Fatique Testing(Pengujian Lelah)Nama : Fendy NakasaputraKelas : ME 2 ANo : 11

KARAKTERISTIK KELELAHAN LOGAMKelelahan (Fatigue) adalah salah satu jenis kegagalan(patah) pada komponen akibat beban dinamis (pembebanan yang berulang-ulang atau berubah-ubah).Diperkirakan 50%-90% (Gambar.1.1) kegagalan mekanis adalah disebabkan oleh kelelahan.

Gambar. 1.1 Distribusi mode kegagalan

Fatique Testing (Pengujian Lelah)Definisi :Pengujian kelelahan adalah suatu proses pengujian dimana material tersebut menerima pembebanan secara berulang ulang, supaya dapat memahami respon bahan tersebut dalam kondisi serupa saat penggunaan aktual.

Tujuan :Memprediksi umur kelelahan, yang didefinisikan sebagai jumlah siklus kegagalan pada pembebanan tertentu.Memperoleh data yang dapat digunakan untuk memprediksi umur pakai bahan.

Pembagian BebanBeban Statis

Beban Dinamis

Beban Dinamis

Beban dinamis adalah beban yg diberikan secara teratur dan terus menerus dalam rentang waktu tertentu. Jenis beban dinamis: Beban dinamis gantiYaitu beban dinamis yang diterima secara bergantian pada arah dan bentuk yang berlawanan.Misal : tarik-tekan, tekuk bolak-balik, putir bolak-balik

Beban dinamis ulangYaitu beban dinamis yang diterima pada arah dan besar yang sama secara berulang.

Macam Beban DinamisBeban Dinamis GantiBeban Dinamis Ulang1. Ganti Tarik-Tekan

2. Ganti Tekuk

3. Ganti Puntir1. Ulang Tarik

2. Ulang Tekan

3. Ulang Tekuk

4. Ulang Puntir

Jenis Pengujian BebanUji TarikUjiTekukUjiTekanUji Puntir

Kelelahan BahanKelelahan bahan adalah kerusakan lokal yang 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

Diagram Tegangan Regangan

Rumus PerhitunganRegangan (perpanjangan) = li lo loTegangan (kekuatan) = P Ao

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

Patah LelahPatahan sebuah lengan engkol aluminiumDaerah goresan gelap : pertumbuhan retak lambatDaerah berbutir terang : patahan tiba-tiba

Patah LelahSebuah poros engkol yg mengalami patah lelah

Metode Pengujian LelahPengujian Lelah menggunakan mesin uji kelelahan yang menerapkan beban berulang terhadap bahan uji.

Pengujian Lelah memberikan simulasi pembebanan untuk mengetahui sifat/perilaku komponen/bahan dalam kondisi pembebanan/ tegangan nyata yang sesungguhnya.

Mesin uji kelelahan dapat menggabungkan tegangan tarik, tekan, lentur dan / atau torsi .

Hasil Pengujian LelahPembebanan semacam ini memberikan dampak tertentu pada komponen yang menerima beban tersebut

Batas Lelah (Fatique Limit-Endurance Limit)besarnya tegangan maksimum yang tidak berakibatan perpatahan pada suatu bahan, untuk jumlah beban yang tidak terbatas

Patah Lelah (Fatique Failure) :perpatahan yang dialami suatu benda akibat beban dinamis yang dikenakan selama rentang waktu tertentu

Batas LelahStress( s )N cycleEndurance limit0,6 sS

Faktor yang Mempengaruhi Umur LelahPola Tegangan Puncak : nilai-nilai puncak minimum dan maksimum dengan variasi yang cukup besar/fluktuasi. Nilai puncak (tarik atau tekan) dpt berubah dari waktu ke waktu tetapi siklus pembebanan yg cukup besar dapat mengawali retak lelah.Besar Tegangan Puncak : Jika tegangan puncak adalah terlalu rendah, awal retak tidak akan terjadi.Jumlah Siklus Tegangan : Jumlah siklus yg dibutuhkan utk memulai dan tumbuh retak sebagian besar tergantung pada faktor pertama.

*

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.

5. Pengaruh Kondisi Material 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 lelahnya. Faktor ini meliputi : 1. Pengaruh ukuran butir 2. Pengaruh kekuatan 3. Struktur mikro 4. Pengaruh ukuran komponen

6. 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 korosise lanjutnya, 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).

KesimpulanBeban dinamis yg diterima oleh suatu bahan dalam waktu lama akan mengakibatkan kelelahan bahan.

Simulasi beban diberikan untuk 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.

*