Fatigue adalah salah satu jenis kerusakan/kegagalan yang diakibatkan oleh beban berulang. Ada 3 fase didalam kerusakan akibat fatigue yaitu ; pengintian retak (crack initiation), perambatan retak (crack propagation) dan patah static (fracture). Formasi dipicu oleh inti retak yang dapat berawal dari lokasi yang paling lemah kemudian terjadi pembebanan bolak balik yang menyebabkan local plastisitas sehingga terjadi perambatan retak hingga mencapai ukuran retak kritis dan akhirnya gagal. Kerusakan jenis ini paling banyak terjadi didunia teknik yaitu kira-kira 90% dari semua kerusakan/kegagalan yang sering terjadi.
Suatu komponen mesin/konstruksi dapat mengalami pembebanan dalam beberapa variasi beban seperti fluktuasi beban, fluktuasi regangan atau fluktuasi temperatur. Bahkan tidak jarang konstruksi mengalam tegangan gabungan maupun kontaminasi dengan lingkungan yang korosif yang tentunya akan menyebabkan suatu konstruksi akan lebih terancam keamanannya.
Tiga siklus umum yang dapat menunjukkan suatu siklus tegangan fatigue yaitu yang pertama adalah fluktuasi tegangan terjadi mulai dari tegangan rata-rata nol dengan amplitude yang konstan. Yang kedua yaitu fluktuasi tegangan dimulai diatas garis rata-rata nol dengan amplitude konstan. Dan yang ketiga fluktuasi tegangan yang acak/random. Tiga siklus tersebut ditunjukan pada Gambar.1
Kerusakan atau kegagalan akibat fatigue berawal pada pengintian retak dengan beban yang bolak balik, yang menyebabkan deformasi plastis local berupa slipyang ditunjukkan dengan terbentuknya intrusi dan ekstrusi sebagai cirri terjadinya slip yang menyebabkan local deformasi. Kejadian ini ditunjukkan pada Gambar 2.
Awal retak terbentuk pada daerah slip. Pertumbuhan retak secara kritalografi terorientasi sepanjang bidang slip dalam jarak yang pendek. Waktu yang pendek tersebut ditunjukkan sebagai pertumbuhan retak tahap pertama. Arah dari pertumbuhan retak secara makroskopik menjadi normal atau tegak lurus terhadap tegangan tarik. Hal ini ditunjukkan sebagai perambatan retak tahap kedua, yang dinyatakan sebagai umur perambatan retak.
Siklus relatif selama pengintian dan perambatan retak bergantung pada tegangan yang dialami. Bila tegangan menjadi naik maka fase pengintian retak menjadi turun. Fatigue dapat dibagi menjadi dua katagori yaitu fatigue siklus tinggi dan siklus rendah. Pada fatigue siklus rendah retak terjadi sangat lama sedangkan pada fatigue siklus tinggi retak terbentuk lebih awal.
Ada perbedaan yang tampak secara visual antara fatigue siklus rendah (high stress) dan fatigue siklus tinggi (low stress). Pada fatigue siklus rendah slip bands yang terbentuk akan lebih kasar sedangkan pada fatigue siklus tinggi slip bends yang terbentuk lebih halus.
KURVA TEGANGAN – SIKLUS ( S – N )
Data fatigue biasanya disajikan dalam kurva tegangan dan siklus, dimana tegangan adalah S dan siklus adalah N. Jumlah siklus adalah siklus mulai dari pengintian retak samapiperambatan retak.
Bila tegangan turun maka jumlah siklus untuk terjadi kegagalan menjadi naik, sedangkan bila tegangan naik maka julmlah siklus menjadi berkurang. Pada baja sebagai ferrous alloy, terdapat batas tegangan dimana kegagalan fatigue tidak terjadi atau terjadi pada siklus yang amat panjang (infinite). Nilai batas tersebut terlihat sebagai suatu aimptotik yang menunjukkan nilai fatigue limit atau endurance limit. Endurance limit adalah tegangan dimana tidak terjadinya kegagalan atau fracture didalam range 107 cycles. Berbeda dengan material nonferrous seperti paduan aluminium dan lainnya tidak memiliki fatigue limit. Untuk melihat perbedaaan antara kedua paduan tersebut dapat ditunjukkan pada Gambar.3.
Dengan memahami karakteristik suatu konstruksi atau komponen mesin yang mengalami fatigue, maka suatu perencanaan atau desain perlu dipertimbangkan dari aspek endurance limit suatu material
0 komentar:
Posting Komentar