Bagaimana menentukan umur material ? itu yang mendasari postingan ini
Dengan metode pembebanan aksial atau pengujian tarik pada material dapat menentukan umur pakai (life time) material tersebut. Dari pengujian tarik pada material diperoleh kekuatan tarik ijin bahan, sehingga dari hasil pengujian tersebut dapat dibuat diagram S-N. Berdasarkan pada diagram S-N yang terbentuk dan beban kerja pada material, maka umur pakai (life time ) material dapat ditentukan.
Sifat mekanik adalah sifat yang menyatakan kemampuan suatu bahan untuk menerima beban atau gaya tanpa mengalami kerusakan. Bila suatu bahan mempunyai sifat mekanik yang baik akan mampu menahan beban dan temperatur tinggi, tetapi karena mengalami dalam jangka waktu lama akan merubah sifat bahan.
Untuk mengukur sifat logam tersebut perlu dilakukan pengujian. Pengujian biasanya dilakukan terhadap sample bahan yang dipersiapkan menjadi benda uji (test piece) dengan bentuk dan ukuran standar. Demikian juga prosedur pengujian harus dilakukan dengan cara – cara standar. Baru kemudian dari hasil pengukuran pada benda uji dapat dianalisa dan disimpulkan mengenai sifat mekanik bahan yang diuji.
Penurunan kualitas material dapat disebabkan oleh berbagai factor, diantaranya adalah lamanya pemakaian, lingkungan, pembebanan dan sebagainya. Umur bahan (life time) adalah kemampuan bahan menerima beban yang berulang-ulang sampai mengalami kerusakan. Apabila bahan mengalami pembebanan yang berulang dalam jangka waktu tertentu akan mengalami kelelahan karena sifat mekanik bahan menurun. Kekuatan lelah (fatigue strength) biasanya dinyatakan dalam diagram S-N, yaitu suatu pernyataan tentang kekuatan (S) ini selalu diikuti dengan pernyataan tentang jumlah siklus (N) yang berkaitan. Pada kasus bahan baja terdapat sebuah lutut pada grafik, jika beban tidak melampaui batas tersebut maka kegagalan tidak akan terjadi sehingga siklusnya akan menjadi lebih lama.
Kegagalan lelah selalu dimulai dari ketidak-mulusan setempat seperti sebuah takikan, retak atau bidang pemusatan tegangan lainnya. Bila tegangan yang terjadi pada ketidak-mulusan tersebut melampaui batas elastis, maka terjadi tegangan plastis. Karena terjadinya tegangan plastis yang berulang-ulang tersebut dapat menyebabkan kepatahan akibat kelelahan. Benda percobaan yang banyak dilakukan untuk penelitian kebanyakan menggunakan benda percobaan untuk beban aksial.
Faktor modifikasi batas ketahanan.
Dengan metode pembebanan aksial atau pengujian tarik pada material dapat menentukan umur pakai (life time) material tersebut. Dari pengujian tarik pada material diperoleh kekuatan tarik ijin bahan, sehingga dari hasil pengujian tersebut dapat dibuat diagram S-N. Berdasarkan pada diagram S-N yang terbentuk dan beban kerja pada material, maka umur pakai (life time ) material dapat ditentukan.
Sifat mekanik adalah sifat yang menyatakan kemampuan suatu bahan untuk menerima beban atau gaya tanpa mengalami kerusakan. Bila suatu bahan mempunyai sifat mekanik yang baik akan mampu menahan beban dan temperatur tinggi, tetapi karena mengalami dalam jangka waktu lama akan merubah sifat bahan.
Untuk mengukur sifat logam tersebut perlu dilakukan pengujian. Pengujian biasanya dilakukan terhadap sample bahan yang dipersiapkan menjadi benda uji (test piece) dengan bentuk dan ukuran standar. Demikian juga prosedur pengujian harus dilakukan dengan cara – cara standar. Baru kemudian dari hasil pengukuran pada benda uji dapat dianalisa dan disimpulkan mengenai sifat mekanik bahan yang diuji.
