Aluminium 1350: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Ikhtisar Komprehensif
1350 adalah anggota dari seri aluminium 1xxx, yang mewakili keluarga aluminium murni komersial dengan kandungan aluminium nominal minimum sekitar 99,5%. Seri ini ditandai oleh penambahan paduan yang sangat rendah dan berbeda dari keluarga 3xxx, 5xxx, dan 6xxx yang memperkuat dengan Mn, Mg, atau Mg+Si.
Elemen paduan utama dalam 1350 adalah impuritas jejak dan residu terkendali seperti besi, silikon, dan jumlah kecil mangan atau titanium; ini dijaga rendah untuk mempertahankan konduktivitas listrik dan termal. Penguatan pada 1350 hampir sepenuhnya dicapai melalui pengerasan kerja (strain hardening) dan bukan melalui perlakuan panas, sedangkan pelunakan dicapai dengan annealing dan rekristalisasi.
Ciri utama 1350 meliputi konduktivitas listrik dan termal yang sangat tinggi untuk sebuah paduan, ketahanan korosi yang baik dalam lingkungan atmosfer, formabilitas yang sangat baik pada temper annealed, dan umumnya kemudahan pengelasan menggunakan proses fusi konvensional. Industri khas yang menggunakan 1350 adalah distribusi tenaga listrik (konduktor, busbar), elektronik (shim, foil, penyebar panas), elemen arsitektural, dan beberapa aplikasi struktural ringan di mana konduktivitas dan formabilitas lebih diutamakan dibandingkan kekuatan puncak.
Engineer memilih 1350 ketika faktor desain mengutamakan kombinasi konduktivitas listrik, hasil permukaan yang baik, dan kemudahan pembentukan atau pengelasan daripada kekuatan tertinggi; ini dipilih dibandingkan aluminium paduan tinggi atau yang dapat diperlakukan panas ketika konduktivitas, ketahanan korosi, dan biaya menjadi faktor utama. Kemurniannya yang relatif tinggi juga memudahkan penyambungan dan finishing permukaan untuk komponen listrik dan reflektif.
Varian Temper
| Temper | Tingkat Kekuatan | Elongasi | Formabilitas | Kelasan | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Rendah | Tinggi | Sangat Baik | Sangat Baik | Kondisi fully annealed; duktibilitas dan konduktivitas maksimum |
| H12 | Rendah-Sedang | Sedang | Baik Sekali | Sangat Baik | Quarter hard; pengerasan kerja ringan |
| H14 | Sedang | Rendah-Sedang | Baik | Sangat Baik | Half hard; umum untuk strip konduktor dan beberapa bagian terbentuk |
| H16 | Sedang-Tinggi | Rendah | Cukup-Baik | Sangat Baik | Three-quarter hard; digunakan saat dibutuhkan yield lebih tinggi |
| H18 | Tinggi | Rendah | Terbatas | Sangat Baik | Full hard; kekuatan terbaik dari pengerasan dingin tetapi formabilitas paling rendah |
| T4 (tidak berlaku) | — | — | — | — | Seri 1xxx tidak dapat diperlakukan panas; temper T sangat jarang dan terbatas pada definisi proses |
| T5/T6/T651 | — | — | — | — | Temper yang dapat diperlakukan panas tidak berlaku untuk seri 1xxx; dicantumkan hanya sebagai referensi |
Temper sangat mengontrol perilaku mekanik dan pembentukan 1350 karena paduan ini tidak merespons pengerasan usia; seluruh penguatan praktis berasal dari pengerasan kerja. Memilih temper O memaksimalkan duktibilitas dan konduktivitas untuk proses deep drawing dan pembengkokan tajam, sedangkan temper H menukar formabilitas dengan yield dan kekuatan tarik lebih tinggi yang berguna pada strip struktural, busbar, dan komponen terbentuk kaku.
