Kelelahan Logam (Fatigue)

KELELAHAN LOGAM (FATIGUE) KELOMPOK G : 

ISRA ISR A HUT HUTAURU AURUK K

(120401 (120 401109) 109)



IMMANUEL SIMANULLANG (120401110)



ZYKRIE YUDHI SETIYO

(1204011 (120401 111)

KARAKTERISTIK KELELAHAN LOGAM

Kelelahan (Fatigue) merupakan kecendrungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang - ulang (cyclic stress) yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastiknya. Sebagian besar dari kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan ini. Karenanya kelelahan merupakan sifat yang sangat penting, tetapi sifat ini juga sulit diukur karena sangat banyak faktor yang mempengaruhinya.

Diperkirakan 50%-90% kegagalan mekanis disebabkan oleh kelelahan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi umur lelah: 1.Pembebanan: 1).Jenis beban:uniaksial, lentur, puntir. 2).Pola beban: periodik, random. 3).Besar beban (besar tegangan). 4).Frekwensi siklus beban. 2.Kondisi material. 1).Ukuran butir. 2).Kekuatan. 3).Penguatan dengan larutan padat. 4).Penguatan dengan fasa ke-2. 5).Penguatan regangan. 6).Struktur mikro. 7).Kondisi permukaan (surface finish). 8).Ukuran Komponen.

3.Proses pengerjaan. 1).Proses pengecoran. 2.)Proses pembentukan. 3).Proses pengelasan. 4).Proses pemesinan. 5).Proses perlakuan panas. 4.Temperatur operasi. 5.Kondisi lingkungan.

1.

Pengaruh Pembebanan

Parameter pembebanan yang berpengaruh terhadap kelelahan logam adalah tegangan ratarata dan tegangan amplitudo, serta frekwensi pembebanan. 2.

Pengaruh Kondisi Material

 Awal retak lelah terjadi dengan adanya deformasi plastis mikro setempat, dengan demikian komposisi kimia dan struktur mikro material akan sangat mempengaruhi kekuatan untuk menahan terjadinya deformasi plastis sehingga akan sangat berpengaruh pula terhadap kekuatan

3.

Pengaruh Proses Pengerjaan

Pada dasarnya setiap ketidakkontinyuan dan ketidakseragaman pada material akan berpengaruh langsung terhadap penjalaran retak lelah atau ketahanan lelah material, ketidakkontinyuan ini dapat berupa takikan dari geometri komponen ataupun berupa retakan dan rongga sebagai akibat suatu proses pengerjaan. Selain itu ketidakseragaman yang berupa ketidakmohogenan struktur ataupun berupa segregasi dari suatu proses pengerjaan akan sangat berpengaruh pula terhadap ketahanan lelah material.

4.

Pengaruh Temperatur Operasi

Pada temperatur tinggi, kekuatan logam akan menurun sehingga deformasi plastis akan lebih mudah terjadi dan batas lelah menjadi tidak jelas (hilang) yang disebabkan oleh karena pengaruh mobilitas dislokasi.

Pengaruh temperatur terhadap batas lelah baja.

5.

Pengaruh Kondisi Lingkungan

Kondisi lingkungan yang korosif akan menyerang permukaan logam dan menghasilkan lapisan oksida atau produk korosi. Umumnya oksida adalah sebagai lapis lindung dan dapat mencegah kerusakan korosi selanjutnya, tetapi pembebanan siklik dapat menyebabkan pecahnya lapisan tersebut dan kerusakan korosi berikutnya sehingga timbul korosi sumuran yang berfungsi sebagai takikan. Hal itulah yang menyebabkan penurunan kekuatan lelah, pengaruh lingkungan korosif ini menurunkan kekuatan lelah logam hingga 10 % serta dapat menyebabkan batas lelah menjadi tidak jelas (hilang).

Karakteristik kelelahan logam dapat dibedakan menjadi 2 yaitu karakteristik makro dan karakteristik mikro. • Karakteristik

makro merupakan ciri-ciri

kelelahan yang dapat diamati secara visual (dengan mata telanjang atau dengan kaca pembesar). • karakteristik

mikro hanya dapat diamati dengan menggunakan mikroskop.

Karakteristik Makroskopis

Karakteristik makroskopis dari kelelahan logam adalah sebagai berikut: 1. Tidak adanya deformasi plastis secara makro. 2.Terdapat tanda ’garis-garis pantai’ (beach marks) atau clam shell atau stop/arrest marks. Beach marks merupakan tanda penjalaran retakan, mengarah tegak lurus dengan tegangan tarik dan setelah menjalar sedemikian hingga penampang yang tersisa tidak mampu lagi menahan beban yang bekerja

3. Terdapat ’Ratchet marks’ (permukaan patah). ratchet marks ini merupakan pertemuan beach marks dari satu lokasi awal retak dengan beach

Contoh gambar logam yang terdaoat ratchet mark

Contoh gambar logam yang terdaoat beach mark

Ratchet marks menjalar kearah radial dan merupakan tanda penjalaran retakan yang terjadi bila terdapat lebih dari satu lokasi awal retak, ratchet marks ini merupakan pertemuan beach marks dari satu lokasi awal retak dengan beach marks dari lokasi lainnya.

Tanda garis-garis pantai (beach marks) yang merupakan tanda penjalaran retakan, mengarah tegak lurus dengan tegangan tarik dan setelah menjalar sedemikian hingga penampang yang tersisa tidak mampu lagi beban yang bekerja, maka akhirnya terjadilah patah akhir atau patah statik.

Karakteristik Mikroskopis Karakteristik mikroskopis dari kelelahan logam adalah sebagai berikut : 1. Pada permukaan patahan terdapat striasi (striations). 2. Permukaan patahan memperlihatkan jenis patah transgranular (memotong butir) tidak seperti jenis patah intergranular seperti yang terjadi pada kasus SCC (stress corrosion cracking) atau mulur (creep).

Mekanisme patah lelah, adalah terdiri atas 3 tahap kejadian yaitu: • Tahap awal terjadinya retakan (crack inisiation). • Tahap penjalaran retakan (crack propagation). Tahap akhir (final fracture). Umur lelah biasanya dinyatakan sebagai jumlah siklus tegangan yang dicapai sampai spesimen atau komponen patah. Dengan demikian umur total tersebut telah mencakup pula tahap awal retakan dan penjalaran retakan yang bila telah cukup jauh penjalarannya akan menyebabkan patah menjadi dua. Selain itu data kelelahan lain yang penting adalah laju penjalaran retakan (crack growth rate). Laju penjalaran retakan inilah yang datanya dapat dipakai untuk memperkirakan umur lelah.

Pencegahan Kelelahan Dengan pengikat ( fastenings) Ekspansi dingin menggunakan madrel (contoh paku keling) Pelubangan mandiri (autofrettage) Ekspansi dingin oleh penekanan (contoh ketel bertekanan)

TERIMA KASIH