Aluminium A1070: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Ikhtisar Komprehensif
A1070 adalah aluminium murni komersial dalam seri 1xxx, yang ditandai dengan kandungan aluminium biasanya minimal 99,7% dan termasuk di antara paduan Al industri dengan tingkat kemurnian tertinggi. Penamaan seri 1xxx menunjukkan sedikitnya paduan sengaja; unsur residual tipikal meliputi sejumlah kecil Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, dan Ti yang hadir sebagai impuritas terkendali, bukan sebagai tambahan paduan penguat.
Pengerasan pada A1070 dicapai hampir secara eksklusif melalui pengerasan kerja (strain hardening) dan pengendalian struktur butir tanpa perlakuan panas presipitasi. Sifat utama meliputi konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik, ketahanan korosi superior di banyak lingkungan, kemampuan bentuk yang luar biasa dalam kondisi anil, dan kemampuan las yang baik; kekuatan tarik rendah dibandingkan seri paduan namun keuletan dan konduktivitas termasuk yang tertinggi untuk produk aluminium struktural.
Industri tipikal untuk A1070 meliputi konduktor listrik, pelapis peralatan proses kimia, komponen arsitektural, dan komponen pembentukan intensif untuk barang konsumsi dan industri. Insinyur memilih A1070 ketika konduktivitas tinggi, kualitas permukaan yang excellent, dan formabilitas maksimum dengan ketahanan korosi yang baik lebih diprioritaskan daripada kekuatan mekanik puncak.
A1070 dipilih di atas paduan lain ketika sifat yang didorong oleh kemurnian dibutuhkan, seperti dalam aplikasi kontak listrik atau kimia, atau di mana pembentukan dingin yang kompleks diperlukan tanpa risiko pengerasan rapuh akibat tambahan paduan. Material ini juga diutamakan dalam aplikasi yang memanfaatkan kompatibilitasnya dengan pelapisan, anodizing, dan proses penyambungan di mana perilaku yang konsisten dan dapat diprediksi sangat penting.
Varian Temper
| Temper | Tingkat Kekuatan | Elongasi | Formabilitas | Kemampuan Las | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Rendah | Tinggi (30–45%) | Excellent | Excellent | Sepenuhnya dianil, keuletan dan konduktivitas maksimum |
| H12 | Rendah–Sedang | Sedang (20–30%) | Sangat Baik | Excellent | Seperempat keras akibat pengerasan kerja terbatas |
| H14 | Sedang | Sedang (15–25%) | Baik | Excellent | Temper setengah keras tipikal untuk pembentukan lembaran |
| H16 | Sedang–Tinggi | Lebih Rendah (10–20%) | Cukup | Excellent | Tiga perempat keras, digunakan saat diperlukan springback |
| H18 | Tinggi | Rendah (5–12%) | Terbatas | Excellent | Sepenuhnya keras oleh pengerjaan dingin ekstensif, keuletan berkurang |
| H111 | Rendah–Sedang | Sedang (20–30%) | Sangat Baik | Excellent | Agak pengerasan kerja dengan penuaan alami yang diizinkan |
Pemilihan temper sangat memengaruhi keseimbangan antara kekuatan dan keuletan pada A1070; temper O yang dianil menawarkan formabilitas terbaik dan konduktivitas listrik/termal tertinggi, sementara temper H menukar keuletan untuk peningkatan kekuatan lewat pengerjaan dingin. Pengerasan kerja meningkatkan kekuatan luluh dan tarik tapi mengurangi elongasi dan formabilitas; pilihan temper harus disesuaikan dengan proses pembentukan dan tuntutan mekanik akhir penggunaan.
