Aluminium EN AW-1100: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Gambaran Komprehensif
EN AW-1100 termasuk dalam seri 1xxx dari paduan aluminium tempa, yang merupakan aluminium murni secara komersial dengan kandungan aluminium minimum sekitar 99,0%. Ciri utamanya adalah kandungan paduan yang sangat rendah secara sengaja; unsur jejak seperti silikon dan besi hadir pada tingkat di bawah persen dan mengendalikan sifat-sifat terkait impuritas.
Peningkatan kekuatan pada EN AW-1100 hampir sepenuhnya dicapai melalui pengerasan kerja (strain hardening) daripada perlakuan panas, karena ini adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas. Akibatnya, kekuatan mekaniknya relatif sedang jika dibandingkan dengan paduan seri 2xxx, 6xxx, atau 7xxx, namun menawarkan keuletan yang sangat baik, konduktivitas listrik dan termal yang tinggi, ketahanan korosi superior, serta kemampuan pembentukan yang luar biasa.
Sifat utama termasuk ketahanan korosi yang sangat tinggi di lingkungan atmosfer dan banyak lingkungan kimia, kemampuan las yang sangat baik, serta formabilitas yang sangat baik dalam kondisi annealed; kekuatannya dapat ditingkatkan melalui pengerasan dingin hingga temper H untuk aplikasi spesifik. Industri khas yang menggunakan EN AW-1100 meliputi pengolahan kimia, peralatan makanan dan minuman, papan tanda dan nama, penukar panas, serta konduktor listrik di mana konduktivitas dan kemampuan bentuk lebih penting daripada kekuatan puncak.
Insinyur sering memilih EN AW-1100 saat diperlukan konduktivitas maksimum, hasil permukaan, atau ketahanan korosi, dan ketika radius tekukan ketat atau operasi deep drawing mensyaratkan bahan yang sangat ulet. Paduan ini juga disukai di mana kesederhanaan fabrikasi dan daur ulang penting, serta di mana sensitivitas biaya mengutamakan aluminium berpaduan rendah dibandingkan sistem paduan yang lebih kompleks.
Varian Temper
| Temper | Tingkat Kekuatan | Elongasi | Formabilitas | Kemampuan Las | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Rendah | Tinggi (30–50%) | Istimewa | Istimewa | Kondisi annealed penuh untuk keuletan maksimum |
| H12 | Rendah-sedang | Sedang (20–35%) | Sangat Baik | Istimewa | Pengerasan ringan; mempertahankan formabilitas baik |
| H14 | Sedang | Turun (10–30%) | Baik | Istimewa | Temper pengerasan dingin yang umum untuk peningkatan kekuatan |
| H16 | Sedang | Lebih rendah (5–20%) | Cukup sampai Baik | Istimewa | Pengerasan kerja lebih tinggi untuk bagian yang lebih kuat |
| H18 | Tinggi | Rendah (3–10%) | Terbatas | Istimewa | Pengerasan dingin berat, untuk kekuatan tertinggi tanpa perlakuan panas |
| H112 | Sedang | Beragam | Baik | Istimewa | Non-heat-treated, pengerasan kerja dikontrol oleh proses |
Pemilihan temper pada EN AW-1100 terutama merupakan keseimbangan antara keuletan dan kekuatan yang diperoleh melalui tahapan pengerasan dingin terkontrol. Temper annealed O memaksimalkan formabilitas dan hasil permukaan, sedangkan temper H secara progresif meningkatkan kekuatan tarik dan luluh dengan mengorbankan elongasi, tanpa perubahan kemampuan perlakuan panas metalurgi.
Komposisi Kimia
| Unsur | Rentang % | Catatan |
|---|---|---|
| Si | ≤ 0.95 | Impuritas; dikontrol untuk membatasi efek pada korosi dan kemampuan pengecoran |
| Fe | ≤ 0.95 | Impuritas umum yang sedikit mengurangi keuletan dan konduktivitas |
| Mn | ≤ 0.05 | Minimal, sedikit efek pengerasan dalam 1100 |
| Mg | ≤ 0.05 | Negligible; kadar rendah mencegah pengerasan presipitasi |
| Cu | ≤ 0.05 | Dipertahankan sangat rendah untuk menjaga ketahanan korosi |
| Zn | ≤ 0.10 | Jumlah kecil diterima; jumlah lebih besar mengurangi ketahanan korosi |
| Cr | ≤ 0.05 | Kontrol jejak untuk membatasi perubahan struktur butir |
| Ti | ≤ 0.03 | Possible grain refiner; terdapat dalam jumlah jejak |
| Lainnya | ≤ 0.15 total | Residue gabungan mencakup V, Ni, dsb.; aluminium membentuk sisanya (~99.0%) |
Kedekatan kemurnian EN AW-1100 berarti sifat fisik dan elektro-kimia didominasi oleh matriks aluminium daripada presipitat paduan. Unsur jejak dan residu terutama mempengaruhi konduktivitas listrik/termal, struktur butir, serta variasi kecil dalam perilaku mekanik; oleh karena itu, kontrol komposisi berfokus pada menjaga level impuritas rendah untuk mempertahankan sifat khas paduan ini.
