Aluminium 4043: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ringkasan Komprehensif

4043 adalah anggota dari seri paduan aluminium 4xxx, yang merupakan paduan yang mengandung silikon dan dirancang terutama untuk aplikasi pengelasan serta peningkatan fluiditas dalam keadaan leleh. Seri 4xxx bukan seri yang dapat diperkuat dengan perlakuan panas; penguatan berasal dari efek pelarutan padat unsur paduan dan pengerasan kerja saat dikerjakan dingin.

Unsur paduan utama dalam 4043 adalah silikon (Si), biasanya dalam rentang 4,5–6,0 wt%, dengan kandungan besi rendah dan penambahan jejak Ti serta unsur lain sebagai perefin butir. Silikon menurunkan rentang titik leleh, meningkatkan kemampuan pengecoran dan fluiditas logam las, serta mengurangi kecenderungan retak panas saat pengelasan fusi.

Sifat utama 4043 meliputi kekuatan tarik sedang, kemampuan las yang sangat baik, ketahanan korosi yang baik, dan kemampuan bentuk yang wajar dalam kondisi anil. Material ini banyak digunakan sebagai paduan pengisi untuk pengelasan MIG/TIG aluminium dan juga disediakan dalam bentuk produk tempa untuk komponen non-struktural yang mengutamakan kemampuan las dan ketahanan korosi dibandingkan kekuatan puncak.

Industri yang umum menggunakan 4043 antara lain fabrikasi otomotif (kawat las dan brazing), manufaktur peralatan rumah tangga, fabrikasi umum, dan rakitan kelistrikan/elektronik di mana konduktivitas baik dan las yang bersih diperlukan. Para engineer memilih 4043 dibanding alternatif apabila fluiditas, kecenderungan retak panas yang rendah, dan kompatibilitas dengan kolam las yang dikontrol oleh aluminium oksida lebih diutamakan daripada sifat mekanik maksimum.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (15–30%)	Unggul	Unggul	Sepenuhnya dianil, kemampuan bentuk dan keuletan terbaik
H14	Sedang	Rendah–Sedang (3–10%)	Cukup	Unggul	Dikerjakan dingin hingga kondisi setengah keras, meningkatkan kekuatan luluh
H18	Sedang–Tinggi	Rendah (≈3%)	Terbatas	Unggul	Kondisi pengerasan dingin penuh untuk kekuatan lebih tinggi
T4	Rendah–Sedang	Sedang	Baik	Unggul	Perlakuan panas larutan dan penuaan alami; tidak umum untuk 4043 tapi ada pada beberapa produk tempa
T5 / T6 / T651	Tidak berlaku / Variabel	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Unggul	Temper T5/T6 biasanya tidak standar untuk 4043 karena bukan paduan pengerasan penuaan klasik; daftar menunjukkan pemrosesan terbatas atau khusus

Temper berperan utama dalam mempengaruhi keuletan, kekuatan luluh, dan kemampuan bentuk 4043. Temper anil (O) memberikan elongasi tertinggi dan pembentukan termudah, sementara temper H dan pengerasan dingin menukar keuletan dengan kenaikan kekuatan luluh dan kekerasan.

Temper pemrosesan juga memengaruhi perilaku pengelasan dan sensitivitas tegangan residual; temper yang lebih lunak mengurangi kecenderungan retak pada rakitan las dan lebih disukai untuk pembentukan kompleks sebelum pengelasan.

Komposisi Kimia

Unsure	Rentang %	Catatan
Si	4,5–6,0	Unsur paduan utama; meningkatkan fluiditas dan menurunkan rentang leleh
Fe	≤0,8	Impuritas umum; membentuk intermetalik yang dapat memengaruhi permukaan dan variasi mekanik
Mn	≤0,05	Biasanya minimal; kontribusi penguatan rendah
Mg	≤0,05	Rendah; 4043 tidak dirancang untuk penguatan presipitasi berbasis Mg
Cu	≤0,2	Dipertahankan rendah untuk menjaga ketahanan korosi dan kemampuan las
Zn	≤0,25	Tingkat impuritas minor; efek pada sifat rendah
Cr	≤0,05	Jejak; mungkin digunakan untuk kontrol impuritas
Ti	≤0,20	Sering ditambahkan sebagai perefin butir dalam bentuk paduan cor/kawat las
Lainnya / Al sisanya	Sisa	Aluminium menjadi sisanya dengan unsur jejak dikontrol sesuai spesifikasi

