Analisis komprehensif dari beberapa bahan aluminium umum

perkenalan

Aluminium dan paduan aluminium telah banyak digunakan dalam industri modern dan kehidupan sehari-hari karena kepadatannya yang rendah, kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang baik, kinerja pemrosesan yang sangat baik, dan banyak keunggulan lainnya. 6061-T6, 6063, 7075, dan 5083 adalah beberapa material aluminium yang representatif, yang masing-masing memiliki karakteristik kinerja unik dan cocok untuk skenario aplikasi berbeda.

Aluminium 6061-T6

Komposisi kimia

• Unsur paduan utama paduan aluminium 6061 adalah magnesium (Mg) dan silikon (Si), dan juga mengandung sejumlah kecil tembaga (Cu), mangan (Mn), kromium (Cr) dan seng (Zn). Diantaranya, magnesium dan silikon membentuk fase penguatan Mg₂Si, yang memainkan peran penting dalam meningkatkan kekuatan paduan.

Properti fisik

• Kepadatannya sekitar 2,7 g/cm³, dan memiliki konduktivitas termal dan listrik yang baik, serta koefisien muai panas yang relatif rendah, sehingga memberikan stabilitas dimensi yang baik di lingkungan dengan perubahan suhu yang besar.

Peralatan mekanis

• Kekuatan: Pada kondisi 6061-T6, kekuatan tariknya bisa mencapai sekitar 310MPa, dan kekuatan luluhnya sekitar 276MPa. Ia memiliki kekuatan tinggi dan dapat menahan beban tertentu.
• Kekerasan:: Kekerasan Brinell biasanya sekitar 95HB, yang dapat memenuhi persyaratan kekerasan pada banyak pemrosesan mekanis dan aplikasi struktural.
• Kekerasan: Ia memiliki ketangguhan yang baik, tidak mudah patah getas saat terkena benturan, dan efektif menyerap energi.

Karakteristik pemrosesan

• Memotong: Ini memiliki kinerja pemotongan yang baik dan mudah diproses menggunakan berbagai proses pemotongan konvensional, seperti pembubutan, penggilingan, pengeboran, dll., serta dapat memperoleh permukaan akhir yang baik.
• Membentuk: Dapat diolah menjadi berbagai bentuk profil, pipa, batangan dan pelat melalui proses pembentukan seperti ekstrusi, penempaan dan penggulungan. Selama proses ekstrusi, ia memiliki kemampuan deformasi yang kuat dan dapat menghasilkan produk dengan bentuk penampang yang kompleks.

Proses perlakuan panas

• Proses perlakuan panas T6 meliputi perlakuan larutan dan perlakuan penuaan buatan. Perawatan larutan padat umumnya dilakukan sekitar 530°C. Paduan dipanaskan sampai suhu ini dan dipertahankan selama jangka waktu tertentu dan kemudian didinginkan dengan cepat sehingga elemen paduan larut sepenuhnya ke dalam matriks aluminium. Selanjutnya dilakukan perawatan penuaan buatan. Suhu penuaan adalah sekitar 180°C dan waktu penuaan beberapa jam. Melalui perlakuan penuaan, paduan mempercepat fase penguatan, sehingga secara signifikan meningkatkan kekuatan dan kekerasan paduan.

Tahan korosi

• 6061-T6 memiliki ketahanan korosi umum yang baik dan dapat menjaga stabilitas yang baik di atmosfer, air tawar, dan lingkungan lainnya. Lapisan oksida yang terbentuk di permukaannya dapat memainkan peran perlindungan tertentu, tetapi di beberapa lingkungan yang keras dengan asam kuat, alkali, atau salinitas tinggi, korosi pada tingkat tertentu dapat terjadi. Unsur kromium dalam paduan membantu meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan membuatnya tahan terhadap korosi lokal, seperti lubang, hingga batas tertentu.

