Aluminium A6063: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Gambaran Umum Komprehensif
A6063 adalah anggota dari seri paduan aluminium 6xxx, keluarga Al-Mg-Si yang diperkuat terutama melalui pengerasan presipitasi. Unsur paduan utamanya adalah silikon dan magnesium, yang bereaksi membentuk presipitat Mg2Si selama perlakuan panas; tambahan jejak besi, tembaga, krom, seng, dan titanium dikontrol untuk menyeimbangkan kekuatan, kemampuan ekstrusi, dan hasil permukaan.
A6063 adalah paduan yang dapat diberi perlakuan panas (precipitation/age hardenable) dan bukan paduan kerja keras murni, sehingga mencapai kekuatan lebih tinggi melalui perlakuan larutan dan penuaan buatan atau alami. Ciri khasnya meliputi kekuatan tarik dan luluh sedang hingga baik, kemampuan ekstrusi dan hasil permukaan yang sangat baik, ketahanan korosi yang baik dalam banyak atmosfer, serta karakteristik anodizing yang sangat baik.
Industri yang sering menggunakan A6063 mencakup ekstrusi arsitektural/struktural (bingkai jendela, dinding tirai), konstruksi bangunan, komponen otomotif non-struktural, dan aplikasi listrik/termal tertentu yang membutuhkan hasil permukaan baik dan kekuatan moderat. Engineer memilih A6063 dibanding paduan lain saat kebutuhan seimbang antara kemampuan ekstrusi, tampilan anodizing, ketahanan korosi, dan biaya lebih diutamakan dibandingkan kekuatan puncak maksimal.
Varian Temper
| Temper | Tingkat Kekuatan | Elongasi | Kemampuan Bentuk | Kemampuan Las | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Rendah | Tinggi (12–18%) | Sangat Baik | Sangat Baik | Sepenuhnya diangin-anginkan, kemampuan bentuk dan keuletan terbaik |
| H14 | Rendah-Sedang | Sedang | Sangat Baik | Sangat Baik | Pengerasan regangan ringan, digunakan untuk ekstrusi yang membutuhkan kekuatan moderat |
| T4 | Sedang | Sedang-Tinggi | Baik | Baik | Perlakuan larutan panas dan penuaan alami, kemampuan bentuk baik dengan kekuatan tertentu |
| T5 | Sedang-Tinggi | Sedang | Baik | Baik | Didinginkan dari pengerjaan panas dan penuaan buatan, umum untuk ekstrusi |
| T6 | Tinggi | Sedang-Rendah (8–14%) | Cukup | Baik | Perlakuan larutan panas dan penuaan buatan hingga hampir mencapai kekuatan puncak |
| T651 | Tinggi | Sedang-Rendah | Cukup | Baik | T6 dengan penghilang tegangan melalui peregangan terkontrol, umum untuk ekstrusi struktural |
Pemilihan temper mengubah keseimbangan keuletan, kekuatan luluh dan tarik; temper O dan H mendukung operasi pembentukan dan bending sementara T5/T6 memberikan kekuatan statis lebih tinggi untuk layanan. T6 dan T651 banyak digunakan saat stabilitas dimensi dan kekuatan luluh tinggi diperlukan, tetapi mengorbankan kelenturan dan meningkatkan springback dibandingkan temper annealed.
Komposisi Kimia
| Unsur | Rentang % | Catatan |
|---|---|---|
| Si | 0.2–0.6 | Konstituen penguat utama bersama Mg untuk membentuk presipitat Mg2Si |
| Fe | ≤0.35 | Impuritas; Fe tinggi mengurangi kemampuan ekstrusi dan hasil permukaan |
| Mn | ≤0.10 | Kecil, dapat meningkatkan kekuatan sedikit |
| Mg | 0.45–0.9 | Pasangan Si dalam presipitasi Mg2Si; mengontrol kemampuan kekuatan puncak |
| Cu | ≤0.1 | Jumlah kecil dapat menaikkan kekuatan tapi mungkin mengurangi ketahanan korosi |
| Zn | ≤0.1 | Direndahkan untuk menghindari kerentanan terhadap korosi galvanik |
| Cr | ≤0.05 | Mengontrol struktur butir dan kadang meningkatkan ketangguhan |
| Ti | ≤0.1 | Penghalus butir; digunakan pada kadar yang dikontrol untuk memperbaiki mikrostruktur |
| Lainnya | ≤0.15 total | Setiap ≤0.05 biasanya; sisanya Al |
Rasio Si-Mg dan kandungan Mg mutlak menentukan kinetika presipitasi dan kekuatan yang dapat dicapai setelah penuaan. Kandungan rendah Fe, Cu dan Zn yang dikontrol mempertahankan hasil permukaan dan konsistensi anodizing sementara Ti dan Cr dipakai dalam jumlah kecil untuk menghaluskan butiran dan mengurangi hot shortness saat pemrosesan.
