Fatique Testing (Pengujian Lelah)

Fatique Testing(Pengujian Lelah)

Fatique Testing (Pengujian Lelah) Definisi : Pengujian kelelahan yaitu mengenakan beban siklik pada bahan uji untuk memahami respon bahan tersebut dalam kondisi serupa saat penggunaan aktual Aplikasi beban dapat berupa pembebanan berulang tetap atau simulasi beban dalam layanan Tujuan : • Memprediksi umur kelelahan, yang didefinisikan sebagai jumlah siklus kegagalan pada pembebanan tertentu • Memperoleh data yg dpt digunakan untuk memprediksi umur pakai bahan

Beban Dinamis Sifat bahan dalam yg mendapat pembebanan yg bergetar atau ber-osilasi berbeda dari perilaku bahan di bawah beban statis Beban dinamis adalah beban yg diberikan secara teratur dan terus menerus dalam rentang waktu tertentu Jenis beban dinamis: • beban dinamis ganti Yaitu beban dinamis yg diterima secara bergantian pada arah dan bentuk yg berlawanan Misal : tarik-tekan, tekuk bolak-balik, putir bolak-balik • beban dinamis ulang Yaitu beban dinamis yg diterima pada arah dan besar yg sama secara berulang Beban dinamis dalam waktu lama akan mengakibatkan kelelahan bahan

Macam Beban Dinamik Beban Dinamik Ganti Beban Dinamik Ulang Ulang Tarik Ulang Tekan Ulang Tekuk Ulang Puntir • Ganti Tarik-Tekan • Ganti Tekuk • Ganti Puntir

Beban Dinamik Ganti (+) (+) (+) Tarik-Tekan Beban tarik (+) dan tekan (-) diberikan scr bergantian pd interval waktu tertentu t t t (-) (-) (-) 0 0 0 Beban tarik-tekan yg diberikan sama besar Beban tekan lebih besar drpd beban tarik yg diberikan Beban tarik lebih besar drpd beban tekan yg diberikan

Beban Dinamik Ulang (+) (+) Tarik atau Tekan Beban tarik (+) dan tekan (-) scr berulang diberikan dalam interval waktu tertentu t t (-) (-) 0 0 Beban ulang tarik Beban ulang tekan

Kelelahan Bahan Kelelahan bahan adalah kerusakan lokal yg terjadi secara progresif pada struktur bahan ketika dikenai beban berulang • Kelelahan bahan terjadi di bawah batas tegangan tarik, dan bisa jadi di bawah batas tegangan luluh (yield strenght) bahan • Kerusakan lelah dimulai dengan retak mikro pada permukaan, dan pada saat mencapai ukuran kritis berakibat struktur tiba-tiba patah • Umur kelelahan sangat dipengaruhi oleh struktur dan bentuk bendanya misal : lubang persegi atau sudut tajam

Pertumbuhan Kerusakan Mikro Gambar mikro yang menunjukkan pertumbuhan permukaan retakan lelah sebagai akibat beban lebih yang berulang (Ewing & Humfrey, 1903)

Patah Lelah Patahan sebuah lengan engkol aluminium Daerah goresan gelap : pertumbuhan retak lambat Daerah berbutir terang : patahan tiba-tiba

Patah Lelah Sebuah poros engkol yg mengalami patah lelah

Metoda Pengujian Lelah Pengujian Lelah menggunakan mesin uji kelelahan yg menerapkan beban siklik terhadap bahan uji Pengujian Lelah memberikan simulasi pembebanan untuk mengetahui sifat/perilaku komponen/bahan dalam kondisi pembebanan/ tegangan nyata yg sesungguhnya Mesin uji kelelahan dapat menggabungkan tegangan tarik, tekan, lentur dan / atau torsi Penggunaan : pegas, komponen suspensi dan implan biomedis

Hasil Pengujian Lelah Pembebanan semacam ini memberikan dampak tertentu pd komponen yg menerima beban tersebut • Batas Lelah (Fatique Limit-Endurance Limit) besarnya tegangan maksimum yg tdk berakibatan perpatahan pada suatu bahan, utk jumlah beban yg tdk terbatas • Patah Lelah (Fatique Failure) : perpatahan yg dialami suatu benda akibat beban dinamis yg dikenakan selama rentang waktu tertentu

Batas Lelah Stress ( s ) Endurance limit 0,6 sS N cycle

Diagram Smith beban tekuk kontinyu dari St. 70 (N/mm2) (+) 520 Keterangan : • Beban dinamik ganti – batas lumer tekuk ganti (sbW = 340 N/mm2) • Beban dinamik ulang – batas lumer tekuk ulang (sbSch = 520 N/mm2) • Beban dinamik umum – batas lumer tekuk statik (sbF = 520 N/mm2) 340 0 0 - 340 (-) 1) 2) 3)

Faktor yg Mempengaruhi Umur Lelah Faktor utama : • Pola Tegangan Puncak : nilai-nilai puncak minimum dan maksimum dgn variasi yg cukup besar/fluktuasi. Nilai puncak (tarik atau tekan) dpt berubah dari waktu ke waktu tetapi siklus pembebanan yg cukup besar dpt mengawali retak lelah • Besar Tegangan Puncak : Jika tegangan puncak adalah terlalu rendah, awal retak tdk akan terjadi • Jumlah Siklus Tegangan : Jumlah siklus yg dibutuhkan utk memulai dan tumbuh retak sebagian besar tergantung pada faktor pertama Faktor pendukung : • konsentrasi tegangan (perubahan pendampang, kekasaran permukaan, takikan, goresan) • Tegangan kulit (korosi, suhu, overload, struktur metalurgi, dan tegangan sisa)

Kesimpulan • Beban dinamis yg diterima oleh suatu bahan dalam waktu lama akan mengakibatkan kelelahan bahan • Simulasi beban diberikan utk mengetahui sifat bahan dlm pembebanan nyata, guna memperoleh data yg dpt digunakan utk memprediksi umur pakai bahan • Umur kelelahan didefinisikan sebagai jumlah siklus kegagalan pada pembebanan tertentu • Umur kekelahan dipengaruhi oleh pola tegangan puncak, besar tegangan puncak, jumlah siklus tegangan, konsentrasi tegangan dan tegangan kulit

Fatique Testing (Pengujian Lelah)