Komposisi Kimia
| Elemen | Rentang % | Catatan |
|---|---|---|
| Si | ≤ 0.25 | Dikontrol untuk menjaga konduktivitas dan meminimalkan intermetallic |
| Fe | ≤ 0.60 | Impuritas utama; kadar Fe tinggi mengurangi konduktivitas dan dapat mempengaruhi formabilitas |
| Mn | ≤ 0.05 | Jumlah kecil sedikit meningkatkan kekuatan; dijaga rendah dalam 1350 |
| Mg | ≤ 0.05 | Sangat minimal; magnesium tidak digunakan untuk penguatan pada grade ini |
| Cu | ≤ 0.05 | Dijaga sangat rendah untuk mempertahankan ketahanan korosi dan konduktivitas |
| Zn | ≤ 0.05 | Minimal, dikontrol untuk menghindari masalah galvanik dan kerapuhan |
| Cr | ≤ 0.05 | Jejak; bukan elemen paduan sengaja untuk grade ini |
| Ti | ≤ 0.03 | Deoksidator dan perbaikan butir dalam beberapa praktik cetakan ingot |
| Lainnya | ≤ 0.15 total | Residu dan elemen jejak; sisanya aluminium (~99,5% minimum) |
Komposisi hampir murni ini dioptimalkan untuk memberikan konduktivitas listrik dan termal tinggi sambil menjaga presipitasi intermetallic dan partikel fasa kedua seminimal mungkin. Jumlah kecil besi dan silikon ditoleransi sebagai residu proses, tetapi desainer harus mempertimbangkan pengaruhnya terhadap konduktivitas, hasil permukaan, dan respons deep-draw.
Sifat Mekanik
Dalam perilaku tarik, 1350 menunjukkan kekuatan luluh rendah pada kondisi annealed O dan kekuatan luluh serta tarik yang meningkat secara bertahap dengan bertambahnya pengerasan kerja (temper H). Elongasi pada kondisi O tinggi, memungkinkan proses deep drawing dan pembentukan berat; namun elongasi turun tajam saat temper bergerak menuju H18, di mana material diperkuat secara signifikan oleh pengerasan dingin.
Kekerasan berkorelasi dengan temper: material annealed memiliki kekerasan rendah khas aluminium murni, sedangkan kondisi fully strain-hardened mendekati nilai yang cocok untuk beban struktural ringan dan strip kaku. Ketahanan lelah untuk 1350 sedang jika dibandingkan dengan aluminium paduan tinggi dan dipengaruhi oleh kualitas permukaan, tegangan residual dari pembentukan, dan keberadaan lekukan atau lasan.
Ketebalan memengaruhi formabilitas dan kekuatan; gauge tipis lebih mudah dikeraskan secara dingin ke tingkat kekerasan yang lebih tinggi tetapi dapat mengalami retak tepi jika prosesnya tidak tepat. Bagian yang lebih tebal mempertahankan duktibilitas lebih tinggi melalui ketebalan pada kondisi annealed tetapi membutuhkan gaya lebih besar dan radius tooling lebih besar untuk pembentukan.
| Sifat | O/Annealed | Temper Utama (misalnya H14) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | ~60–110 MPa | ~120–160 MPa | Kekuatan tarik meningkat dengan pengerasan kerja; nilai tergantung temper dan ketebalan |
| Kekuatan Luluh | ~20–50 MPa | ~100–140 MPa | Kekuatan luluh naik tajam pada temper H; rendah pada kondisi annealed |
| Elongasi | ~30–40% | ~5–15% | Elongasi menurun dengan peningkatan temper; ketebalan lembaran juga memengaruhi nilai |
| Kekerasan | ~20–35 HB | ~35–55 HB | Kekerasan mengikuti tingkat pengerasan dingin; kekerasan tinggi mengurangi formabilitas |
Sifat Fisik
| Sifat | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Density | 2.69 g/cm³ | Tipikal untuk paduan aluminium; berguna untuk perhitungan massa dan kekakuan |
| Rentang Leleh | ~660 °C (solidus ≈ 660 °C) | Titik leleh aluminium murni; rentang leleh sempit |
| Konduktivitas Termal | ~215–235 W/m·K | Tinggi untuk sebuah paduan; bervariasi dengan kandungan impuritas dan temper |
| Konduktivitas Listrik | ~57–62 %IACS | Konduktivitas tinggi membuat 1350 menarik untuk konduktor dan busbar |
| Kalor Spesifik | ~900 J/kg·K | Kalor spesifik aluminium tipikal yang digunakan dalam analisis termal |
| Ekspansi Termal | ~23–24 µm/m·K (20–100 °C) | Koefisien penting untuk rakitan terikat dan desain siklus termal |
Set sifat fisik menekankan transport panas dan muatan: konduktivitas termal dan listrik relatif tinggi dibandingkan sebagian besar paduan struktural, yang membuat 1350 sangat cocok untuk aplikasi manajemen listrik dan termal. Kombinasi densitas rendah dan sifat termal yang baik memungkinkan desainer memanfaatkan keuntungan massa dan pembuangan panas dalam elektronik dan sistem tenaga.