Sifat Mekanik
A6063 menunjukkan profil kekuatan tarik-luluh yang sangat tergantung pada temper dan ketebalan penampang; ekstrusi dinding tipis pada kondisi T6 dapat mencapai kekuatan yang berguna sambil mempertahankan hasil permukaan yang baik. Kekuatan luluh pada kondisi annealed relatif rendah, memungkinkan deformasi plastik besar untuk pembentukan, dan setelah perlakuan larutan plus penuaan buatan presipitat Mg2Si memberikan kekuatan luluh dan tarik jauh lebih tinggi. Elongasi dan keuletan menurun seiring bertambahnya kekuatan; T6 memberikan kekuatan lebih tinggi tapi elongasi lebih rendah dan springback lebih besar saat pembentukan.
Kekerasan mengikuti kondisi penuaan dengan paduan annealed menunjukkan nilai Brinell/Knoop rendah dan material T6 berada pada rentang kekerasan sedang; ini mempengaruhi keausan dan respon machining. Performa kelelahan cukup untuk aplikasi siklik non-kritis namun sensitif terhadap kondisi permukaan, cacat ekstrusi, dan pelunakan akibat pengelasan di zona terpengaruh panas. Ketebalan penampang memengaruhi respons quench dan kekuatan yang dicapai: penampang tebal mendingin lebih lambat setelah perlakuan larutan sehingga mungkin tidak mencapai kekerasan puncak penuh tanpa penuaan diperpanjang atau pemrosesan dimodifikasi.
| Sifat | O/Annealed | Temper Utama (misal T6/T651) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | ~110–155 MPa | ~160–230 MPa | Rentang luas tergantung ukuran penampang, temper, dan jadwal penuaan |
| Kekuatan Luluh | ~60–95 MPa | ~120–180 MPa | Laporan umum T6/T651 di kisaran 120–160 MPa untuk ekstrusi tipikal |
| Elongasi | ~12–18% | ~8–14% | Elongasi menurun seiring temper makin tinggi dan penampang makin tebal |
| Kekerasan (HB) | ~35–50 HB | ~60–75 HB | Perkiraan Brinell; tergantung penuaan dan mikrostruktur |
Sifat Fisik
| Sifat | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Massa Jenis | 2.70 g/cm³ | Tipikal untuk paduan Al-Mg-Si yang memberikan rasio kekuatan-terhadap-berat baik |
| Rentang Leleh | ~582–652 °C | Pendekatan paduan menurunkan dan memperlebar rentang leleh dibandingkan aluminium murni |
| Konduktivitas Termal | ~160 W/m·K | Konduksi termal baik; sedikit lebih rendah dari aluminium murni dan seri 1xxx |
| Konduktivitas Listrik | ~30–36 %IACS | Konduktivitas listrik sedang, lebih rendah dari aluminium komersial murni |
| Kalor Jenis | ~900 J/kg·K | Nilai paduan aluminium tipikal yang digunakan dalam perhitungan termal |
| Koefisien Ekspansi Termal | ~23–24 µm/m·K | Koefisien sedang; penting untuk stabilitas dimensi dalam siklus termal |
Konduktivitas termal dan listrik A6063 membuatnya dapat diterima untuk beberapa penggunaan manajemen termal, tetapi tidak sebaik paduan seri 1xxx. Koefisien ekspansi termal yang relatif tinggi memerlukan perhatian khusus dalam perakitan yang menggabungkan material berbeda selama siklus termal atau saat toleransi dimensi ketat dibutuhkan.
Bentuk Produk
| Bentuk | Ketebalan/Ukuran Tipikal | Perilaku Kekuatan | Temper Umum | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Lembar | 0.5–6.0 mm | Sedang; tergantung pemasok | O, Hxx, T4, T5 | Digunakan untuk panel ringan dan komponen bentukan |
| Plat | >6.0 mm | Peak achievable cenderung turun karena keterbatasan quench | O, T4, T6 (terbatas) | Penampang tebal mungkin tidak mencapai properti T6 penuh tanpa pemrosesan khusus |
| Ekstrusi | Dinding tipis hingga profil besar | Dirancang untuk sifat seragam pada penampang melintang | T5, T6, T651 | A6063 dioptimalkan untuk ekstrusi—hasil permukaan dan kontrol dimensi sangat baik untuk anodizing |
| Tabung | Beragam diameter/ketebalan dinding | Kekuatan bervariasi dengan ketebalan dinding dan temper | O, T4, T5 | Umum untuk aplikasi arsitektural dan struktural |
| Batang/As | Dari diameter kecil sampai besar | Machinability baik pada O/T4 | O, T6 | Digunakan untuk komponen machining dan bagian fabrikasi |
Ekstrusi adalah rute manufaktur dominan untuk A6063; kimia paduan dan proses termomekanik disetel untuk memberikan aliran halus, pengisian die yang baik, serta tampilan permukaan unggul untuk anodizing. Lembar dan plat digunakan saat stok datar diperlukan, namun perhatian harus diberikan pada penuaan yang dipengaruhi ketebalan dan sensitivitas quench saat menargetkan temper tinggi.
Setara Grade
| Standar | Grade | Wilayah | Catatan |
|---|---|---|---|
| AA | A6063 | USA | Tanda ASTM/AA yang umum digunakan di Amerika Utara |
| EN AW | 6063 | Europe | EN AW-6063 sering ditentukan dengan akhiran temper tambahan |
| JIS | A6063 | Japan | JIS mengakui komposisi Al-Mg-Si serupa dengan standar proses lokal |
| GB/T | 6063 | China | Setara GB/T 6063 biasanya digunakan dalam spesifikasi Cina |
Walaupun nomor katalog tampak konsisten di seluruh wilayah, spesifikasi dapat berbeda dalam batas kandungan impuritas yang diizinkan, persyaratan pengujian sifat mekanik, dan definisi temper standar. Engineer harus meninjau standar nasional yang relevan dan sertifikat pabrik pemasok untuk detail batas kimia, pengujian mekanik, dan kontrol proses sebelum melakukan spesifikasi.
Ketahanan Korosi
A6063 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik di lingkungan perkotaan dan pedesaan karena pembentukan lapisan oksida aluminium yang stabil serta kandungan paduan yang moderat. Kandungan tembaga dan besi yang relatif rendah membantu mempertahankan ketahanan korosi, dan alloy ini sangat baik untuk anodizing yang menghasilkan lapisan oksida protektif dan dekoratif yang tahan lama, yang berguna dalam aplikasi arsitektur.
Di lingkungan laut, alloy ini cukup dapat diterima untuk berbagai penggunaan, tetapi atmosfer kaya klorida mempercepat korosi lokal dan pitting, terutama jika lapisan anodized rusak. Saat digunakan di lingkungan laut atau paparan klorida agresif, engineer biasanya menentukan pelapis pelindung, anoda korban, atau memilih alloy alternatif dengan kandungan magnesium lebih tinggi atau kimia anti-korosi tambahan.
Risiko retak korosi tegangan (SCC) untuk alloy 6xxx umumnya rendah pada suhu ambient tetapi dapat meningkat di bawah beban tarik terus-menerus, kelembaban tinggi, dan kondisi temper tertentu; temper T6 mungkin lebih rentan dibanding temper annealed penuh. Interaksi galvanik harus dikelola—A6063 bersifat anodic terhadap banyak baja tahan karat tetapi katodik terhadap magnesium; isolasi yang tepat, pemilihan pengikat, dan pelapis dapat mengurangi korosi galvanik pada perakitan logam campuran.