Komposisi Kimia
| Unsur | Rentang % | Catatan |
|---|---|---|
| Si | ≤ 0.25 | Impuritas; kelebihan dapat mengurangi konduktivitas dan meningkatkan inklusi cetak/gulung |
| Fe | ≤ 0.40 | Impuritas umum; membentuk intermetalik yang memengaruhi kekuatan dan hasil permukaan |
| Mn | ≤ 0.03 | Minim; bukan elemen paduan sengaja dalam paduan 1xxx |
| Mg | ≤ 0.03 | Impuritas terkendali; tingkat lebih tinggi akan mengeluarkan paduan dari seri 1xxx |
| Cu | ≤ 0.05 | Minor, mengurangi ketahanan korosi pada konsentrasi lebih tinggi |
| Zn | ≤ 0.03 | Minor, umumnya tidak sengaja |
| Cr | ≤ 0.03 | Jejak; dapat memengaruhi struktur butir jika jumlahnya lebih besar |
| Ti | ≤ 0.02 | Pemurni butir dalam jumlah kecil jika sengaja ditambahkan |
| Lainnya (per unsur) | ≤ 0.05; total ≤ 0.15 | Residual lain termasuk Ni, Pb, Bi; dijaga rendah untuk mempertahankan konduktivitas dan keuletan |
Komposisi aluminium hampir murni pada A1070 adalah sengaja: kandungan paduan minim mempertahankan konduktivitas listrik dan termal yang tinggi serta menghasilkan ketahanan korosi umum yang sangat baik karena lapisan oksida yang seragam dan melekat. Impuritas jejak (Fe, Si) menghasilkan partikel intermetalik diskrit yang sedikit meningkatkan kekuatan tapi dapat memengaruhi hasil permukaan, formabilitas, dan konduktivitas jika hadir dalam jumlah lebih tinggi.
Sifat Mekanik
A1070 menunjukkan perilaku tarik aluminium lunak klasik: kondisi dianil memberikan kekuatan luluh dan tarik rendah dengan elongasi tinggi, sedangkan pengerjaan dingin (temper H) meningkatkan kekuatan luluh dan tarik dengan pengorbanan keuletan. Perilaku luluh bertahap, tidak tajam seperti pada aluminium sangat murni; insinyur harus menggunakan nilai yield offset 0,2% untuk desain dan memperhitungkan variabilitas akibat ketebalan dan riwayat pemrosesan.
Nilai kekerasan rendah pada temper O dan meningkat sebanding dengan pengerasan kerja. Kinerja lelah terbatas oleh kekuatan rendah dan kecenderungan tinggi terhadap retak yang dimulai di permukaan saat beban bolak-balik; namun keuletan paduan menunda inisiasi retak ketika bagian memiliki finishing baik dan bebas dari notch. Ketebalan dan kondisi permukaan sangat memengaruhi sifat mekanik, dengan ketebalan lebih tipis biasanya menunjukkan kekuatan terukur lebih tinggi setelah penggulungan dingin dan homogenitas material lebih baik.
| Sifat | Temper O/Anil | Temper Utama (misal H14) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | 65–95 MPa tipikal | 95–145 MPa tipikal | Nilai bergantung ketebalan dan tingkat pengerasan kerja |
| Kekuatan Luluh | 30–60 MPa tipikal | 60–120 MPa tipikal | Gunakan yield offset 0,2%; pengerjaan dingin meningkatkan yield lebih dari UTS secara proporsional |
| Elongasi | 30–45% tipikal | 15–25% tipikal | Elongasi menurun dengan peningkatan temper; ketebalan memengaruhi nilai |
| Kekerasan | 15–30 HB | 25–45 HB | Kekerasan mengikuti temper dan pengerjaan dingin; dapat diukur dengan Brinell atau Vickers |
Sifat Fisik
| Sifat | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Density | 2.70 g/cm³ | Tipikal untuk aluminium komersial, digunakan dalam perhitungan massa dan rasio kekuatan-terhadap-berat |
| Rentang Titik Leleh | 660–657 °C (solidus ≈ 660 °C) | Titik leleh sempit tipikal aluminium kemurnian tinggi |
| Konduktivitas Termal | ≈ 220–235 W/m·K (suhu kamar) | Termasuk tertinggi di paduan aluminium; sangat baik untuk pendinginan panas |
| Konduktivitas Listrik | ≈ 58–64 % IACS | Konduktivitas sangat tinggi, mendekati standar aluminium murni |
| Kalor Jenis | ≈ 900 J/kg·K | Berfaedah dalam perhitungan massa termal pada manajemen panas |
| Koefisien Ekspansi Termal | ≈ 23–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C) | Koefisien relatif tinggi dibanding baja; penting untuk desain sambungan rakitan |
Profil fisik A1070 membuatnya menarik untuk aplikasi yang mengutamakan perpindahan panas atau konduksi listrik. Insinyur harus mempertimbangkan koefisien ekspansi termal aluminium yang relatif tinggi ketika menyatukan komponen A1070 dengan material berbeda agar menghindari tegangan sambungan saat fluktuasi suhu terjadi.