Silikon mendominasi performa 4043: menurunkan temperatur liquidus dan meningkatkan fluiditas logam cair, yang meningkatkan pengelasan fusi dan mengurangi retak solidifikasi. Unsur minor dikontrol untuk membatasi intermetalik yang merugikan dan mempertahankan ketahanan korosi; Ti dan penambahan kecil digunakan secara sengaja sebagai perefin butir untuk memperbaiki mikrostruktur pada coran dan deposit las.

Sifat Mekanik

4043 menunjukkan perilaku tarik khas paduan Al-Si non-perlakuan panas: kekuatan tarik dan luluh yang sedang dengan keuletan relatif tinggi pada kondisi anil. Perilaku luluh sangat dipengaruhi oleh temper dan kerja dingin; material dikerjakan dingin (temper H) dapat mencapai kekuatan luluh yang berguna untuk aplikasi struktural non-kritis, sementara produk anil digunakan saat diperlukan pembentukan.

Nilai elongasi tinggi pada temper O dan turun signifikan seiring peningkatan pengerjaan dingin. Kekerasan berkorelasi dengan temper—kekerasan anil rendah; temper H menunjukkan kekerasan lebih tinggi dan penurunan elongasi yang menyertainya. Performa lelah moderat dan sangat bergantung pada kondisi permukaan, zona pangaruh panas dari pengelasan, dan keberadaan porositas akibat pengecoran atau pengelasan.

Ketebalan berdampak nyata: ketebalan yang lebih tipis dapat menunjukkan kekuatan tarik sedikit lebih tinggi karena pengerolan dingin dan riwayat pemrosesan, sedangkan bagian tebal dan deposit las dapat menunjukkan sifat yang lebih rendah dan heterogenitas mikrostruktur lebih besar. Kondisi permukaan dan tegangan residual dari pembentukan/pengelasan sangat memengaruhi umur lelah dan inisiasi retak.

Properti	O/Anil	Temper Utama (misal H14/H18)	Catatan
Kekuatan Tarik	≈80–140 MPa	≈120–200 MPa (tergantung pengerjaan dingin)	Rentang lebar akibat rute pemrosesan; kekuatan tarik logam las dapat berbeda
Kekuatan Luluh	≈30–80 MPa	≈90–160 MPa	Kekuatan luluh meningkat pesat dengan pengerjaan dingin
Elongasi	≈15–30%	≈3–10%	Keuletan menurun dengan pengerjaan dingin
Kekerasan (HB)	≈25–50 HB	≈50–85 HB	Kekerasan bervariasi sesuai temper dan pengerjaan dingin sebelumnya

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	2,68 g/cm3	Tipikal untuk paduan aluminium; berguna untuk perhitungan massa
Rentang Leleh	≈577–613 °C (solidus–liquidus)	Si menurunkan solidus dibandingkan Al murni; rentang aktual bervariasi dengan kandungan Si
Konduktivitas Termal	≈120–160 W/m·K	Lebih rendah dari Al murni karena paduan; masih baik untuk manajemen panas
Konduktivitas Listrik	≈30–45 %IACS	Turun dibandingkan Al murni; deposit las dan mikrostruktur lebih lanjut memengaruhi konduktivitas
Kalor Jenis	≈0,9 J/g·K (900 J/kg·K)	Kalor jenis tipikal aluminium; pengaruh paduan lemah
Koefisien Ekspansi Termal	≈23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Koefisien linier tipikal untuk paduan aluminium; penting untuk perhitungan tegangan termal

Set sifat fisik 4043 memposisikannya untuk aplikasi termal dan listrik di mana konduktivitas sedang dan densitas rendah adalah keuntungan. Konduktivitas termal cukup untuk banyak penggunaan heat-sink dan transmisi panas, tetapi perancang harus memperhitungkan penurunan dibandingkan dengan Al murni saat melakukan pemodelan termal yang presisi.