Sifat Fabrikasi
Kemudahan Pengelasan
A6063 mudah dilas dengan proses fusi umum seperti TIG dan MIG dengan perilaku yang dapat diprediksi, meskipun penurunan kekerasan pada zona terpengaruh panas (heat-affected zone) di temper tua diharapkan. Pengisi yang umum digunakan termasuk ER4043 (Al-Si) untuk meningkatkan fluiditas dan penampilan, atau ER5356 (Al-Mg) saat dibutuhkan kekuatan pasca las dan ketahanan korosi lebih tinggi; pilihan tergantung pada sifat pasca las yang dibutuhkan dan pertimbangan anodizing. Kerentanan terhadap retak panas relatif rendah, namun desain sambungan las, kebersihan, dan perlakuan panas pra/pasca mempengaruhi tingkat cacat dan tegangan sisa.
Kemudahan Mesin
Kemudahan mesin A6063 sedang—lebih baik dibanding banyak alloy 5xxx tapi tidak semudah alloy khusus seperti 2011. Peralatan karbida dan setup kaku dengan pelumas yang sesuai memberikan umur alat terbaik; parameter mesin tipikal sesuai dengan praktik aluminium standar (putaran tinggi, kecepatan maju sedang, evakuasi serbuk agresif). Permukaan akhir dan kontrol burr sering sangat baik karena duktisitas alloy, tapi temper dan perlakuan panas sebelumnya mempengaruhi morfologi serpihan dan keausan alat.
Kemampuan Bentuk
A6063 menunjukkan kemampuan bentuk dingin yang sangat baik dalam temper lunak (O, Hxx, T4) dan dapat dibengkokkan, digulung, serta ditarik dengan radius kecil jika dikelola dengan tepat. Saat temper meningkat (T5, T6), springback bertambah dan radius minimum bengkok membesar; strategi umum adalah menggunakan temper T4 atau O untuk pembentukan lalu aging pasca pembentukan. Ekstrusi dengan geometri dinding tipis dan kompleks adalah kekuatan alloy ini, dan desain die serta pelumasan mengoptimalkan kemampuan bentuk dan permukaan akhir.
Perilaku Perlakuan Panas
A6063 dapat diperlakukan panas dengan proses pengerasan larutan (solutionizing), pendinginan cepat (quenching), dan aging untuk menghasilkan kondisi pengerasan dengan fase presipitasi; fase penguatan utama adalah Mg2Si. Perlakuan solusi biasanya dilakukan pada suhu sekitar 520–545 °C untuk melarutkan fase larut, diikuti dengan quench cepat agar larutan padat jenuh dapat dipertahankan; laju quench dan ketebalan penampang sangat memengaruhi sifat akhir. Rezim aging buatan bervariasi: aging tipe T5 (didinginkan dari pengerjaan panas lalu di-aging) biasanya menggunakan suhu ~150–200 °C selama beberapa jam, sedangkan T6 (dilakukan perlakuan solusi lalu aging buatan) menggunakan suhu serupa tapi setelah perlakuan solusi untuk mencapai kekuatan lebih tinggi.
Transisi temper merupakan alat praktis: komponen dapat diekstrusi dalam kondisi termal stabilisasi, dibentuk dalam temper T4 atau O untuk memaksimalkan duktisitas, lalu di-aging buatan untuk mencapai kekuatan kerja yang dibutuhkan. Overaging menurunkan kekuatan tetapi dapat meningkatkan ketangguhan dan ketahanan retak korosi, sehingga jadwal aging dipilih untuk menyeimbangkan sifat mekanik, stabilitas dimensi, dan performa korosi. Perhatian khusus diperlukan untuk penampang tebal di mana sensitivitas quench dapat mencegah pengerasan penuh; dalam kasus seperti ini aging modifikasi atau penyesuaian desain dapat mengurangi gradien sifat.
Kinerja Suhu Tinggi
A6063 mempertahankan sifat mekanik yang wajar hingga suhu tinggi sedang, namun terjadi pengurangan signifikan pada kekuatan luluh dan tarik di atas kira-kira 150–175 °C. Paparan berkepanjangan pada suhu di atas rentang aging dapat memperbesar presipitat penguat, menyebabkan pelunakan dan kehilangan stabilitas dimensi; desainer harus menghindari penggunaan berkelanjutan pada suhu yang mendekati atau melebihi suhu aging buatan. Oksidasi relatif minor dibandingkan alloy ferrous, tetapi paparan suhu tinggi tanpa pelapis pelindung dapat merusak permukaan dan lapisan anodized.
