Jika sifat mekanis ekstrusi tidak sesuai harapan, perhatian biasanya difokuskan pada komposisi awal billet atau kondisi ekstrusi/penuaan. Hanya sedikit orang yang mempertanyakan apakah homogenisasi itu sendiri bisa menjadi masalah. Faktanya, tahap homogenisasi sangat penting untuk menghasilkan ekstrusi berkualitas tinggi. Kegagalan dalam mengendalikan langkah homogenisasi dengan benar dapat menyebabkan:
●Meningkatkan tekanan terobosan
●Lebih banyak cacat
●Tekstur garis setelah anodisasi
●Kecepatan ekstrusi lebih rendah
●Sifat mekanik yang buruk
Tahap homogenisasi memiliki dua tujuan utama: pemurnian senyawa intermetalik yang mengandung besi, dan redistribusi magnesium (Mg) dan silikon (Si). Dengan memeriksa struktur mikro billet sebelum dan sesudah homogenisasi, dapat diprediksi apakah billet akan berkinerja baik selama ekstrusi.
Pengaruh Homogenisasi Billet terhadap Pengerasan
Pada ekstrusi 6XXX, kekuatan berasal dari fase kaya Mg dan Si yang terbentuk selama proses penuaan. Kemampuan untuk membentuk fase-fase ini bergantung pada penempatan unsur-unsur tersebut ke dalam larutan padat sebelum proses penuaan dimulai. Agar Mg dan Si akhirnya menjadi bagian dari larutan padat, logam harus didinginkan dengan cepat dari atas 530 °C. Pada suhu di atas titik ini, Mg dan Si secara alami larut ke dalam aluminium. Namun, selama ekstrusi, logam hanya berada di atas suhu ini untuk waktu yang singkat. Untuk memastikan semua Mg dan Si larut, partikel Mg dan Si harus relatif kecil. Sayangnya, selama proses pengecoran, Mg dan Si mengendap sebagai blok Mg₂Si yang relatif besar (Gbr. 1a).
Siklus homogenisasi tipikal untuk billet 6060 adalah 560 °C selama 2 jam. Selama proses ini, karena billet berada di atas 530 °C dalam waktu lama, Mg₂Si akan larut. Setelah pendinginan, Mg₂Si akan kembali mengendap dalam distribusi yang jauh lebih halus (Gbr. 1c). Jika suhu homogenisasi tidak cukup tinggi, atau waktunya terlalu singkat, beberapa partikel Mg₂Si yang besar akan tetap ada. Ketika ini terjadi, larutan padat setelah ekstrusi mengandung lebih sedikit Mg dan Si, sehingga mustahil untuk membentuk endapan pengerasan dengan kepadatan tinggi—yang mengakibatkan penurunan sifat mekanik.
Gbr. 1. Mikrograf optik billet 6060 yang dipoles dan terukir HF 2%: (a) seperti cetakan, (b) sebagian dihomogenkan, (c) sepenuhnya dihomogenkan.
Peran Homogenisasi pada Intermetalik yang Mengandung Besi
Besi (Fe) memiliki pengaruh yang lebih besar terhadap ketangguhan patah daripada terhadap kekuatan. Pada paduan 6XXX, fasa Fe cenderung membentuk fasa-β (Al₅(FeMn)Si atau Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) selama pengecoran. Fasa-fasa ini berukuran besar, bersudut, dan mengganggu proses ekstrusi (disorot pada Gambar 2a). Selama homogenisasi, unsur-unsur berat (Fe, Mn, dll.) berdifusi, dan fasa bersudut besar menjadi lebih kecil dan bulat (Gambar 2b).
Dari citra optik saja, sulit untuk membedakan berbagai fase, dan mustahil untuk mengkuantifikasinya secara andal. Di Innoval, kami mengkuantifikasi homogenisasi billet menggunakan metode deteksi dan klasifikasi fitur internal (FDC) kami, yang memberikan nilai %α untuk billet. Hal ini memungkinkan kami untuk menilai kualitas homogenisasi.
Gambar 2. Mikrograf optik billet (a) sebelum dan (b) setelah homogenisasi.
Metode Deteksi dan Klasifikasi Fitur (FDC)
Gambar 3a menunjukkan sampel poles yang dianalisis dengan mikroskop elektron pemindaian (SEM). Teknik ambang batas skala abu-abu kemudian diterapkan untuk memisahkan dan mengidentifikasi intermetalik, yang tampak putih pada Gambar 3b. Teknik ini memungkinkan analisis area hingga 1 mm², yang berarti lebih dari 1000 fitur individual dapat dianalisis sekaligus.
Gbr. 3. (a) Citra elektron hamburan balik dari billet 6060 yang dihomogenkan, (b) fitur individu yang teridentifikasi dari (a).
Komposisi Partikel
Sistem Innoval dilengkapi dengan detektor sinar-X dispersif energi (EDX) Oxford Instruments Xplore 30. Detektor ini memungkinkan pengumpulan spektrum EDX secara otomatis dan cepat dari setiap titik yang teridentifikasi. Dari spektrum ini, komposisi partikel dapat ditentukan dan rasio relatif Fe:Si dapat disimpulkan.
Tergantung pada kandungan Mn atau Cr dalam paduan, unsur-unsur berat lainnya juga dapat ditambahkan. Untuk beberapa paduan 6XXX (terkadang dengan kandungan Mn yang signifikan), rasio (Fe+Mn):Si digunakan sebagai acuan. Rasio ini kemudian dapat dibandingkan dengan rasio intermetalik yang diketahui mengandung Fe.
Fase β (Al₅(FeMn)Si atau Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): rasio (Fe+Mn):Si ≈ 2. Fase α (Al₁₂(FeMn)₃Si atau Al₈.₃(FeMn)₂Si): rasio ≈ 4–6, tergantung komposisi. Perangkat lunak khusus kami memungkinkan kami untuk menetapkan ambang batas dan mengklasifikasikan setiap partikel sebagai α atau β, kemudian memetakan posisinya dalam struktur mikro (Gbr. 4). Ini memberikan perkiraan persentase α yang tertransformasi dalam billet yang dihomogenkan.
Gbr. 4. (a) Peta yang menunjukkan partikel yang terklasifikasi α dan β, (b) diagram sebaran rasio (Fe+Mn):Si.
Apa yang Dapat Diceritakan Data kepada Kita
Gambar 5 menunjukkan contoh penggunaan informasi ini. Dalam kasus ini, hasilnya menunjukkan pemanasan yang tidak merata dalam tungku tertentu, atau mungkin suhu titik setel tidak tercapai. Untuk menilai kasus tersebut dengan tepat, diperlukan billet uji dan billet referensi dengan kualitas yang diketahui. Tanpa keduanya, rentang %α yang diharapkan untuk komposisi paduan tersebut tidak dapat ditentukan.
Gbr. 5. Perbandingan %α di berbagai bagian tungku homogenisasi yang berkinerja buruk.
Waktu posting: 30-Agu-2025