Bentuk Produk
| Bentuk | Ketebalan/Ukuran Tipikal | Perilaku Kekuatan | Temper Umum | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Lembaran (Sheet) | 0.2–6.0 mm | Kekuatan meningkat dengan penggilingan dingin | O, H12, H14, H16 | Banyak digunakan untuk penarikan dalam dan produk hasil gulung |
| Plat | 6–25 mm | Tren serupa; plat lebih tebal kurang pengerjaan dingin | O, H111 | Jarang digunakan karena fokus paduan pada aplikasi ketebalan tipis |
| Ekstrusi | hingga penampang besar | Properti ekstrusi bergantung pendinginan dan pengerjaan selanjutnya | O, H14 | Terbatas dibanding paduan 6xxx tapi digunakan saat kemurnian diperlukan |
| Tabung (Tube) | Berbagai diameter/dinding | Sifat mekanik mirip lembaran dengan tingkat pengerjaan sebanding | O, H14, H16 | Baik untuk tabung las dan tarik untuk penggunaan kimia dan arsitektur |
| Batang/Rod | Ø 2–200 mm | Ketangguhan dan kekuatan bervariasi sesuai temper | O, H14 | Rod digunakan dalam pembuatan konduktor dan bagian fabrikasi |
Rute pemrosesan (penggilingan vs ekstrusi vs penarikan) memengaruhi struktur butir akhir dan anisotropi mekanik pada A1070. Lembaran ketebalan tipis paling diuntungkan dari kemampuan bentuk paduan untuk penarikan dalam dan stamping kompleks, sementara ekstrusi dipilih ketika kemurnian penampang dan hasil permukaan menjadi prioritas.
Grade Setara
| Standar | Grade | Wilayah | Catatan |
|---|---|---|---|
| AA | A1070 | USA | Penamaan asli Aluminum Association untuk paduan 1070 dengan kemurnian tinggi |
| EN AW | AW-1070 | Europe | Penamaan EN hampir sama; standar Eropa mungkin menetapkan batas impuritas sedikit berbeda |
| JIS | A1070 | Japan | Standar Jepang umumnya setara dengan toleransi spesifikasi lokal |
| GB/T | 1070 | China | Standar Cina setara dalam klasifikasi; periksa tabel lokal untuk batas komposisi tepat |
Label grade setara antar standar dimaksudkan untuk mewakili perilaku keluarga 1xxx dengan kemurnian tinggi yang sama, tetapi praktik pabrik plat dan toleransi impuritas yang diperbolehkan dapat bervariasi antar standar. Saat menentukan setara lintas-standar, tinjau batas kimia dan mekanik aktual dalam spesifikasi acuan untuk memastikan kesesuaian properti kritis seperti konduktivitas atau kualitas permukaan.
Ketahanan Korosi
A1070 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang sangat baik karena terbentuknya lapisan oksida aluminium yang stabil dan cepat yang mempassivasi permukaan. Dalam atmosfer pedesaan dan industri, paduan ini bekerja sangat baik dan sering mengungguli seri paduan lain yang impuritas atau partikel fasa kedua dapat menyebabkan korosi lokal.
Dalam lingkungan laut, A1070 memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi seragam namun dapat rentan terhadap korosi titik dan korosi celah pada lingkungan klorida terkonsentrasi jika terdapat deposit permukaan dan kekurangan oksigen. Retak akibat korosi tegangan jarang terjadi pada aluminium sangat murni dibandingkan beberapa paduan yang dapat diperlakukan panas; namun, komponen yang mengalami tegangan tarik di lingkungan klorida korosif tetap harus dirancang dengan konservatif dan diuji.