Zona terpengaruh panas di sekitar las dapat mengalami pelunakan akibat overaging atau pelarutan presipitat, yang mengurangi kekuatan lokal; perlakuan panas pasca las atau penyesuaian desain kadang dibutuhkan untuk aplikasi kritis. Siklus termal dapat memperparah kelelahan dan perubahan dimensi pada perakitan yang tertekan atau terbatas, sehingga mengantisipasi ekspansi termal dan kemungkinan creep pada suhu tinggi jangka panjang penting untuk performa yang andal.
Aplikasi
| Industri | Contoh Komponen | Alasan Penggunaan A6063 |
|---|---|---|
| Arsitektur/Konstruksi | Rangka jendela, ekstrusi curtain wall | Ekstrudabilitas sangat baik, hasil anodizing, dan kekuatan cukup |
| Otomotif | Trim, roof rails, rel non-struktural | Permukaan akhir baik, ketahanan korosi, dan ekstrusi efektif biaya |
| Kelautan | Tiang, pegangan tangan, trim | Ketahanan korosi dan anodizing untuk penampilan |
| Elektronik | Enclosure, heat sink performa sedang | Konduktivitas termal dan kemudahan mesin dengan hasil baik |
| Perabot & Fittings | Housing lampu, sistem display | Biaya, kemampuan bentuk, dan kemampuan finishing permukaan |
A6063 sangat dominan digunakan saat profil ekstrusi kompleks dengan kontrol dimensi ketat dan finishing permukaan berkualitas tinggi dibutuhkan. Kombinasi ekstrudabilitas, kekuatan wajar, dan respons anodizing membuatnya populer untuk komponen arsitektural yang tampak dan bagian fabricated yang sensitif biaya.
Wawasan Pemilihan
A6063 dipilih ketika prioritas utama adalah ekstrusi berkualitas tinggi, penampilan permukaan anodizing sangat baik, dan kekuatan sedang. Pilih A6063 dibanding alloy seri 1xxx yang lebih lunak (misalnya 1100) saat diperlukan kekuatan lebih baik namun duktisitas dan konduktivitas tetap diinginkan; Anda menukar sebagian konduktivitas listrik/termal untuk kenaikan kekuatan yang signifikan.
Dibanding alloy kerja keras seperti 3003 atau 5052, A6063 menawarkan kekuatan lebih tinggi setelah perlakuan panas dan hasil anodizing lebih baik, sementara alloy 3xxx/5xxx mempertahankan duktisitas lebih baik dan kadang ketahanan korosi superior di lingkungan laut yang sangat agresif. Dibanding 6061, A6063 biasanya memberikan ekstrudabilitas lebih baik, permukaan lebih halus, dan penampilan anodizing lebih atraktif, dengan harga kekuatan puncak yang lebih rendah; sehingga A6063 dipilih untuk ekstrusi arsitektural rumit sedangkan 6061 dipilih untuk bagian struktural kekuatan lebih tinggi atau beban berat.
Pilih A6063 ketika desain mengutamakan ekstrusi profil ketat, finishing dekoratif, beban sedang, dan kemudahan manufaktur; hindari jika prioritas utama adalah kekuatan tertinggi atau konduktivitas listrik maksimum. Selalu konfirmasi temper, ketebalan penampang, dan rencana pascaproses dengan pemasok untuk memastikan produk yang diterima sesuai dengan maksud desain.
Ringkasan Akhir
A6063 tetap menjadi alloy aluminium serbaguna untuk rekayasa modern karena secara unik menyeimbangkan ekstrudabilitas, kemampuan anodizing, ketahanan korosi, dan kekuatan sedang dalam paket yang ekonomis. Adopsi luasnya dalam komponen arsitektural dan fabricated didorong oleh perilaku proses yang dapat diprediksi serta kemampuan mengatur sifat melalui temper dan aging untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang beragam.