Area Aplikasi

• Ini banyak digunakan di bidang luar angkasa, manufaktur mobil, pemrosesan mekanis, dekorasi arsitektur dan bidang lainnya. Di luar angkasa, sering digunakan untuk memproduksi bagian struktural pesawat terbang, bagian roda pendaratan, dll.; di bidang otomotif dapat digunakan untuk pembuatan rangka bodi, roda, dll; dalam pemrosesan mekanis, digunakan untuk memproduksi berbagai bagian mekanis, perlengkapan perkakas, dll.; dalam dekorasi arsitektur sering diolah menjadi profil pintu dan jendela, kusen dinding tirai, dll.

6063 Aluminium Aluminium

Komposisi kimia

• Unsur paduan utama adalah magnesium dan silikon. Komposisi kimianya mirip dengan 6061, namun kandungan tiap unsurnya sedikit berbeda. Secara relatif, kandungan silikon pada 6063 sedikit lebih tinggi dan kandungan magnesium sedikit lebih rendah.

Properti fisik

• Kepadatannya juga sekitar 2,7g/cm³. Ini memiliki konduktivitas termal yang baik dan koefisien ekspansi termal yang rendah. Ini memiliki kilap yang baik dan mudah dianodisasi untuk mendapatkan permukaan yang indah dan tahan korosi.

Peralatan mekanis

• Kekuatan: Kekuatan tarik umumnya antara 200 dan 250MPa, dan kekuatan luluh sekitar 180MPa, sedikit lebih rendah dibandingkan 6061-T6.
• Kekerasan:: Kekerasan Brinell sekitar 70HB, yang relatif kecil.
• Kekerasan: Ketangguhannya bagus dan dapat memenuhi beberapa skenario aplikasi yang tidak memerlukan kekuatan tinggi tetapi memiliki persyaratan kemampuan bentuk dan penampilan.

Karakteristik pemrosesan

• Cetakan ekstrusi: Ini memiliki kinerja cetakan ekstrusi yang sangat baik, dapat mengekstrusi profil dengan bentuk yang kompleks dan akurasi dimensi yang tinggi, dan memiliki kualitas permukaan yang sangat baik. Ini adalah salah satu bahan utama untuk profil aluminium arsitektur.
• Pemesinan mesin: Ia memiliki kinerja pemotongan yang baik dan dapat melakukan pengeboran, penggilingan, penyadapan, dan operasi pemrosesan lainnya. Permukaan akhir setelah pemrosesan tinggi.

Proses perlakuan panas

• Proses perlakuan panas T5 atau T6 biasanya digunakan. Perawatan T5 adalah dengan mendinginkan udara secara langsung setelah ekstrusi suhu tinggi, dan kemudian melakukan perawatan penuaan buatan; Perawatan T6 adalah dengan terlebih dahulu melakukan perawatan larutan padat dan kemudian melakukan perawatan penuaan buatan. Setelah perlakuan panas, kekuatan dan kekerasan paduan ditingkatkan, sekaligus mempertahankan ketangguhan dan ketahanan korosi yang baik.

Tahan korosi

• Bahan aluminium 6063 menunjukkan ketahanan korosi yang baik di atmosfer, air dan beberapa lingkungan asam dan alkali lemah. Setelah dianodisasi, permukaannya dapat semakin meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan membentuk lapisan oksida yang keras dan padat, yang secara efektif mencegah erosi oleh media luar dan dapat digunakan dalam waktu lama di bidang dekorasi arsitektur dengan tetap menjaga penampilan yang baik.

Bidang aplikasi

• Terutama digunakan dalam industri konstruksi, seperti pintu dan jendela bangunan, bingkai dinding tirai, strip dekoratif, dll.; juga digunakan untuk memproduksi beberapa aksesori furnitur, casing peralatan elektronik, dan produk lainnya dengan persyaratan penampilan dan sifat mampu bentuk yang tinggi.

7075 Aluminium Aluminium

Komposisi kimia

• Ini adalah paduan aluminium berkekuatan tinggi, dengan seng (Zn), magnesium (Mg) dan tembaga (Cu) sebagai elemen paduan utama, dan juga mengandung sejumlah kecil kromium (Cr) dan elemen lainnya. Seng dan magnesium membentuk fase penguatan, dan tembaga semakin meningkatkan kekuatan dan kekerasan paduan.