Interaksi galvanis harus dipertimbangkan karena A1070 bersifat anodis relatif terhadap banyak logam umum (baja tahan karat, tembaga, kuningan); paduan ini akan korosi secara preferensial ketika terhubung secara listrik dalam elektrolit kecuali diberi isolasi listrik. Dibandingkan dengan seri 5xxx (Al-Mg), A1070 sering menawarkan konduktivitas superior dan ketahanan korosi umum yang sebanding, sementara paduan 5xxx dapat lebih tahan terhadap korosi lokal di air laut jika dipadu dengan tepat.
Properti Fabrikasi
Kemudahan Pengelasan
A1070 mudah dilas dengan proses fusi umum seperti TIG dan MIG menggunakan pelindung yang sesuai dan permukaan bersih; pengelasan tidak menimbulkan masalah pengerasan signifikan karena paduan ini tidak dapat diperlakukan panas. Kawat pengisi yang direkomendasikan adalah yang sesuai atau sedikit memadu sendi (misalnya ER1100 untuk las jenis sama) atau kawat Al‑Mg untuk sambungan di lingkungan laut dimana ketahanan korosi lebih diutamakan; pemilihan harus mempertimbangkan kompatibilitas galvanis dan kondisi layanan sambungan. Risiko retak panas umumnya rendah namun tergantung pada desain sambungan, kebersihan dan impuritas sisa; zona pangaruh panas (HAZ) pengelasan tidak menunjukkan pelemahan seperti pada paduan pengerasan presipitasi karena A1070 hanya menguat melalui kerja dingin.
Kemudahan Pemesinan
Kemudahan pemesinan A1070 sedang namun sering lebih rendah daripada beberapa grade paduan tempa lainnya karena kelembutannya dan kecenderungan membentuk serpihan yang melekat jika kondisi peralatan buruk. Peralatan carbide dengan sudut positif dan penghancur serpihan yang baik, kecepatan makan tinggi serta pelumasan/pendingin efektif memperbaiki hasil permukaan dan umur alat. Hasil permukaan dan kontrol dimensi biasanya baik dengan sistem peralatan yang tepat, namun perlu diperhitungkan pegas balik dan pembentukan burr dalam perencanaan proses.
Kemudahan Pembentukan
Kemudahan pembentukan dalam kondisi annealed O temper sangat baik: A1070 unggul untuk proses deep drawing, spinning dan bending dengan radius lengkung kecil dibandingkan banyak grade paduan. Radius lengkung bisa sangat kecil dalam O temper (kadang kurang dari 1× ketebalan untuk deformasi ringan) tetapi meningkat pada H-temper karena pengerasan regangan mengurangi duktilitas. Untuk urutan pembentukan kompleks, mulai dari O temper atau lakukan anneal antara tahap untuk menghindari retak dan mempertahankan toleransi ketat.
Perilaku Perlakuan Panas
A1070 bukan paduan yang dapat diperlakukan panas; paduan ini tidak merespon perlakuan larutan dan penuaan buatan untuk membentuk presipitat penguat. Upaya “penuaan” paduan 1xxx tidak menghasilkan peningkatan kekerasan dan kekuatan signifikan seperti yang terlihat pada paduan 2xxx–7xxx, sehingga pemrosesan termal terutama digunakan untuk annealing dan relaksasi tegangan.
Pengerasan kerja melalui deformasi dingin adalah metode utama untuk meningkatkan kekuatan, dan efek ini dapat dibatalkan atau dikurangi dengan annealing. Annealing penuh biasanya dilakukan pada suhu 350–415 °C untuk mengembalikan duktilitas dan konduktivitas, diikuti dengan pendinginan lambat untuk menghindari gradien termal dan distorsi akibatnya.