Penurunan kualitas material dapat disebabkan oleh berbagai factor, diantaranya adalah lamanya pemakaian, lingkungan, pembebanan dan sebagainya. Umur bahan (life time) adalah kemampuan bahan menerima beban yang berulang-ulang sampai mengalami kerusakan. Apabila bahan mengalami pembebanan yang berulang dalam jangka waktu tertentu akan mengalami kelelahan karena sifat mekanik bahan menurun. Kekuatan lelah (fatigue strength) biasanya dinyatakan dalam diagram S-N, yaitu suatu pernyataan tentang kekuatan (S) ini selalu diikuti dengan pernyataan tentang jumlah siklus (N) yang berkaitan. Pada kasus bahan baja terdapat sebuah lutut pada grafik, jika beban tidak melampaui batas tersebut maka kegagalan tidak akan terjadi sehingga siklusnya akan menjadi lebih lama.
Kegagalan lelah selalu dimulai dari ketidak-mulusan setempat seperti sebuah takikan, retak atau bidang pemusatan tegangan lainnya. Bila tegangan yang terjadi pada ketidak-mulusan tersebut melampaui batas elastis, maka terjadi tegangan plastis. Karena terjadinya tegangan plastis yang berulang-ulang tersebut dapat menyebabkan kepatahan akibat kelelahan. Benda percobaan yang banyak dilakukan untuk penelitian kebanyakan menggunakan benda percobaan untuk beban aksial.
Faktor modifikasi batas ketahanan.
Beberapa faktor yang mempengaruhi batas ketahanan adalah :
Bahan.
Komposisi kimia, sifat fisik dan mekanik bahan.
2. Pembuatan.
Metode pembuatan, perlakuan panas (heat treatment), kondisi permukaan.
3. Lingkungan.
Suhu yang terjadi, korosi, keadaan tegangan dan idle time.
4. Perencanaan.
Ukuran (dimensi) benda, bentuk benda, umur bahan, keadaan tegangan yang terjadi dan kecepatan pembebanan.
Dimana :
Sn = batas ketahanan
CL = faktor pembebanan
CD = faktor dimensi
CS = faktor permukaan
Kf = faktor konsentrasi tegangan aktual
Kt =factor konsentrasi tegangan teoritis
Beban aksial = 0,75 su
Menentukan Umur (Siklus)
Suatu cara yang biasa digunakan untuk mendapatkan kekuatan lelah pada suatu jumlah siklus N dengan persamaan garis S-N adalah:
sa = C + D log Nf
Dimana nilai C dan D adalah konstan.
Untuk data yang terletak pada garis log-log, maka persamaannya:
Sa = sa = A NfB
sa = sf (2 Nf)B
Dari kedua persamaan di atas, maka diperoleh:
A = 2B sf
Tegangan yang diijinkan pada batas umur pakai untuk nahan ductile:
Dengan memasukkan nilai estimasi pada kurva S-N dan mengetahui nilai tegangan maka persamaan untuk menentukan jumlah siklus.
Komposisi kimia, sifat fisik dan mekanik bahan.
2. Pembuatan.
Metode pembuatan, perlakuan panas (heat treatment), kondisi permukaan.
3. Lingkungan.
Suhu yang terjadi, korosi, keadaan tegangan dan idle time.
4. Perencanaan.
Ukuran (dimensi) benda, bentuk benda, umur bahan, keadaan tegangan yang terjadi dan kecepatan pembebanan.
Dimana :
Sn = batas ketahanan
CL = faktor pembebanan
CD = faktor dimensi
CS = faktor permukaan
Kf = faktor konsentrasi tegangan aktual
Kt =factor konsentrasi tegangan teoritis
Beban aksial = 0,75 su
Menentukan Umur (Siklus)
Suatu cara yang biasa digunakan untuk mendapatkan kekuatan lelah pada suatu jumlah siklus N dengan persamaan garis S-N adalah:
sa = C + D log Nf
Dimana nilai C dan D adalah konstan.
Untuk data yang terletak pada garis log-log, maka persamaannya:
Sa = sa = A NfB
sa = sf (2 Nf)B
Dari kedua persamaan di atas, maka diperoleh:
A = 2B sf
Tegangan yang diijinkan pada batas umur pakai untuk nahan ductile:
Dengan memasukkan nilai estimasi pada kurva S-N dan mengetahui nilai tegangan maka persamaan untuk menentukan jumlah siklus.