Bentuk Produk
| Bentuk | Ketebalan/Ukuran Tipikal | Perilaku Kekuatan | Temper Umum | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Lembaran | 0.2–6.0 mm | Lunak pada O; diperkuat oleh cold roll ke temper H | O, H12, H14, H16 | Sangat umum untuk reflektor, foil kapasitor, dan penyebar panas |
| Pelat | >6.0 mm | Tren serupa tetapi bagian tebal mempertahankan duktibilitas lebih lama | O, H12 | Kurang umum; digunakan saat konduktor tebal diperlukan |
| Ekstrusi | Profil hingga penampang besar | Bagian ekstrusi biasanya mulai lunak lalu dikeraskan dingin | O, H14 | Kompleksitas penampang dapat sedang karena duktibilitas tinggi |
| Tabung | Ketebalan dinding 0.5–10 mm | Perilaku mirip dengan lembaran tipis; formabilitas penting untuk pembengkokan | O, H14 | Umum untuk duct bus dan conduit di mana konduktivitas diperlukan |
| Batang/Rod | Diameter 2–50 mm | Diswaged dingin untuk kekuatan; paduan rendah membatasi rentang pengerasan | O, H18 | Digunakan untuk terminal listrik dan komponen mesin |
Perbedaan proses antara bentuk memengaruhi sifat mekanik: lembaran dan strip tipis mudah dikeraskan secara dingin ke temper H dengan peningkatan kekuatan yang dapat diprediksi, sedangkan pelat dan batang yang lebih tebal sering memerlukan pembentukan atau machining yang lebih agresif. Ekstrusi dan tabung memungkinkan geometri kompleks sambil mempertahankan keuntungan konduktivitas paduan, dan pemilihan produk harus disesuaikan dengan tempering dan operasi pembentukan yang diperlukan sesuai geometri komponen.
Setara Grade
| Standar | Grade | Wilayah | Catatan |
|---|---|---|---|
| AA | 1350 | USA | Penamaan industri untuk paduan komersial 1xxx khusus ini |
| EN AW | Al99.5 (perkiraan) | Eropa | Setara termasuk klasifikasi aluminium murni komersial; spesifikasi bervariasi menurut standar EN |
| JIS | A1050 / A1070 (perkiraan) | Jepang | Setara keluarga JIS 1xxx; kimiawi dan temperasi sedikit berbeda |
| GB/T | Al99.5 (perkiraan) | China | Dipetakan ke grade aluminium murni komersial dalam standar China |
Setara satu-ke-satu biasanya direpresentasikan sebagai grade “komersial murni” atau keluarga Al99.5 dalam standar regional, tetapi batas kandungan impuritas, unsur minor yang diizinkan dan definisi temper berbeda menurut lembaga standar. Engineer sebaiknya merujuk pada lembar data standar spesifik dan sertifikasi pemasok untuk mengonfirmasi konduktivitas listrik, batas impuritas, dan temper yang diizinkan saat menggantikan antara setara regional.
Ketahanan Korosi
1350 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer alami yang baik karena kandungan aluminium tinggi dan minim unsur paduan aktif. Dalam atmosfer perkotaan dan industri normal, lapisan oksida terbentuk secara alami memberikan perlindungan efektif, dan paduan ini berkinerja baik dengan finishing cat atau anodisasi ketika tampilan permukaan penting.
Di lingkungan laut, paduan ini memiliki ketahanan korosi umum yang wajar tetapi rentan terhadap serangan lokal jika konsentrasi klorida tinggi dan terdapat kondisi celah; anodisasi atau pelapis pelindung umum digunakan sebagai mitigasi. Retak korosi tegangan bukan mode kegagalan tipikal untuk aluminium seri 1xxx dengan paduan rendah karena paduan ini tidak memiliki struktur presipitat yang mempermudah SCC pada beberapa paduan kekuatan tinggi.
