Dengan pertumbuhan aluminium dalam industri fabrikasi pengelasan, dan penerimaannya sebagai alternatif baja yang sangat baik untuk berbagai aplikasi, semakin banyak pula persyaratan bagi mereka yang terlibat dalam pengembangan proyek aluminium untuk lebih memahami kelompok material ini. Untuk memahami aluminium secara menyeluruh, disarankan untuk memulai dengan memahami sistem identifikasi/penunjukan aluminium, berbagai paduan aluminium yang tersedia, dan karakteristiknya.

Sistem Temper dan Penunjukan Paduan AluminiumDi Amerika Utara, The Aluminum 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 Aluminum Association. Batasan komposisi kimia paduan untuk semua paduan terdaftar ini tercantum dalamBuku Tealberjudul “Penunjukan Paduan Internasional dan Batas Komposisi Kimia untuk Aluminium Tempa dan Paduan Aluminium Tempa” dan dalamBuku Merah Mudaberjudul "Penunjukan dan Batas Komposisi Kimia untuk Paduan Aluminium dalam Bentuk Coran dan Ingot". Publikasi ini dapat sangat bermanfaat bagi insinyur pengelasan saat mengembangkan prosedur pengelasan, dan ketika pertimbangan kimia dan hubungannya dengan sensitivitas retak menjadi penting.

Paduan aluminium dapat dikategorikan ke dalam beberapa kelompok berdasarkan karakteristik materialnya, seperti kemampuannya untuk merespons perlakuan termal dan mekanis, serta unsur paduan utama yang ditambahkan ke dalam paduan aluminium. Ketika kita mempertimbangkan sistem penomoran/identifikasi yang digunakan untuk paduan aluminium, karakteristik di atas dapat diidentifikasi. Aluminium tempa dan aluminium cor memiliki sistem identifikasi yang berbeda. Sistem tempa menggunakan sistem 4 digit, sedangkan aluminium cor menggunakan sistem 3 digit dan 1 desimal.

Sistem Penunjukan Paduan Tempa- Pertama-tama, mari kita pertimbangkan sistem identifikasi paduan aluminium tempa 4 digit. Digit pertama (Xxxx) menunjukkan elemen paduan utama, yang telah ditambahkan ke paduan aluminium dan sering digunakan untuk mendeskripsikan 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 acak yang diberikan untuk mengidentifikasi paduan tertentu dalam seri tersebut. Contoh: Pada paduan 5183, angka 5 menunjukkan bahwa paduan tersebut termasuk dalam seri paduan magnesium, sedangkan angka 1 menunjukkan bahwa paduan tersebut termasuk dalam seri 1.^stmodifikasi pada paduan asli 5083, dan 83 mengidentifikasinya dalam seri 5xxx.

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

SISTEM PENUNJUKAN PADUAN ALUMINIUM TEMPA

Tabel 1

Penunjukan Paduan CorSistem penandaan paduan cor didasarkan pada penandaan desimal 3 digit atau lebih xxx.x (yaitu 356.0). Digit pertama (Xxx.x) menunjukkan elemen paduan utama yang telah ditambahkan ke paduan aluminium (lihat tabel 2).

SISTEM PENUNJUKAN PADUAN ALUMINIUM COR

Tabel 2

Digit kedua dan ketiga (xXX.x) adalah angka acak yang diberikan untuk mengidentifikasi paduan tertentu dalam seri. Angka setelah titik desimal menunjukkan apakah paduan tersebut merupakan coran (.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 plus tembaga dan/atau magnesium. 56 inci (Ax56.0) mengidentifikasi paduan dalam seri 3xx.x, dan .0 (Axxx.0) menunjukkan bahwa itu adalah cetakan bentuk akhir dan bukan ingot.

Sistem Penunjukan Temper Aluminium -Jika kita mempertimbangkan berbagai seri paduan aluminium, kita akan melihat adanya perbedaan yang cukup besar dalam karakteristik dan penerapannya. Hal pertama yang perlu dipahami, setelah memahami sistem identifikasi, adalah adanya dua jenis aluminium yang sangat berbeda dalam seri yang disebutkan di atas. Paduan ini adalah paduan Aluminium yang Dapat Diolah Panas (yang dapat memperoleh kekuatan melalui penambahan panas) dan paduan Aluminium yang Tidak Dapat Diolah Panas. Perbedaan ini sangat penting ketika mempertimbangkan dampak pengelasan busur pada kedua jenis material ini.