Performa Suhu Tinggi
A1070 kehilangan kekuatan mekanik dengan cepat saat suhu meningkat di atas ambient; meskipun masih mempertahankan kemampuan menahan beban sampai beberapa ratus derajat Celsius, batas desain praktis untuk kekakuan dan kekuatan struktural biasanya ditetapkan di bawah 100–150 °C untuk layanan kontinu. Oksidasi pada suhu tinggi menghasilkan skala oksida yang lebih tebal yang umumnya tetap melindungi, tetapi pengelupasan dan pelunakan dapat membatasi kecocokan untuk layanan suhu tinggi jangka panjang.
Zona las dan daerah terpengaruh panas tidak mengalami pelunakan terkait penuaan tetapi akan menunjukkan penurunan kekuatan luluh dibandingkan material induk yang dikeraskan dingin jika kekuatan komponen mengandalkan pengerasan regangan. Untuk paparan suhu tinggi intermiten, desainer harus menilai creep dan penurunan modulus untuk performa jangka panjang.
Aplikasi
| Industri | Contoh Komponen | Alasan Penggunaan A1070 |
|---|---|---|
| Elektrikal | Bus bar, konduktor, foil | Konduktivitas listrik tinggi dan kemudahan pembentukan |
| Pengolahan kimia | Lapisan pelindung, tangki, fitting | Kemurnian dan ketahanan korosi terhadap banyak bahan kimia |
| Arsitektur | Cladding dekoratif, façade | Kualitas permukaan, kemudahan pembentukan, ketahanan korosi |
| Barang konsumen | Peralatan memasak, komponen peralatan memasak | Konduktivitas termal dan penampilan permukaan |
| Elektronika | Penyebar panas, pelindung EMI | Konduktivitas termal/listrik tinggi dan ringan |
A1070 disukai ketika kombinasi kemurnian, konduktivitas, dan kemudahan pembentukan memungkinkan fabrikasi bentuk kompleks yang andal dan biaya rendah. Kemampuan paduan menerima perlakuan permukaan seperti anodizing serta respons konsisten dalam operasi pembentukan dan penyambungan menjadikannya pilihan praktis di berbagai sektor.
Wawasan Pemilihan
A1070 adalah pilihan unggul ketika konduktivitas listrik atau termal dan kemudahan pembentukan maksimum lebih penting daripada kekuatan mekanik tertinggi; pilih untuk konduktor, elemen heat sink, dan komponen deep-drawn. Dibandingkan dengan grade aluminium murni komersial seperti 1100, A1070 umumnya menawarkan kemurnian minimum yang lebih tinggi dan konduktivitas yang sedikit lebih baik pada tingkat kemudahan pembentukan serupa, menukar peningkatan kekuatan yang sangat kecil demi sifat penghantar yang lebih baik.
Dibandingkan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, A1070 sering memberikan konduktivitas listrik lebih unggul dan kadang duktilitas lebih baik, sementara 3003/5052 menawarkan kekuatan as-worked lebih tinggi dan ketahanan korosi lokal tertentu lebih baik. Dibandingkan paduan struktural yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, A1070 dipilih saat kemudahan pembentukan, konduktivitas, performa korosi, dan biaya lebih rendah lebih diutamakan dibanding kebutuhan kekuatan puncak yang dapat dicapai paduan pengerasan presipitasi.
Dalam pengambilan keputusan, timbang prioritas konduktivitas, kemudahan pembentukan dan kualitas permukaan terhadap kebutuhan kekuatan dan ketersediaan; spesifikasikan O temper untuk pembentukan kompleks dan H-temper saat diperlukan peningkatan kekuatan akibat kerja dingin, serta konfirmasi batas standar untuk konduktivitas dan impuritas untuk layanan listrik atau kimia kritis.
Ringkasan Penutup
A1070 tetap relevan karena mengombinasikan kemurnian aluminium yang sangat tinggi dengan kemudahan pembentukan, konduktivitas termal dan listrik yang sangat baik, serta performa korosi yang konsisten, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang mengutamakan atribut tersebut dibanding kekuatan mekanik tinggi. Perilakunya yang dapat diprediksi dalam pembentukan, penyambungan, dan finishing permukaan menjaga posisinya sebagai material yang banyak digunakan di bidang kelistrikan, kimia, arsitektur, dan manajemen termal.