Interaksi galvanik harus diperhitungkan saat 1350 dipasangkan dengan logam mulia seperti tembaga atau baja tahan karat; sebagai logam relatif aktif, ia akan korosi lebih dulu saat terhubung listrik dalam elektrolit. Dibandingkan dengan paduan keluarga 5xxx dan 6xxx, 1350 mengorbankan beberapa kekuatan namun secara umum memberikan ketahanan korosi setara atau lebih baik dalam banyak atmosfer karena kemurnian dan ketiadaan fase paduan yang mempromosikan galvanik.
Sifat Fabrikasi
Kemampuan Pengelasan
1350 mudah dilas dengan metode fusi umum seperti TIG dan MIG berkat kandungan aluminium tinggi dan tanpa presipitat pengerasan. Praktik yang direkomendasikan menggunakan paduan pengisi komposisi serupa (misalnya ER4043 atau ER1100 jika konduktivitas listrik kritis) untuk menyeimbangkan sifat mekanik dan listrik; pilihan pengisi tergantung apakah prioritasnya konduktivitas atau kekuatan sambungan. Risiko retak panas rendah dibandingkan paduan Cu atau Mg tinggi, tetapi perhatian pada desain sambungan, kontaminasi, dan penghilangan oksida penting untuk menghindari porositas dan las kurang sempurna. Pelunakan zona terpengaruh panas tidak menjadi perhatian seperti pada paduan heat-treatable karena paduan ini non-heat-treatable dan sifat mekanik dikendalikan oleh cold work.
Kemampuan Mesin
Machinability 1350 fair sampai sedang; karena paduan relatif lunak, cenderung menghasilkan serpihan panjang dan kontinu serta bisa menggelitik dengan tooling atau kecepatan potong yang tidak sesuai. Alat carbide dengan sudut rake positif dan geometri pemutus serpihan direkomendasikan untuk mesin berproduktivitas tinggi, dan kecepatan potong harus sedang untuk menghindari pembentukan built‑up edge. Hasil permukaan yang dicapai baik, tapi perlu perhatian pada penjepitan dan kekakuan benda kerja untuk mencegah getaran (chatter) pada bagian tipis atau panjang.
Kemampuan Bentuk
Formabilitas 1350 dalam kondisi annealed O sangat baik untuk deep drawing, bending, dan stretch forming, dan umum digunakan ketika radius tajam dan bentuk kompleks diperlukan. Radius tekuk relatif kecil dalam temper O, seringkali hanya beberapa kali ketebalan material tergantung tooling dan pelumasan permukaan; pada temper H, radius tekuk minimum yang direkomendasikan meningkat signifikan. Pengerasan dingin meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi formabilitas; perancang harus memilih temper paling lunak yang praktis untuk pembentukan berat dan merencanakan perawatan temper akhir atau pengerasan mekanis setelah pembentukan bila diperlukan.
Perilaku Perlakuan Panas
Sebagai paduan seri 1xxx, 1350 tidak dapat diperlakukan panas seperti pengerasan presipitat; manipulasi sifat mekanik dilakukan melalui pengerjaan dingin dan annealing. Annealing 1350 mendorong pemulihan dan rekristalisasi; siklus annealing penuh biasanya dilakukan pada rentang 300–400 °C tergantung penampang dan proses untuk mengembalikan keuletan dan konduktivitas.
Tidak ada siklus perlakuan solusi dan aging yang bermakna untuk 1350 karena tidak memiliki unsur paduan yang membentuk presipitat pengeras; oleh karena itu, klasifikasi temper T yang berhubungan dengan pengerasan usia tidak berlaku. Pengerasan kerja adalah mekanisme penguatan utama: kontrol cermat parameter rolling, drawing, dan swaging menentukan keseimbangan akhir kekuatan dan keuletan bagian yang dihasilkan.