Paduan aluminium tempa seri 1xxx, 3xxx, dan 5xxx tidak dapat diolah dengan panas dan hanya dapat dikeraskan dengan regangan. Paduan aluminium tempa seri 2xxx, 6xxx, dan 7xxx dapat diolah dengan panas, sedangkan seri 4xxx terdiri dari paduan yang dapat diolah dengan panas dan yang tidak dapat diolah dengan 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, dengan 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 Fahrenheit) untuk melarutkan unsur atau senyawa paduan. Proses ini diikuti dengan pendinginan, biasanya dalam air, untuk menghasilkan larutan lewat jenuh pada suhu ruang. Perlakuan panas larutan biasanya diikuti dengan penuaan. Penuaan adalah presipitasi 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 Pengerasan Regangan. Pengerasan regangan adalah metode untuk meningkatkan kekuatan melalui penerapan pengerjaan dingin. T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

PENUNJUKAN WAKTU DASAR

Tabel 3

Selain penunjukan temper dasar, terdapat dua kategori subdivisi, satu yang membahas Temper “H” – Strain Hardening, dan yang lainnya membahas Temper “T” – Thermally Treated.

Subdivisi dari H Temper – Strain Hardened

Digit pertama setelah H menunjukkan operasi dasar:
H1– Hanya yang Dikeraskan dengan Regangan.
H2– Dikeraskan dengan Regangan dan Dianil Sebagian.
H3– Diperkeras dan Distabilkan.
H4– Dikeraskan dengan Regangan dan Dipernis atau Dicat.

Digit kedua setelah H menunjukkan tingkat pengerasan regangan:
HX2– Quarter Hard HX4– Setengah Keras HX6– Tiga Perempat Keras
HX8– HX Keras Penuh9– Ekstra Keras

Subdivisi T Temper – Diperlakukan Secara Termal

T1- Menua secara alami setelah pendinginan melalui proses pembentukan suhu tinggi, seperti ekstrusi.
T2- Dikerjakan secara dingin setelah pendinginan dari proses pembentukan suhu tinggi dan kemudian menua secara alami.
T3- Larutan diberi perlakuan panas, dikerjakan dingin dan mengalami penuaan alami.
T4- Larutan diberi perlakuan panas dan dimatangkan secara alami.
T5- Dijadikan tua secara artifisial setelah didinginkan melalui proses pembentukan pada suhu tinggi.
T6- Larutan diberi perlakuan panas dan mengalami penuaan buatan.
T7- Larutan diberi perlakuan panas dan distabilkan (diperpanjang umur).
T8- Larutan diberi perlakuan panas, dikerjakan dingin dan mengalami penuaan buatan.
T9- Larutan diberi perlakuan panas, mengalami penuaan buatan, dan dikerjakan secara dingin.
T10- Dikerjakan secara dingin setelah pendinginan dari proses pembentukan suhu tinggi dan kemudian mengalami penuaan buatan.

Angka tambahan menunjukkan penghilang stres.
Contoh:
TX51atau TXX51– Stres teratasi dengan peregangan.
TX52atau TXX52– Stres teratasi 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– (non-heat treatable – dengan kekuatan tarik ultimit 10 hingga 27 ksi) seri ini sering disebut sebagai seri aluminium murni karena diharuskan memiliki kadar aluminium minimum 99,0%. Seri ini dapat dilas. Namun, karena rentang lelehnya yang sempit, diperlukan pertimbangan tertentu agar prosedur pengelasan 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 busbar. 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 persyaratan aplikasi dan kinerja.