Rentang leleh yang menurun dan fluiditas yang meningkat berkat Si adalah kunci penggerak pengelasan dan pengecoran, dan sifat termofisik ini memengaruhi kinetik solidifikasi serta kecenderungan retak panas pada proses fusi.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Pelat Tipis (Sheet)	0,3–6,0 mm	Kekuatan rendah pada temper O; dapat dikeraskan kerja	O, H14	Digunakan untuk panel, pelindung, dan aplikasi membutuhkan kemampuan bentuk
Pelat Tebal (Plate)	6–50 mm	Kekuatan sedang; bagian tebal menunjukkan gradien mikrostruktur	O, kondisi as-rolled	Kurang umum untuk pelat struktural karena keterbatasan kekuatan puncak
Ekstrusi	Profil kompleks, penampang 1–50 mm	Beragam sesuai profil dan pengerjaan dingin	O, proses H	Ekstrusi digunakan saat kemampuan las dan definisi bentuk penting
Tabung	Ø beberapa mm hingga diameter besar	Kekuatan bervariasi dengan ketebalan dinding dan temper	O, H	Digunakan untuk saluran cairan, tubing struktural non-kritis
Batang/Kawat	2–50 mm	Umumnya kekuatan sedang; sering digunakan sebagai kawat pengisi	O, ditarik	Bentuk umum untuk kawat las dan batang brazing

Bentuk tempa 4043 diproses untuk mengutamakan kemampuan las dan bentuk; pelat tipis dan ekstrusi sering dianil untuk memudahkan pembentukan dan pengelasan berikutnya. Pengerjaan dingin dapat diterapkan untuk meningkatkan kekuatan pada anggota struktural non-kritis, tetapi harus memperhatikan pengurangan keuletan.

Produk kelas lasdan batang/kawat 4043 diproduksi dengan pengendalian kimia dan perefinan butir untuk memaksimalkan fluiditas logam cair, mengurangi porositas, dan mengendalikan retak solidifikasi pada pengelasan fusi dan sambungan brazing.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	4043	USA	Penunjukan dari Aluminum Association; umum dijadikan referensi dalam spesifikasi
EN AW	4043	Eropa	Sering dirujuk sebagai EN AW-4043 atau AlSi5 dengan kisaran kimia serupa
JIS	A4043 / AlSi5	Jepang	Standar industri Jepang menggunakan deskripsi Al–Si serupa; penunjukan tepat dapat bervariasi
GB/T	4043	Tiongkok	Penunjukan GB/T Tiongkok sangat mirip dengan kimia AA/EN untuk paduan las Al–Si

Kesetaraan ini bersifat perkiraan karena praktik manufaktur, batasan impuritas, dan tambahan jejak yang diizinkan dapat berbeda antar standar regional. Engineer sebaiknya memverifikasi sertifikat analisis dari pemasok untuk aplikasi kritis dan memperhatikan variasi kecil yang diizinkan pada Fe, Ti, dan elemen jejak yang dapat memengaruhi perilaku pengelasan dan pengecoran.

Ketahanan Korosi

4043 menunjukkan ketahanan korosi atmosferik umum yang baik sesuai tipe paduan aluminium saat paduan bersentuhan dengan udara atau lingkungan yang sedikit korosif. Paduan ini membentuk lapisan oksida aluminium yang stabil yang memberikan pasivasi, dan keberadaan silikon tidak secara signifikan merusak lapisan pasif tersebut dalam kondisi normal.