Sifat Mekanik
Perilaku tarik pada EN AW-1100 ditandai oleh kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang rendah dalam kondisi annealed dengan elongasi seragam yang panjang. Kekuatan luluh rendah dan pengerasan kerja adalah cara utama untuk meningkatkan kekuatan; cold rolling dan drawing dapat secara signifikan meningkatkan sifat tarik namun mengurangi keuletan. Kekerasan berkorelasi langsung dengan temper, dengan nilai HB tetap rendah pada material annealed dan meningkat pada temper H; daya tahan lelah sedang dan sangat dipengaruhi oleh hasil permukaan dan pengerasan dingin.
Ketebalan mempengaruhi respons mekanik: ketebalan tipis dapat dicold-roll ke temper H lebih tinggi dengan sedikit kehilangan keuletan dibandingkan dengan bagian yang lebih tebal dimana distribusi regangan permukaan dan interior berbeda. Performa kelelahan sensitif terhadap cacat permukaan dan eksposur korosi galvanik; permukaan yang dipoles atau dianodisasi meningkatkan umur lelah. Perilaku retak tetap ulet dengan deformasi plastik signifikan sebelum kegagalan pada temper ulet, sementara kondisi pengerasan dingin berat menunjukkan ketangguhan berkurang.
| Sifat | O/Annealed | Temper Utama (misal, H14) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | ~65–95 MPa | ~95–140 MPa | Rentang luas tergantung ketebalan dan level pengerasan dingin tepat |
| Kekuatan Luluh | ~25–45 MPa | ~60–110 MPa | Kekuatan luluh meningkat dengan pengerasan strain; pengukuran sensitif pada orientasi spesimen |
| Elongasi | ~30–50% | ~10–30% | Elongasi menurun saat temper meningkat; ketebalan tipis sering mempertahankan elongasi lebih tinggi |
| Kekerasan | ~20–30 HB | ~35–60 HB | Kekerasan meningkat dengan pengerasan dingin; konversi Rockwell atau Vickers tipikal mungkin |
Sifat Fisik
| Sifat | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Kepadatan | 2.71 g/cm³ | Kepadatan khas untuk paduan aluminium hampir murni |
| Rentang Leleh | ~ 640–660 °C | Rentang solidus-liquidus mendekati titik leleh Al murni |
| Konduktivitas Termal | ~ 215–240 W/m·K (pada 25 °C) | Sangat tinggi; sangat baik untuk aplikasi perpindahan panas |
| Konduktivitas Listrik | ~ 58–62 % IACS | Konduktivitas listrik tinggi, cocok untuk konduktor dan busbar |
| Kalor Jenis | ~ 900 J/kg·K | Mirip aluminium murni; berguna untuk perhitungan massa termal |
| Koefisien Ekspansi Termal | ~ 23.6 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C) | Koefisien ekspansi khas aluminium untuk perancangan toleransi |
Set sifat fisik EN AW-1100 menekankan perpindahan panas dan muatan daripada kekuatan mekanik tinggi. Konduktivitas termal dan kalor jenis membuatnya ideal untuk plat penukar panas, cladding, dan radiator, sementara konduktivitas listrik mendukung busbar dan konduktor tegangan rendah. Desainer harus memperhitungkan ekspansi termal yang relatif tinggi dibandingkan baja saat mengintegrasikan komponen 1100 ke dalam rakitan bahan campuran.
Bentuk Produk
| Bentuk | Ketebalan/Ukuran Tipikal | Perilaku Kekuatan | Temper Umum | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Sheet | 0.1–6.0 mm | Ulet; mudah diproses dengan pengerasan dingin | O, H12, H14 | Sering digunakan untuk deep drawing, cladding, dan finishing dekoratif |
| Plat | >6.0 mm | Potensi pengerasan dingin lebih rendah; bagian tebal lebih sulit dibentuk | O, H112 | Digunakan untuk tangki kimia dan panel struktural yang memerlukan konduktivitas |
| Ekstrusi | Profil hingga penampang besar | Dapat mengalami pengerasan selama ekstrusi untuk temper H | O, H112 | Paduan sederhana memungkinkan ekstrusi kontinu dengan permukaan halus |
| Tabung | Diameter dan ketebalan dinding bervariasi | Dibentuk dengan drawing/rolling; dapat mengalami pengerasan kerja | O, H14 | Umum untuk pipa penukar panas dan tabung arsitektural |
| Batang/As | Diameter hingga 200 mm | Biasanya lebih rendah permeabilitas terhadap pengerasan kerja | O, H16 | Dapat dimachining dalam temper O; penguatan via cold drawing mungkin |
Lembaran dan ketebalan tipis menyediakan formabilitas terbaik dan umum digunakan untuk deep drawing atau roll forming; plat dan ekstrusi tebal lebih banyak diproses dengan pemotongan mekanik dan pengelasan. Proses ekstrusi diuntungkan oleh komposisi paduan yang sederhana untuk aliran konsisten dan hasil permukaan halus, sementara tabung dan batang sering diproduksi dengan metode seamless atau las, kemudian dilakukan sizing dan annealing untuk mengendalikan sifat.