Properti fisik

• Kepadatannya sekitar 2,81g/cm³, konduktivitas termalnya baik, koefisien muai panasnya relatif rendah, dan masih dapat mempertahankan stabilitas kinerja tertentu di bawah lingkungan bersuhu tinggi.

Peralatan mekanis

• Kekuatan: Kekuatan tariknya bisa mencapai 570MPa atau lebih, dan kekuatan luluhnya sekitar 500MPa. Ini adalah kekuatan tertinggi di antara beberapa bahan aluminium dan memiliki kapasitas menahan beban yang sangat tinggi.
• Kekerasan:: Kekerasan Brinell bisa mencapai sekitar 150HB, dengan kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik.
• Kekerasan: Meski kekuatannya tinggi, ketangguhannya sedikit lebih buruk dibandingkan 6061 dan 6063. Namun, dalam kondisi desain dan penggunaan yang wajar, produk ini masih dapat memenuhi persyaratan sebagian besar aplikasi berkekuatan tinggi.

Karakteristik pemrosesan

• Memotong: Memotong itu sulit. Karena kekuatannya yang tinggi, keausan alat ini menjadi serius. Penting untuk menggunakan perkakas dengan kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang tinggi, serta memilih parameter pemotongan secara wajar untuk memastikan kualitas dan efisiensi pemrosesan.
• Membentuk: Ini dapat dibentuk melalui proses penempaan, penggulungan, dan proses lainnya, namun karena ketahanannya terhadap deformasi yang besar, ia memiliki persyaratan yang tinggi untuk peralatan dan proses pemrosesan.

Proses perlakuan panas

• Umumnya, proses perlakuan panas T6 diadopsi, suhu perlakuan larutan sekitar 470℃, dan suhu perlakuan penuaan sekitar 120℃. Dengan mengontrol parameter proses perlakuan panas secara tepat, kombinasi kekuatan dan ketangguhan terbaik dapat diperoleh.

Tahan korosi

• Ketahanan korosi aluminium 7075 relatif lemah, terutama pada lingkungan yang mengandung ion klorida, dimana retak korosi tegangan rentan terjadi. Meskipun kandungan tembaganya yang tinggi membantu meningkatkan kekuatan, namun mengurangi ketahanan terhadap korosi sampai batas tertentu. Selama penggunaan, perawatan permukaan khusus, seperti pengecatan, anodisasi, dll., biasanya diperlukan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, dan hal ini harus dihindari sebisa mungkin dalam kondisi lingkungan yang rentan terhadap korosi tegangan selama desain.

Bidang aplikasi

• Ini banyak digunakan di bidang kedirgantaraan, seperti balok pesawat, sayap, roda pendaratan dan komponen struktural utama lainnya; dalam industri militer, digunakan untuk memproduksi suku cadang senjata dan peralatan; di bidang peralatan olahraga kelas atas, seperti rangka sepeda dan kepala tongkat golf, karakteristik kekuatan tinggi dan ringannya digunakan untuk meningkatkan kinerja produk.

5083 Aluminium Aluminium

Komposisi kimia

• Unsur paduan utamanya adalah magnesium, dan juga mengandung sejumlah kecil mangan (Mn) dan unsur lainnya. Kandungan magnesium yang tinggi memberikan ketahanan dan kekuatan korosi yang baik pada paduan tersebut.

Properti fisik

• Kepadatannya sekitar 2,66g/cm³, yang relatif rendah di antara bahan aluminium ini. Ia memiliki konduktivitas termal dan konduktivitas listrik yang baik, dan koefisien ekspansi termal yang moderat.