Dalam lingkungan laut atau yang mengandung klorida, 4043 memiliki ketahanan sedang namun masih rentan terhadap serangan lokal jika terjadi kopling galvanik dengan logam lebih mulia atau jika lapisan pelindung rusak. Ketahanan terhadap pitting lebih baik dibandingkan beberapa paduan kekuatan tinggi karena kandungan tembaganya yang rendah, tetapi tidak sekuat paduan laut khusus dalam kondisi percikan garam aktif.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking untuk 4043 rendah dibandingkan dengan paduan aluminium heat-treatable berkekuatan tinggi; namun area heat affected zone (HAZ) pengelasan dan tegangan sisa tarik bisa memicu korosi retak lokal. Perancang harus mempertimbangkan pelapisan, proteksi katodik, dan strategi isolasi saat ada logam berbeda untuk mengurangi serangan galvanik.

Dibandingkan paduan seri 2xxx dan 7xxx, 4043 menawarkan ketahanan korosi umum yang lebih unggul karena kandungan Cu rendah dan Si tinggi; dibandingkan dengan seri 5xxx, performanya serupa untuk banyak kondisi atmosferik namun paduan 5xxx dengan Mg lebih tinggi cenderung memiliki ketahanan air laut yang lebih baik dalam aplikasi struktural.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

4043 merupakan salah satu paduan pengisi yang disukai untuk pengelasan aluminium berkat kandungan silikon yang tinggi yang memberikan fluiditas sangat baik dan kecenderungan retak panas rendah. Paduan ini bekerja baik pada proses MIG (GMAW) dan TIG (GTAW) dan merupakan pilihan standar untuk pengelasan aluminium ke aluminium di mana logam las yang lebih lunak dan duktile dapat diterima. Risiko retak panas relatif rendah pada deposit las 4043 dibandingkan banyak kombinasi paduan pengisi atau dasar lain, tetapi porositas las dan penyerapan hidrogen tetap perlu dikontrol.

Kemampuan Mesin

4043 tempa memiliki kemampuan mesin sedang; lebih mudah dikerjakan daripada paduan heat-treated berkekuatan tinggi namun sedikit lebih keras daripada aluminium murni karena abrasifitas partikel silikon. Alat potong karbida dengan geometrik mata potong positif dan setup alat yang kaku direkomendasikan untuk kontrol serpihan yang dapat diprediksi. Kecepatan potong dan laju umpan harus dioptimalkan untuk menghindari terbentuknya built-up edge dan untuk menangani partikel silikon abrasif dalam mikrostruktur.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik dalam kondisi annealed O dengan radius tekuk ketat yang dapat dicapai untuk ketebalan tipis; radius tekuk dalam minimum khas adalah sekitar 1–3× tebal tergantung alat dan temper. Kerja dingin meningkatkan kekuatan namun mengurangi kemampuan bentuk, sehingga pembentukan biasanya dilakukan dalam temper O atau dengan anneal antara proses. Untuk pembentukan berat, perlu diperhatikan springback dan potensi munculnya retak permukaan pada temper H yang sangat dilakukan kerja dingin.

Perilaku Perlakuan Panas

4043 secara nominal adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas; paduan ini tidak merespon perlakuan pelarutan dan penuaan buatan seperti paduan seri 6xxx atau 7xxx. Upaya melakukan penuaan tipe T6 menghasilkan penguatan presipitasi yang terbatas karena kandungan Mg dan Cu terlalu rendah untuk pengerasan secara umur signifikan.

Perlakuan pelarutan dapat menghomogenkan mikrostruktur dan melarutkan segregasi pada bentuk cor, tetapi penuaan selanjutnya hanya menghasilkan perubahan sifat yang sedang. Annealing (temper O) adalah proses termal standar untuk mengembalikan duktibilitas dan melepaskan tegangan sisa; siklus annealing tipikal berada di kisaran 300–400 °C tergantung bentuk produk dan tingkat kelembutan yang diinginkan.

Kerja dingin (temper H) adalah cara utama memperoleh kekuatan tambahan untuk 4043 setelah pembentukan. Pengerasan kerja meningkatkan kekuatan luluh dan kekerasan tetapi harus diimbangi dengan penurunan regangan dan peningkatan kerentanan terhadap patah di bawah beban siklik.