Grade Ekuivalen
| Standar | Grade | Wilayah | Catatan |
|---|---|---|---|
| AA | 1100 | USA | Penamaan umum Amerika untuk aluminium murni komersial |
| EN AW | 1100 | Eropa | Paduan Eropa ekuivalen; awalan EN AW menandakan aluminium tempa |
| JIS | A1050 | Jepang | Ekuivalen dekat dengan batas kotoran dan sifat yang serupa |
| GB/T | 1100 | China | Standar China yang menunjukkan komposisi dan rentang properti serupa |
Perbedaan halus antar standar terutama terletak pada batas maksimum kotoran residu dan elemen jejak yang diizinkan, yang dapat memengaruhi sedikit konduktivitas dan ketahanan korosi. Riwayat pemrosesan dan spesifikasi temper di setiap wilayah juga dapat mengubah rentang mekanik; engineer sebaiknya mengonfirmasi temper dan sifat yang dijamin dari sertifikat pabrik daripada hanya mengandalkan kesetaraan grade nominal.
Ketahanan Korosi
EN AW-1100 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang sangat baik karena kandungan aluminium yang tinggi dan sedikit penambahan paduan aktif. Alumunium ini membentuk film oksida pelindung secara alami yang mendukung resistensi oksidasi umum dan memberikan kinerja jangka panjang yang baik di lingkungan luar ruangan industri dan perkotaan.
Di lingkungan laut, EN AW-1100 berkinerja baik terhadap korosi umum dalam kondisi tidak terbebani, namun perlu perhatian terhadap korosi titik (pitting) di lingkungan yang mengandung klorida dan korosi sela (crevice corrosion) pada area yang tergenang air laut stagnan. Anodizing dan perlakuan permukaan yang sesuai secara signifikan meningkatkan tampilan dan ketahanan korosi lokal untuk penggunaan maritim.
Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) rendah pada EN AW-1100 karena SCC biasanya terkait dengan paduan berkuatan tinggi; namun kondisi kerja dingin yang berat dapat meningkatkan sensitivitas sedikit pada tegangan tarik dalam media korosif. Interaksi galvanik dengan logam yang lebih mulia (misalnya tembaga, baja tahan karat) dapat mempercepat korosi lokal; isolasi listrik atau penggunaan pengikat yang kompatibel dianjurkan saat logam berbeda bersentuhan.
Properti Fabrikasi
Kemampuan Las
EN AW-1100 termasuk paduan aluminium yang paling mudah dilas dan merespons dengan baik proses TIG, MIG, dan las titik. Paduan isi seperti ER4043 (Al-Si) atau ER5356 (Al-Mg) umum digunakan tergantung pada keinginan duktisitas dan perilaku korosi; ketebalan tipis dapat dilas dengan distorsi minimal. Risiko retak panas rendah dibandingkan paduan aluminium berkuatan lebih tinggi, dan zona terpengaruh panas mengalami sedikit penurunan sifat mekanik karena paduan ini tidak dapat diperlakukan panas.
Kemampuan Mesin
Proses machining dalam kondisi annealed mudah dilakukan karena duktisitas tinggi dan kecenderungan pengerasan dingin rendah; indeks kemudahan mesin sedang dan lebih baik daripada banyak grade aluminium murni. Alat carbide dengan sudut rake positif dan kecepatan pakan tinggi dianjurkan untuk menghindari penggumpalan tepi; pengendalian cip bisa menjadi masalah karena material menghasilkan cip panjang dan serat jika tidak dipisah. Hasil permukaan mesin berkilau tinggi, tapi perhatian pada desain fixture diperlukan karena kekakuan rendah relatif terhadap baja.
Kemampuan Bentuk
Kemampuan bentuk sangat baik dalam kondisi O, memungkinkan radius tekuk sangat kecil dan proses deep drawing tanpa retak. Radius tekuk minimum yang direkomendasikan kecil—seringkali sampai satu kali ketebalan atau kurang tergantung pada tooling dan temper—sementara temper H memerlukan radius lebih besar dan proses pembentukan bertahap atau anneal. Springback sedang dan dapat diprediksi; perancang sebaiknya memperhitungkannya dalam tooling atau melakukan anneal pereda tegangan setelah pembentukan berat.