Kinerja Suhu Tinggi
1350 mempertahankan integritas metalik hingga temperatur di bawah sekitar 150–200 °C, tetapi akan menunjukkan penurunan kekuatan progresif dan kecenderungan lengas (creep) pada temperatur tinggi dibandingkan paduan kekuatan lebih tinggi. Dalam layanan kontinu di dekat atau di atas 150 °C, perancang harus mempertimbangkan penurunan batas luluh dan peningkatan pelunakan termal; siklus termal juga dapat memperbesar ukuran butir dan mengubah karakteristik lapisan oksida permukaan. Oksidasi di udara terbatas pada pembentukan lapisan oksida pelindung khas aluminium, tetapi paparan lama pada suhu tinggi dapat memengaruhi hasil permukaan dan resistansi kontak listrik.
Dalam operasi pengelasan dan brazing, zona terpengaruh panas tidak menimbulkan over-aging atau pelarutan presipitat seperti pada paduan heat-treatable, tetapi annealing lokal akan mengurangi kekuatan akibat pengerjaan dingin di sekitar las. Untuk kebutuhan struktural suhu tinggi atau resistansi creep kritis, engineer sebaiknya mempertimbangkan paduan tahan panas di luar keluarga 1xxx.
Aplikasi
| Industri | Contoh Komponen | Alasan Penggunaan 1350 |
|---|---|---|
| Elektrikal/Daya | Strand konduktor overhead, busbar, konektor | Konduktivitas listrik tinggi dan formabilitas baik untuk pembentukan konduktor |
| Elektronik | Heat spreader, foil, pelindung | Konduktivitas termal tinggi dan hasil permukaan sangat baik |
| Arsitektur | Trim atap, reflektor | Ketahanan korosi dan estetika finishing |
| Otomotif | Strip konduktif non-struktural, reflektor | Formabilitas baik, konduktivitas dan biaya rendah |
| Kelautan | Fitting non-kritis, trim | Ketahanan korosi di lingkungan atmosfer laut |
1350 banyak digunakan ketika performa listrik atau termal dan formabilitas lebih diutamakan daripada kekuatan tinggi; karakteristik aplikasi ini menjadikannya pilihan ekonomis untuk komponen konduktor, bagian manajemen panas, dan elemen arsitektur dekoratif. Kombinasi biaya rendah, ketersediaan yang mudah dan kompatibilitas dengan metode penyambungan dan finishing umum menjaga penggunaannya dalam produksi modern.
Wawasan Pemilihan
Untuk desain yang mengutamakan konduktivitas dan formabilitas dibanding kekuatan puncak, 1350 adalah pilihan logis karena memberikan konduktivitas listrik dan termal tinggi dengan keuletan sangat baik dalam kondisi annealed. Saat dibandingkan dengan aluminium komersial murni 1100, 1350 sering menyediakan konduktivitas serupa dengan sifat mekanik sedikit lebih tinggi dan batas impuritas berbeda, menukar pengurangan kecil formabilitas dengan peningkatan kekakuan pada beberapa temper.
Dibandingkan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 1350 biasanya menawarkan konduktivitas listrik lebih baik dan ketahanan korosi atmosfer yang sebanding, tetapi tertinggal dalam kekuatan yang dapat dicapai tanpa pengerjaan dingin signifikan. Dibandingkan paduan heat-treatable seperti 6061 atau 6063, 1350 tidak akan mencapai kekuatan atau kekakuan tertinggi mereka, namun lebih disukai ketika konduktivitas, formabilitas, hasil permukaan dan biaya lebih penting daripada performa mekanik maksimum.
Gunakan 1350 ketika kebutuhan listrik atau termal, kemudahan pembentukan dan biaya/ketersediaan menjadi faktor utama pemilihan material; pilih temper H hanya bila kekuatan tambahan hasil pengerjaan dingin dibutuhkan, dan tentukan temper O untuk deep drawing, tekukan ketat, dan konduktivitas maksimum.
Ringkasan Penutup
1350 tetap menjadi aluminium kemurnian komersial praktis dan banyak dipakai karena menggabungkan konduktivitas listrik dan termal tinggi dengan formabilitas, ketahanan korosi, dan kemudahan fabrikasi sangat baik, membuatnya pilihan utama untuk konduktor, komponen manajemen panas, dan bagian arsitektur terbentuk di mana kekuatan puncak bukan prioritas desain utama.