Paduan Seri 2xxx– (dapat diolah panas– dengan kekuatan tarik ultimit 27 hingga 62 ksi) ini adalah 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 kedirgantaraan dan pesawat terbang. Paduan ini memiliki kekuatan yang sangat baik pada rentang suhu yang luas. Beberapa paduan ini dianggap tidak dapat dilas oleh proses pengelasan busur karena kerentanannya terhadap retak panas dan retak korosi tegangan; namun, yang lain dapat dilas busur dengan sangat sukses dengan prosedur pengelasan yang tepat. Material dasar ini sering dilas dengan paduan pengisi seri 2xxx berkekuatan tinggi yang dirancang agar sesuai dengan 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 dengan panas – dengan kekuatan tarik ultimit 16 hingga 41 ksi) Ini adalah paduan aluminium/mangan (penambahan mangan berkisar antara 0,05 hingga 1,8%) dan memiliki kekuatan sedang, ketahanan korosi yang baik, kemampuan 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 sedang seringkali menghalangi pertimbangannya untuk aplikasi struktural. Paduan dasar ini dilas dengan paduan pengisi seri 1xxx, 4xxx, dan 5xxx, tergantung pada sifat kimia spesifiknya serta persyaratan aplikasi dan layanan tertentu.

Paduan Seri 4xxx– (dapat diolah panas dan tidak dapat diolah 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 paduan yang dapat diolah panas dan tidak dapat diolah panas. Silikon, ketika ditambahkan ke aluminium, mengurangi titik leburnya dan meningkatkan fluiditasnya saat dicairkan. 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 dikenakan perlakuan termal pasca las.

Paduan Seri 5xxx– (non-heat treatable – dengan kekuatan tarik ultimat 18 hingga 51 ksi) Ini adalah paduan aluminium/magnesium (penambahan magnesium berkisar antara 0,2 hingga 6,2%) dan memiliki kekuatan tertinggi dari paduan non-heat treatable. Selain itu, rangkaian paduan ini mudah dilas, dan karena alasan ini digunakan untuk berbagai macam aplikasi seperti pembuatan kapal, transportasi, bejana tekan, jembatan, dan bangunan. Paduan dasar 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 rangkaian ini dengan lebih dari 3,0% magnesium tidak direkomendasikan untuk layanan suhu tinggi di atas 150 derajat F karena potensinya untuk sensitisasi dan kerentanan selanjutnya terhadap retak korosi tegangan. Paduan dasar dengan kurang dari sekitar 2,5% magnesium sering dilas dengan sukses dengan paduan pengisi seri 5xxx atau 4xxx. Paduan dasar 5052 umumnya 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 hasil las yang buruk, tidak disarankan untuk mengelas material dalam seri paduan ini, yang mengandung magnesium lebih tinggi, dengan pengisi seri 4xxx. Material dasar dengan kandungan magnesium yang lebih tinggi hanya dapat dilas dengan paduan pengisi 5xxx, yang umumnya sesuai dengan komposisi paduan dasar.

Paduan Seri 6XXX– (dapat diolah panas – dengan kekuatan tarik ultimat 18 hingga 58 ksi) Ini adalah paduan aluminium/magnesium-silikon (penambahan magnesium dan silikon sekitar 1,0%) dan ditemukan secara luas di seluruh industri fabrikasi pengelasan, digunakan terutama dalam bentuk ekstrusi, dan dimasukkan dalam banyak komponen struktural. Penambahan magnesium dan silikon ke aluminium menghasilkan senyawa magnesium-silisida, yang memberikan bahan ini kemampuannya untuk menjadi larutan yang diolah panas untuk meningkatkan kekuatan. Paduan ini secara alami sensitif terhadap retak pemadatan, dan karena alasan ini, mereka 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 bahan dasar, sehingga mencegah masalah retak panas. Mereka dilas dengan bahan pengisi 4xxx dan 5xxx, tergantung pada persyaratan aplikasi dan layanan.

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

RingkasanPaduan aluminium masa kini, beserta berbagai temper-nya, mencakup beragam 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 serta beragam karakteristik kinerja dan kemampuan lasnya. Saat mengembangkan prosedur pengelasan busur untuk berbagai paduan ini, pertimbangan harus diberikan pada paduan spesifik yang akan dilas. Sering dikatakan bahwa pengelasan busur aluminium tidaklah sulit, "hanya berbeda". Saya percaya bahwa bagian penting untuk memahami perbedaan ini adalah dengan memahami berbagai paduan, karakteristiknya, dan sistem identifikasinya.