seri paduan ini mudah dilas, dan karena alasan ini digunakan untuk berbagai aplikasi seperti pembuatan kapal, transportasi, bejana tekan, jembatan, dan bangunan. Paduan berbasis magnesium sering dilas dengan paduan pengisi, yang dipilih setelah mempertimbangkan kandungan magnesium dari bahan dasar, dan kondisi aplikasi dan layanan komponen yang dilas. Paduan dalam seri ini dengan lebih dari 3,0% magnesium tidak disarankan untuk layanan suhu tinggi di atas 150 derajat F karena potensinya untuk mengalami sensitisasi dan kerentanan selanjutnya terhadap retak korosi tegangan. Paduan dasar dengan kurang dari sekitar 2,5% magnesium sering berhasil dilas dengan paduan pengisi seri 5xxx atau 4xxx. Paduan dasar 5052 umumnya diakui 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 hasil pengelasan yang buruk, tidak disarankan untuk mengelas material dalam seri paduan ini, yang mengandung magnesium dalam jumlah lebih tinggi, dengan pengisi seri 4xxx. Material dasar dengan kandungan magnesium yang lebih tinggi hanya dilas dengan paduan pengisi 5xxx, yang umumnya sesuai dengan komposisi paduan dasar.

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

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

Ringkasan- Paduan aluminium saat ini, bersama dengan berbagai perlakuan panasnya, mencakup berbagai macam material manufaktur yang luas dan serbaguna. Untuk desain produk yang optimal dan pengembangan prosedur pengelasan yang sukses, penting untuk memahami perbedaan antara berbagai paduan yang tersedia dan berbagai karakteristik kinerja dan kemampuan lasnya. Saat mengembangkan prosedur pengelasan busur untuk paduan yang berbeda ini, pertimbangan harus diberikan pada paduan spesifik yang akan dilas. Sering dikatakan bahwa pengelasan busur aluminium tidak sulit, "hanya berbeda". Saya percaya bahwa bagian penting dari pemahaman perbedaan ini adalah dengan mengenal berbagai paduan, karakteristiknya, dan sistem identifikasinya.