Perilaku Perlakuan Panas
EN AW-1100 adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas; tidak merespon perlakuan panas larutan dan pengerasan presipitasi seperti paduan seri 6xxx atau 7xxx. Peningkatan sifat mekanik dilakukan melalui pengerasan mekanik (cold working) dan dapat dibalik dengan proses annealing.
Annealing dilakukan pada suhu biasa antara 300–400 °C tergantung ketebalan penampang dan kelembutan yang diinginkan, dengan pendinginan perlahan untuk mengembalikan duktisitas penuh; ini mengembalikan material ke temper O. Karena pengerasan bersifat mekanik, beberapa siklus kerja dan anneal antar tahap umum dalam urutan fabrikasi untuk mencapai bentuk kompleks tanpa retak.
Kinerja pada Suhu Tinggi
Pada suhu tinggi, EN AW-1100 mengalami penurunan kekuatan relatif cepat dibandingkan paduan yang dapat diperlakukan panas; temperatur layanan yang dapat digunakan biasanya dibatasi di bawah 200 °C untuk aplikasi struktural. Ketahanan oksidasi cukup baik karena pembentukan alumina pelindung, tetapi ketahanan creep rendah dibandingkan paduan khusus suhu tinggi.
Siklus termal pengelasan menghasilkan zona terpengaruh panas (HAZ) namun tidak menyebabkan pelunakan karena presipitasi; namun eksposur lama pada suhu tinggi dapat menghilangkan pengerasan cold-work dan mengurangi kekerasan. Untuk layanan suhu tinggi kontinu, engineer sebaiknya mempertimbangkan paduan khusus tahan creep daripada 1100.
Aplikasi
| Industri | Contoh Komponen | Alasan Penggunaan EN AW-1100 |
|---|---|---|
| Otomotif | Trim dekoratif dan nameplate | Kemampuan bentuk dan hasil permukaan yang sangat baik |
| Maritim | Heat exchanger dan fitting non-struktural | Ketahanan korosi dan konduktivitas termal |
| Aerospace | Bracket interior dan fairing | Berat rendah dan kemampuan bentuk baik untuk bagian non-struktural |
| Elektronik | Heat sink dan busbar | Konduktivitas termal dan listrik tinggi |
EN AW-1100 sering dipilih ketika konduktivitas superior dan kemampuan bentuk menjadi prioritas utama, dan beban struktural rendah. Permukaan bersih dan kompatibilitas dengan proses finishing seperti anodizing juga menjadikannya paduan pilihan untuk komponen yang terlihat dan lingkungan kimia yang sensitif.
Wawasan Pemilihan
Saat memilih EN AW-1100, prioritaskan konduktivitas listrik dan termal, kemampuan bentuk yang sangat baik, serta ketahanan korosi tertinggi di antara paduan tempa umum. Pilih temper O untuk duktisitas maksimum dan deep drawing, dan temper H saat diperlukan peningkatan kekuatan moderat melalui pengerasan dingin; selalu periksa sertifikat pabrik untuk konduktivitas dan properti mekanik.
Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, EN AW-1100 menawarkan konduktivitas listrik dan termal sedikit lebih tinggi serta hasil permukaan yang umumnya lebih baik, tetapi memberikan kekuatan intrinsik lebih rendah dibanding 5052 yang mengandung magnesium untuk kekuatan lebih tinggi. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, EN AW-1100 diutamakan saat konduktivitas, ketahanan korosi, dan kemampuan bentuk lebih penting daripada kekuatan puncak; pilih 6061 saat kekuatan struktural dan kekerasan sangat diperlukan meskipun konduktivitas berkurang.
Pertimbangkan biaya dan ketersediaan: EN AW-1100 tersedia luas dan umumnya lebih murah daripada paduan khusus, tetapi jika desain memerlukan kekuatan lebih tinggi, umur lelah, atau ketahanan suhu tinggi, memilih material dengan paduan berbeda mungkin lebih hemat biaya dalam jangka panjang.
Ringkasan Penutup
EN AW-1100 tetap menjadi paduan dasar dalam rekayasa modern di mana sifat berbasis kemurnian—konduktivitas unggul, kemampuan bentuk superior, dan ketahanan korosi kuat—dibutuhkan lebih dari kekuatan tinggi. Kesederhanaannya menjadikannya ekonomis, sangat dapat didaur ulang, dan mudah difabrikasi dalam berbagai bentuk produk, menjamin relevansi terus-menerus di aplikasi kimia, listrik, dan konsumen.