Performa Suhu Tinggi

Seperti kebanyakan paduan aluminium, 4043 mengalami penurunan kekuatan signifikan saat suhu layanan naik di atas suhu kamar. Sifat struktural berguna menurun nyata di atas ~150–200 °C, dan paparan jangka panjang mendekati rentang leleh akan merusak integritas mekanik. Oksidasi pada suhu tinggi terbatas pada pembentukan lapisan alumina stabil, tetapi mekanisme pengelupasan dan pengerasan rapuh dapat terjadi di atmosfer agresif.

Zona terpengaruh panas di sekitar las melihat perubahan metalurgi dan pelunakan lokal atau pembesaran mikrostruktur; meskipun logam las 4043 sendiri duktile, HAZ mungkin memiliki sifat yang berkurang sehingga membatasi kemampuan menahan beban suhu tinggi. Untuk layanan suhu tinggi kontinu, paduan yang dikembangkan khusus untuk tahan creep harus dipilih.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 4043
Otomotif	Trim dekoratif dan rakitan las	Kemampuan las sangat baik dan hasil permukaan yang bagus setelah pengelasan
Kelautan	Rumah non-struktural, pengisi las untuk rakitan	Ketahanan korosi baik dan risiko retak panas rendah pada pengelasan
Dirgantara	Pengisi untuk pengelasan aluminium, batang perbaikan	Kompabilitas dengan logam dasar aluminium dan pengendalian metalurgi las
Elektronik	Busbar, rumah, komponen penyebar panas	Keseimbangan konduktivitas dan densitas rendah yang berguna
Peralatan Konsumen	Peralatan masak dan komponen kabinet	Kemampuan bentuk, kemampuan las, dan ketahanan korosi

4043 banyak digunakan sebagai kawat dan batang las, bukan sebagai paduan struktural utama; perannya dalam rakitan sering kali untuk memungkinkan sambungan fusi yang andal dan menyediakan logam las yang duktile yang tahan terhadap siklus termal. Kombinasi fluiditas, sensitivitas retak panas rendah, dan ketahanan korosi yang wajar menjaga aplikabilitas luasnya di berbagai bagian struktural non-kritis dan bagian penutup.

Tips Pemilihan

Pilih 4043 ketika kompatibilitas pengelasan, fluiditas logam cair, dan ketahanan korosi menjadi prioritas lebih tinggi daripada kekuatan puncak. Ini adalah pengisi yang sangat baik untuk pengelasan aluminium tujuan umum dan untuk komponen yang membutuhkan kemampuan bentuk dan deposit las yang duktile.

Dibandingkan aluminium murni komersial (misal 1100), 4043 menukar sedikit konduktivitas listrik dan kemampuan bentuk demi peningkatan kekuatan dan fluiditas kolam las yang jauh lebih baik. Dibandingkan paduan yang dikeraskan kerja seperti 3003 atau 5052, 4043 pada umumnya menawarkan kekuatan serupa atau sedikit lebih rendah tetapi kemampuan las yang lebih baik dan kecenderungan retak panas lebih rendah; performa korosi sebanding atau sedikit lebih baik tergantung lingkungan. Dibandingkan paduan heat-treatable seperti 6061/6063, 4043 dipilih saat kekuatan puncak tidak diperlukan tetapi kemampuan las, kompatibilitas filler, dan risiko retak yang berkurang menjadi perhatian utama.

Dalam pertimbangan pengadaan dan desain, perhitungkan ketersediaan bentuk filler, keuntungan biaya untuk operasi pengelasan, dan apakah kebutuhan mekanik pasca-las memerlukan alternatif kekuatan lebih tinggi atau desain sambungan yang direkayasa.

Ringkasan Penutup

4043 tetap relevan dalam rekayasa modern karena memberikan logam las dengan prediktabilitas retak rendah, ketahanan korosi baik dan perilaku mekanik memadai untuk berbagai aplikasi struktural dan penutup non-kritis, menjadikannya paduan pokok untuk pengelasan, fabrikasi, dan komponen aluminium tujuan umum.