Peralatan mekanis

• Kekuatan: Kekuatan tariknya bisa mencapai sekitar 315MPa, dan kekuatan luluhnya sekitar 230MPa. Kekuatannya tinggi dan mampu menahan beban tarik dan lentur yang besar.
• Kekerasan:: Kekerasan Brinell sekitar 90HB, dan kekerasan tersebut dapat memenuhi persyaratan aplikasi teknik umum.
• Kekerasan: Memiliki ketangguhan yang sangat baik, terutama pada lingkungan bersuhu rendah, tetap dapat mempertahankan ketangguhan yang baik, dan tidak mudah patah getas. Sangat cocok untuk beberapa kesempatan yang memerlukan kinerja suhu rendah.

Karakteristik pemrosesan

• Kinerja pengelasan: Kinerja pengelasannya sangat baik, dan berbagai metode pengelasan (seperti pengelasan busur, pengelasan resistansi, dll.) dapat digunakan untuk pengelasan. Sambungan las mempunyai kekuatan yang tinggi dan kualitas las yang baik. Ini banyak digunakan dalam pembuatan bagian struktural yang dilas.
• Memotong: Performa pemotongan yang baik, mudah diolah menjadi beberapa bagian dengan berbagai bentuk.

Proses perlakuan panas

• Biasanya tidak ada perlakuan panas yang dilakukan untuk memperkuat, dan kekuatan ditingkatkan dengan pengerasan kerja. Selama pengerjaan dingin, seperti pengerolan dingin dan penarikan dingin, kekuatan paduan akan meningkat secara bertahap dengan tetap mempertahankan plastisitas dan ketangguhan tertentu.

Tahan korosi

• Aluminium 5083 memiliki ketahanan korosi yang sangat baik, terutama di lingkungan laut dan media yang mengandung ion klorida. Komposisi elemen paduannya memungkinkannya membentuk lapisan oksida yang stabil di permukaannya, secara efektif menahan erosi air laut, air asin, dll., dan merupakan bahan yang ideal untuk pembuatan kapal, teknik kelautan, dan bidang lainnya. Bahkan ketika terkena lingkungan laut yang keras untuk waktu yang lama, integritas struktural dan stabilitas kinerja dapat dipertahankan dengan baik.

Bidang aplikasi

• Terutama digunakan dalam pembuatan kapal, teknik kelautan, bejana tekan, peralatan pendingin dan bidang lainnya. Dalam pembuatan kapal, digunakan untuk pembuatan struktur lambung, geladak, sekat, dll.; dalam teknik kelautan, dapat digunakan untuk pembuatan anjungan lepas pantai, jaringan pipa bawah laut, dll.; di bidang bejana tekan, karena ketahanan korosi dan kinerja pengelasannya yang baik, dapat digunakan untuk memproduksi wadah untuk menyimpan berbagai cairan atau gas; dalam peralatan pendingin, ketangguhan suhu rendah dan ketahanan korosi digunakan untuk memproduksi badan truk berpendingin, panel dinding penyimpanan dingin, dll.

Kesimpulan

Keempat bahan aluminium 6061-T6, 6063, 7075 dan 5083 memiliki perbedaan yang jelas dalam komposisi kimia, sifat fisik, sifat mekanik, karakteristik pemrosesan, proses perlakuan panas, ketahanan korosi dan bidang aplikasi. Dalam aplikasi teknik sebenarnya, penting untuk mempertimbangkan dan memilih bahan aluminium yang sesuai secara komprehensif berdasarkan persyaratan penggunaan spesifik, seperti kekuatan, kekerasan, ketangguhan, ketahanan korosi, kesulitan pemrosesan, biaya, dan faktor lainnya. Hanya dengan cara inilah keunggulan bahan aluminium dapat dimanfaatkan sepenuhnya untuk memenuhi kebutuhan berbagai bidang dan proyek teknik serta mendorong perkembangan dan kemajuan industri terkait. Baik di bidang kedirgantaraan berteknologi tinggi atau dalam industri biasa seperti dekorasi bangunan dan manufaktur kebutuhan sehari-hari, bahan aluminium ini memainkan peran yang tak tergantikan dan penting. Dengan terus berkembangnya ilmu dan teknologi material, kinerjanya akan semakin dioptimalkan dan diperluas, dan prospek penerapannya akan lebih luas.