Tugas V Nama : Juniko NP

1. Jelaskan jenis-jenis tegangan yang terjadi pada material.

Jawab

Jenis-jenis tegangan yang terjadi pada material:

1) Tegangan tarik (tension stress): Tegangan tarik terjadiketika suatu material diberi gaya F yang saling berlawanandan terletak dalam satu garis gaya. Skema tegangannyayaitu:

2) Tegangan tekan (compression stress) : Tegangan tekan terjadiketika suatu material diberi gaya F dari dua arah yangberbeda namun berada dalam satu garis gaya dan mengarah kematerial tersebut. Skema tegangannya yaitu:

Tugas V Nama : Juniko NP

3) Tegangan geser (shear stress) : Tegangan geser terjadi padasuatu benda yang mengalami dua gaya yang berlawanan arahdan tegak lurus sumbu benda, gayanya tidak segaris namunpada penampang benda tidak terjadi momen. Tegangan inibiasanya terjadi pada konstruksi, contohnya baut dan mur.Skema tegangannya :

2. Jelaskan dengan gambar distribusi tegangan pada pelat danbatangan akibat tegangan tarik bila stress konsentrasinya(a) tidak ada, (b) di permukaan, (c) di bagian tengah!

Jawab

Gambar distribusi tegangan pada pelat (plates) dan batangan(rods) akibat tegangan tarik bila stress konsentrasinya (a)tidak ada, (b) dipermukaan dan (c) di bagian tengahditunjukkan oleh gambar berikut.

Tugas V Nama : Juniko NP

(a) (b) (c)

Distribusi tegangan yang dialami material ditunjukkan padadaerah yang diarsir. Pada gambar (a) material pelat (plates)dan batangan (rods) yang tidak memiliki stress konsentrasi,distribusinya cenderung seragam. Sedangkan pada materialdengan stress konsentrasi (b) dan (c), distribusinyacenderung lebih tinggi pada daerah di sekitar stresskonsentrasi. Daerah tersebut yang kemudian akan menjaditempat berawalnyaretak (crack initiation). Sehingga pada desainmaterial yang baik ialah material yang memiliki distribusitegangan yang baik atau tidak memiliki konsentrasi tegangan.

3. Gambarkan terjadinya residual stress dan efeknya padamaterial!

Jawab

Residual stress adalah tegangan yang tertinggal di dalamstruktur material sebagai hasil perlakuan mekanik (inelasticdeformation), termal atau transformasi fasa (seperti bajakarbon), sehingga disebut juga sebagai tegangan yang bekerjapada material setelah semua gaya-gaya luar yang bekerja padabahan tersebut dihilangkan. Contoh ilustrasi skematisterjadinya residual stress (akibat pengelasan).

Tugas V Nama : Juniko NP

Gambar residual stress (akibatpengelasan)

Efek residual stress pada material dapat berupa distorsipada komponen maupun kerusakan prematur pada komponen.Misalnya tegangan sisa dari proses pengelasan dapatmempengaruhi sifat-sifat mekanis struktur las seperti patahgetas, kelelahan dan retak akibat kombinasi tegangan dankorosi. Pengaruh tegangan sisa pada struktur las juga dapatdiabaikan jika tegangan yang bekerja pada struktur tersebutmelewati tegangan luluhnya.

4. Jelaskan penyebab dari tegangan sisa!

Jawab

Penyebab tegangan sisa: 1) Tegangansisa yang diakibatkan oleh tegangan termalseperti pada pengelasan dan perlakuan panas.

2) Tegangan sisa yang diakibatkan oleh adanya transformasifasa, seperti pada peleburan baja karbon.

3) Tegangan sisa yang diakibatkan oleh deformasi plastisyang tidak seragam dan merata, dan disebabkan oleh gaya-gaya mekanis seperti pengerjaan dingin, sepertipengerolan, penempaan, pembentukan logam atau permesinan.

Tugas V Nama : Juniko NP

4) Tegangan sisa yang diakibatkan oleh perlakuan kimiaseperti korosi, etsa, serta pelapisan permukaan.

5. Jelaskan mengapa shot peening dan penghalusan permukaanmenyebabkan kekuatan fatiknya menjadi tinggi sedangkanchrom-plating menyebabkan kekuatan fatik turun. Uraikandengan gambar skematis.

Jawab

Shot peening adalah proses pengerjaan dingin pada permukaanmaterial dengan cara menembakkan bola baja atau butirankeramik yang berukuran halus untuk mendapatkan tegangan sisaberupa kompresi. Shot peening menyebabkan kekuatan fatiknyamenjadi tinggi karena pada proses shot peening menghasilkanresidual compressive stress (tegangan sisa kompresi). Adanyategangan sisa kompresi ini akan menghambat inisiasi retakfatik yang disebabkan oleh adanya tegangan tarik (tension)yang bekerja secara berulang. Berikut ilustrasi skematisdari proses shot peening :

GambarPengaruh shot peening pada material

Penghalusan permukaan juga meningkatkan kekuatan fatikkarena dengan permukaan yang seragam dan rata, makakonsentrasi tegangan dari cacat permukaan (surface defect) dapatdiminimalkan sehingga menghambat terjadinya inisiasi

Tugas V Nama : Juniko NP

retak.Efek penghalusan permukaan terhadap fatigue limit dapatdilihat pada kurva berikut:

Efek penghalusan permukaan terhadap fatigue limit

Chrome plating pada komponen baja dapar menurunkan batasketahanan (endurance limit) karena menghasilkan tegangantarik pada permukaan komponen. Tegangan tarik merupakanhasil langsung dari proses pelapisan itu sendiri. Chrome-plating menyebabkan kekuatan fatik turun. Berikut hubunganantara chrome plating dengan penurunan batas ketahanan: