Modus Of Failure

MODES OF FAILURE

1.        Plastic Deformation and Elastic

A.    Definisi

-          Deformasi Elastis

Deformasi elastis adalah deformasi atau perubahan bentuk material yang apabila gaya penyebab deformasi itu dihilangkan maka deformasi kembali ke bentuk semula.

-          Deformasi plastis

Deformasi plastis adalah deformasi atau perubahan bentuk material yang apabila gaya penyebab deformasi itu dihilangkan maka deformasi tidak kembali ke bentuk semula.

B.     Mengapa terjadinya

-          Deformasi elastis

Karena tegangan kerja yang diterima oleh suatu material masih di bawah tegangan yield nya (σ_w < σ_y).

-          Deformasi plastis

Karena tegangan kerja yang diterima oleh suatu material lebih besar daripada tegangan yield nya (σ_w > σ_y).

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Deformasi elastis dan plastis tejadi pada saat suatu benda atau material mendapat gaya atau pembebanan.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

-          Deformasi elastis

Suatu logam yang diberi gaya akan mengalami deformasi. Pada deformasi elastis, adanya  tegangan akan  menggeser atom-atom ke  tempat kedudukannya yang baru, akan tetapi dan atom-atom tersebut akan kembali ke  tempatnya  yang semula bila tegangan tersebut ditiadakan.

-          Deformasi plastis

Suatu logam yang diberi gaya akan terdeformasi, jika masih di batas -batas elastisitas suatu bahan akan kembali ke bentuk semulanya, tapi jika gaya tersebut menyebabkan deformasi sampai titik luluh disinilah dimulainya deformasi plastis. pengaruhnya pada struktur kristalnya yaitu pada tinjauan mikro, deformasi plastis menyebabkan lepasnya ikatan atom suatu bahan dengan atom tetanganya, dan membentuk ikatan atom lain, tapi ada juga atom yang tergeser terus menerus sehingga menyebabkan dislokasi, jika bergeser terus sampai ke ujung kristal dan terjadi slip, dengan adanya deformasi maka bentuk kristal akan berubah dari equiaxed menjadi memanjang, dan jika beban dilepaskan, atom ini tidak kembali ke bentuk awal.

E.     Contoh di bidang teknik

-          Deformasi Elastis

Pada perancangan jembatan

-          Deformasi plastis

Pada proses pembentukan logam

2.        Fatigue and Vibration

A.    Definisi

Fatigue atau kelelahan adalah bentuk dari kegagalan yang terjadi pada struktur karena beban dinamik yang berfluktuasi dibawah yield strength yang terjadi dalam waktu yang lama dan berulang-ulang.

B.     Mengapa terjadinya

-          Konsentasi tegangan

Pemicu-pemicu terjadinya konsentrasi tegangan seperti fillet, notch, alur pasak, porositas, inklusi, dan lain-lain akan menyebabkan menurunnya umur fatik (fatigue life)

-          Ukuran / dimensi

Bila ukuran spesimen bertambah maka ketahanan fatigue kadang-kadang menurun. Hal ini ada beberapa alasan, kegagalan akibat fatigue biasanya dimulai dari permukaan. Jadi jika penambahan ukuran dilakukan maka memberikan kemungkinan menimbulkan keberadaan cacat. Akibatnya retak berawal pada cacat tersebut.

-          Efek permukaan

Ketahanan fatigue sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan. Kondisi permukaan tersebut adalah sifat permukaan seperti perlakuan permukaan seperti surface hardening dan tegangan sisa permukaan. Efek dari surface finishing atau kekasaran permukaan secara kualitatif juga mempengaruhi ketahanan fatigue suatu material.

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Jika suatu benda menerima beban yang berulang-ulang

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Terdapat 3 fase dalam perpatahan fatigue :

a.       Permulaan retak

Mekanisme dari permulaan retak umumnya dimulai dari crack initiation yang terjadi di permukaan material yang lemah atau daerah dimana terjadi konsentrasi tegangan di permukaan (seperti goresan, notch, lubang-pits dll) akibat adanya pembebanan berulang.

b.      Penyebaran retak

Selanjutnya, adalah penyebaran retak ini berkembang menjadi microcracks. Perambatan atau perpaduan microcracks ini kemudian membentuk macrocracks yang akan berujung pada failure.

c.       Patah

Maka setelah itu,   material akan mengalami apa yang dinamakan perpatahan. Perpatahan terjadi ketika material telah mengalami siklus tegangan dan regangan yang menghasilkan kerusakan yang permanen.

E.     Contoh di bidang teknik

3.        Corrosion and Degradation

A.    Definisi

Korosi adalah penurunan mutu logam akibat reaksi elektro kimia dengan lingkungannya.

B.     Mengapa terjadinya

Korosi dapat disebabkan oleh kelembaban, keasaman daerah atau kondisi operasi tertentu.

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Korosi terjadi karena bertemunya 4 elemen yaitu : Anoda, Katoda, Elektrolit dan Konduktor.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Anoda sebagai logam yang lebih reaktif akan mendonorkan elektronnya menuju katoda ( donor elektron ini terjadi karena adanya perbedaan potensial antara anoda dan katoda ). Elektron yang lepas dari anoda ini akan berjalan menuju katoda melalui konduktor yang menghubungkan antara anoda dengan katoda. Selanjutnya katoda menerima elektron dari anoda untuk selanjutnya bereaksi secara kimia dengan elektrolit. Reaksi kimia ini berlangsung dan hasil akhirnya adalah sesuatu yang kita kenal sebagai korosi (karat).

E.     Contohnya di bidang teknik

4.        Stress Corrosion Cracking

A.    Definisi

Stress corrosion cracking (SCC) adalah peristiwa pembentukan dan perambatan retak dalam logam yang terjadi secara simultan antara tegangan tarik yang bekerja pada bahan tersebut dengan lingkungan korosif.

B.     Mengapa terjadinya

-          Proses manufacturing yang kurang ideal

-          Proses elektrode position yang kurang sempurna sehingga dapat membuat atom hidrogen terperangkap didalamnya dan membuat terjadinya hydrogen embrittlement

-          Lingkungan yang kurang mendukung seperti kadar keasaman yang terlalu tinggi dan pemberian stress yang terlalu besar membuat mekanisme SCC semakin cepat

C.     Bilamana / kapan terjadinya

SCC terjadi bila 3 hal bertemu yaitu stress, logam dan fluida service.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

5.        Wear / Abrasive

A.    Definisi

-          Wear

Keausan adalah hilangnya sejumlah lapisan permukaan material karena adanya gesekan antara permukaan padatan dengan benda lain. Definisi gesekan itu sendiri adalah gaya tahan yang menahan gerakan antara 2 permukaan solid yang bersentuhan maupun solid dengan liquid.

-          Abrasive

Terjadi bila suatu partikel keras ( asperity ) dari material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak.

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Pada saat terjadi kontak atau gesekan antara dua benda secara langsung.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Secara umum, mekanisme keausan dapat dijelaskan sebagai berikut. Ketika terjadi kontak antara 2 permukaan material, Bagian kasar dari suatu material akan terlibat kontak. Saat Beban ditambahkan, Bagian kasar pada logam akan terdeformasi secara plastis dan menghasilkan sub-shear zone.

E.     Contohnya di bidang teknik

6.        Creep and Stress Rupture

A.    Definisi

-          Creep

Mulur (Creep) adalah deformasi permanen benda karena tekanan konstan yang dialami pada waktu tertentu.

-          Stress Rupture

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Mekanisme deformasi mulur utama dapat dikelompokkan sebagai berikut :

-          Pergelinciran dislokasi

mencakup pergerakan dislokasi sepanjang bidang slip dan melintasi hambatan oleh aktivasi termal. Mekanisme ini terjadi pada tegangan tinggi, s/G > 10^-2.

-          Mulur dislokasi

mencakup pergerakan dislokasi yang dapat melampaui habatan oleh mekanisme termal meliputi difusi kekosongan atau interstisi. Terjadi pada 10^-4 < s/G < 10^-2.

-          Mulur difusi

mencakup aliran kekosongan dan interstisi melalui kristal di bawah pengaruh tegangan luar. Terjadi pada s/G < 10^-4.

-          Gelincir batas butir

mencakup pergelinciran dari butir yang satu terhadap butir lainnya. Meskipun pergelinciran batas-butir tidak begitu besar pengaruhnya terhadap mulur tunak, pergelinciran batas-butir penting memegang peran penting dalam tahap awal kepatahan intergranular. Namun telah dibuktikan bahwa pergelinciran batas-butir harus ada untuk mempertahankan kemuluran butir selama mekanisme alir difusi.

E.     Contohnya di bidang teknik

7.        Impact Loading

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

8.        Frettling

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

9.        Fatigue Corrosion

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

10.    Casting Defect

A.    Definisi

Cacat coran adalah kerusakan atau kesalahan yang terjadi pada benda cor yang menyebabkan ditolaknya benda cor tersebut oleh konsumen (reject). Adanya defect ini dalam produksi tidak dapat dihindari, tapi harus diminimalisir.

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

11.    Forming Defect

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

12.    Heat Treatment and Surface Treatment

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

13.    Machining

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

14.    WMODES OF FAILURE

1.        Plastic Deformation and Elastic

A.    Definisi

-          Deformasi Elastis

Deformasi elastis adalah deformasi atau perubahan bentuk material yang apabila gaya penyebab deformasi itu dihilangkan maka deformasi kembali ke bentuk semula.

-          Deformasi plastis

Deformasi plastis adalah deformasi atau perubahan bentuk material yang apabila gaya penyebab deformasi itu dihilangkan maka deformasi tidak kembali ke bentuk semula.

B.     Mengapa terjadinya

-          Deformasi elastis

Karena tegangan kerja yang diterima oleh suatu material masih di bawah tegangan yield nya (σ_w < σ_y).

-          Deformasi plastis

Karena tegangan kerja yang diterima oleh suatu material lebih besar daripada tegangan yield nya (σ_w > σ_y).

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Deformasi elastis dan plastis tejadi pada saat suatu benda atau material mendapat gaya atau pembebanan.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

-          Deformasi elastis

Suatu logam yang diberi gaya akan mengalami deformasi. Pada deformasi elastis, adanya  tegangan akan  menggeser atom-atom ke  tempat kedudukannya yang baru, akan tetapi dan atom-atom tersebut akan kembali ke  tempatnya  yang semula bila tegangan tersebut ditiadakan.

-          Deformasi plastis

Suatu logam yang diberi gaya akan terdeformasi, jika masih di batas -batas elastisitas suatu bahan akan kembali ke bentuk semulanya, tapi jika gaya tersebut menyebabkan deformasi sampai titik luluh disinilah dimulainya deformasi plastis. pengaruhnya pada struktur kristalnya yaitu pada tinjauan mikro, deformasi plastis menyebabkan lepasnya ikatan atom suatu bahan dengan atom tetanganya, dan membentuk ikatan atom lain, tapi ada juga atom yang tergeser terus menerus sehingga menyebabkan dislokasi, jika bergeser terus sampai ke ujung kristal dan terjadi slip, dengan adanya deformasi maka bentuk kristal akan berubah dari equiaxed menjadi memanjang, dan jika beban dilepaskan, atom ini tidak kembali ke bentuk awal.

E.     Contoh di bidang teknik

-          Deformasi Elastis

Pada perancangan jembatan

-          Deformasi plastis

Pada proses pembentukan logam

2.        Fatigue and Vibration

A.    Definisi

Fatigue atau kelelahan adalah bentuk dari kegagalan yang terjadi pada struktur karena beban dinamik yang berfluktuasi dibawah yield strength yang terjadi dalam waktu yang lama dan berulang-ulang.

B.     Mengapa terjadinya

-          Konsentasi tegangan

Pemicu-pemicu terjadinya konsentrasi tegangan seperti fillet, notch, alur pasak, porositas, inklusi, dan lain-lain akan menyebabkan menurunnya umur fatik (fatigue life)

-          Ukuran / dimensi

Bila ukuran spesimen bertambah maka ketahanan fatigue kadang-kadang menurun. Hal ini ada beberapa alasan, kegagalan akibat fatigue biasanya dimulai dari permukaan. Jadi jika penambahan ukuran dilakukan maka memberikan kemungkinan menimbulkan keberadaan cacat. Akibatnya retak berawal pada cacat tersebut.

-          Efek permukaan

Ketahanan fatigue sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan. Kondisi permukaan tersebut adalah sifat permukaan seperti perlakuan permukaan seperti surface hardening dan tegangan sisa permukaan. Efek dari surface finishing atau kekasaran permukaan secara kualitatif juga mempengaruhi ketahanan fatigue suatu material.

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Jika suatu benda menerima beban yang berulang-ulang

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Terdapat 3 fase dalam perpatahan fatigue :

a.       Permulaan retak

Mekanisme dari permulaan retak umumnya dimulai dari crack initiation yang terjadi di permukaan material yang lemah atau daerah dimana terjadi konsentrasi tegangan di permukaan (seperti goresan, notch, lubang-pits dll) akibat adanya pembebanan berulang.

b.      Penyebaran retak

Selanjutnya, adalah penyebaran retak ini berkembang menjadi microcracks. Perambatan atau perpaduan microcracks ini kemudian membentuk macrocracks yang akan berujung pada failure.

c.       Patah

Maka setelah itu,   material akan mengalami apa yang dinamakan perpatahan. Perpatahan terjadi ketika material telah mengalami siklus tegangan dan regangan yang menghasilkan kerusakan yang permanen.

E.     Contoh di bidang teknik

3.        Corrosion and Degradation

A.    Definisi

Korosi adalah penurunan mutu logam akibat reaksi elektro kimia dengan lingkungannya.

B.     Mengapa terjadinya

Korosi dapat disebabkan oleh kelembaban, keasaman daerah atau kondisi operasi tertentu.

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Korosi terjadi karena bertemunya 4 elemen yaitu : Anoda, Katoda, Elektrolit dan Konduktor.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Anoda sebagai logam yang lebih reaktif akan mendonorkan elektronnya menuju katoda ( donor elektron ini terjadi karena adanya perbedaan potensial antara anoda dan katoda ). Elektron yang lepas dari anoda ini akan berjalan menuju katoda melalui konduktor yang menghubungkan antara anoda dengan katoda. Selanjutnya katoda menerima elektron dari anoda untuk selanjutnya bereaksi secara kimia dengan elektrolit. Reaksi kimia ini berlangsung dan hasil akhirnya adalah sesuatu yang kita kenal sebagai korosi (karat).

E.     Contohnya di bidang teknik

4.        Stress Corrosion Cracking

A.    Definisi

Stress corrosion cracking (SCC) adalah peristiwa pembentukan dan perambatan retak dalam logam yang terjadi secara simultan antara tegangan tarik yang bekerja pada bahan tersebut dengan lingkungan korosif.

B.     Mengapa terjadinya

-          Proses manufacturing yang kurang ideal

-          Proses elektrode position yang kurang sempurna sehingga dapat membuat atom hidrogen terperangkap didalamnya dan membuat terjadinya hydrogen embrittlement

-          Lingkungan yang kurang mendukung seperti kadar keasaman yang terlalu tinggi dan pemberian stress yang terlalu besar membuat mekanisme SCC semakin cepat

C.     Bilamana / kapan terjadinya

SCC terjadi bila 3 hal bertemu yaitu stress, logam dan fluida service.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

5.        Wear / Abrasive

A.    Definisi

-          Wear

Keausan adalah hilangnya sejumlah lapisan permukaan material karena adanya gesekan antara permukaan padatan dengan benda lain. Definisi gesekan itu sendiri adalah gaya tahan yang menahan gerakan antara 2 permukaan solid yang bersentuhan maupun solid dengan liquid.

-          Abrasive

Terjadi bila suatu partikel keras ( asperity ) dari material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak.

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Pada saat terjadi kontak atau gesekan antara dua benda secara langsung.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Secara umum, mekanisme keausan dapat dijelaskan sebagai berikut. Ketika terjadi kontak antara 2 permukaan material, Bagian kasar dari suatu material akan terlibat kontak. Saat Beban ditambahkan, Bagian kasar pada logam akan terdeformasi secara plastis dan menghasilkan sub-shear zone.

E.     Contohnya di bidang teknik

6.        Creep and Stress Rupture

A.    Definisi

-          Creep

Mulur (Creep) adalah deformasi permanen benda karena tekanan konstan yang dialami pada waktu tertentu.

-          Stress Rupture

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Mekanisme deformasi mulur utama dapat dikelompokkan sebagai berikut :

-          Pergelinciran dislokasi

mencakup pergerakan dislokasi sepanjang bidang slip dan melintasi hambatan oleh aktivasi termal. Mekanisme ini terjadi pada tegangan tinggi, s/G > 10^-2.

-          Mulur dislokasi

mencakup pergerakan dislokasi yang dapat melampaui habatan oleh mekanisme termal meliputi difusi kekosongan atau interstisi. Terjadi pada 10^-4 < s/G < 10^-2.

-          Mulur difusi

mencakup aliran kekosongan dan interstisi melalui kristal di bawah pengaruh tegangan luar. Terjadi pada s/G < 10^-4.

-          Gelincir batas butir

mencakup pergelinciran dari butir yang satu terhadap butir lainnya. Meskipun pergelinciran batas-butir tidak begitu besar pengaruhnya terhadap mulur tunak, pergelinciran batas-butir penting memegang peran penting dalam tahap awal kepatahan intergranular. Namun telah dibuktikan bahwa pergelinciran batas-butir harus ada untuk mempertahankan kemuluran butir selama mekanisme alir difusi.

E.     Contohnya di bidang teknik

7.        Impact Loading

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

8.        Frettling

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

9.        Fatigue Corrosion

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

10.    Casting Defect

A.    Definisi

Cacat coran adalah kerusakan atau kesalahan yang terjadi pada benda cor yang menyebabkan ditolaknya benda cor tersebut oleh konsumen (reject). Adanya defect ini dalam produksi tidak dapat dihindari, tapi harus diminimalisir.

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

11.    Forming Defect

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

12.    Heat Treatment and Surface Treatment

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

13.    Machining

A.    Definisi

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

14.    Welding

A.    Definisi

Cacat las/defect weld, adalah suatu keadaan yang mengakibatkan turunnya kualitas dari hasil lasan. Kualitas hasil lasan yang dimaksud adalah berupa turunnya kekuatan dibandingkan  kekuatan bahan dasar base metal atau tidak baiknya performa/tampilan dari suatu hasil las.atau dapat juga berupa terlalu tingginya kekuatan hasil lasan sehingga tidak sesuai dengan tuntutan kekuatan suatu konstruksi.

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    BMODES OF FAILURE

1.        Plastic Deformation and Elastic

A.    Definisi

-          Deformasi Elastis

Deformasi elastis adalah deformasi atau perubahan bentuk material yang apabila gaya penyebab deformasi itu dihilangkan maka deformasi kembali ke bentuk semula.

-          Deformasi plastis

Deformasi plastis adalah deformasi atau perubahan bentuk material yang apabila gaya penyebab deformasi itu dihilangkan maka deformasi tidak kembali ke bentuk semula.

B.     Mengapa terjadinya

-          Deformasi elastis

Karena tegangan kerja yang diterima oleh suatu material masih di bawah tegangan yield nya (σ_w < σ_y).

-          Deformasi plastis

Karena tegangan kerja yang diterima oleh suatu material lebih besar daripada tegangan yield nya (σ_w > σ_y).

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Deformasi elastis dan plastis tejadi pada saat suatu benda atau material mendapat gaya atau pembebanan.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

-          Deformasi elastis

Suatu logam yang diberi gaya akan mengalami deformasi. Pada deformasi elastis, adanya  tegangan akan  menggeser atom-atom ke  tempat kedudukannya yang baru, akan tetapi dan atom-atom tersebut akan kembali ke  tempatnya  yang semula bila tegangan tersebut ditiadakan.

-          Deformasi plastis

Suatu logam yang diberi gaya akan terdeformasi, jika masih di batas -batas elastisitas suatu bahan akan kembali ke bentuk semulanya, tapi jika gaya tersebut menyebabkan deformasi sampai titik luluh disinilah dimulainya deformasi plastis. pengaruhnya pada struktur kristalnya yaitu pada tinjauan mikro, deformasi plastis menyebabkan lepasnya ikatan atom suatu bahan dengan atom tetanganya, dan membentuk ikatan atom lain, tapi ada juga atom yang tergeser terus menerus sehingga menyebabkan dislokasi, jika bergeser terus sampai ke ujung kristal dan terjadi slip, dengan adanya deformasi maka bentuk kristal akan berubah dari equiaxed menjadi memanjang, dan jika beban dilepaskan, atom ini tidak kembali ke bentuk awal.

E.     Contoh di bidang teknik

-          Deformasi Elastis

Pada perancangan jembatan

-          Deformasi plastis

Pada proses pembentukan logam

2.        Fatigue and Vibration

A.    Definisi

Fatigue atau kelelahan adalah bentuk dari kegagalan yang terjadi pada struktur karena beban dinamik yang berfluktuasi dibawah yield strength yang terjadi dalam waktu yang lama dan berulang-ulang.

B.     Mengapa terjadinya

-          Konsentasi tegangan

Pemicu-pemicu terjadinya konsentrasi tegangan seperti fillet, notch, alur pasak, porositas, inklusi, dan lain-lain akan menyebabkan menurunnya umur fatik (fatigue life)

-          Ukuran / dimensi

Bila ukuran spesimen bertambah maka ketahanan fatigue kadang-kadang menurun. Hal ini ada beberapa alasan, kegagalan akibat fatigue biasanya dimulai dari permukaan. Jadi jika penambahan ukuran dilakukan maka memberikan kemungkinan menimbulkan keberadaan cacat. Akibatnya retak berawal pada cacat tersebut.

-          Efek permukaan

Ketahanan fatigue sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan. Kondisi permukaan tersebut adalah sifat permukaan seperti perlakuan permukaan seperti surface hardening dan tegangan sisa permukaan. Efek dari surface finishing atau kekasaran permukaan secara kualitatif juga mempengaruhi ketahanan fatigue suatu material.

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Jika suatu benda menerima beban yang berulang-ulang

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Terdapat 3 fase dalam perpatahan fatigue :

a.       Permulaan retak

Mekanisme dari permulaan retak umumnya dimulai dari crack initiation yang terjadi di permukaan material yang lemah atau daerah dimana terjadi konsentrasi tegangan di permukaan (seperti goresan, notch, lubang-pits dll) akibat adanya pembebanan berulang.

b.      Penyebaran retak

Selanjutnya, adalah penyebaran retak ini berkembang menjadi microcracks. Perambatan atau perpaduan microcracks ini kemudian membentuk macrocracks yang akan berujung pada failure.

c.       Patah

Maka setelah itu,   material akan mengalami apa yang dinamakan perpatahan. Perpatahan terjadi ketika material telah mengalami siklus tegangan dan regangan yang menghasilkan kerusakan yang permanen.

E.     Contoh di bidang teknik

3.        Corrosion and Degradation

A.    Definisi

Korosi adalah penurunan mutu logam akibat reaksi elektro kimia dengan lingkungannya.

B.     Mengapa terjadinya

Korosi dapat disebabkan oleh kelembaban, keasaman daerah atau kondisi operasi tertentu.

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Korosi terjadi karena bertemunya 4 elemen yaitu : Anoda, Katoda, Elektrolit dan Konduktor.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Anoda sebagai logam yang lebih reaktif akan mendonorkan elektronnya menuju katoda ( donor elektron ini terjadi karena adanya perbedaan potensial antara anoda dan katoda ). Elektron yang lepas dari anoda ini akan berjalan menuju katoda melalui konduktor yang menghubungkan antara anoda dengan katoda. Selanjutnya katoda menerima elektron dari anoda untuk selanjutnya bereaksi secara kimia dengan elektrolit. Reaksi kimia ini berlangsung dan hasil akhirnya adalah sesuatu yang kita kenal sebagai korosi (karat).

E.     Contohnya di bidang teknik

4.        Stress Corrosion Cracking

A.    Definisi

Stress corrosion cracking (SCC) adalah peristiwa pembentukan dan perambatan retak dalam logam yang terjadi secara simultan antara tegangan tarik yang bekerja pada bahan tersebut dengan lingkungan korosif.

B.     Mengapa terjadinya

-          Proses manufacturing yang kurang ideal

-          Proses elektrode position yang kurang sempurna sehingga dapat membuat atom hidrogen terperangkap didalamnya dan membuat terjadinya hydrogen embrittlement

-          Lingkungan yang kurang mendukung seperti kadar keasaman yang terlalu tinggi dan pemberian stress yang terlalu besar membuat mekanisme SCC semakin cepat

C.     Bilamana / kapan terjadinya

SCC terjadi bila 3 hal bertemu yaitu stress, logam dan fluida service.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

E.     Contohnya di bidang teknik

5.        Wear / Abrasive

A.    Definisi

-          Wear

Keausan adalah hilangnya sejumlah lapisan permukaan material karena adanya gesekan antara permukaan padatan dengan benda lain. Definisi gesekan itu sendiri adalah gaya tahan yang menahan gerakan antara 2 permukaan solid yang bersentuhan maupun solid dengan liquid.

-          Abrasive

Terjadi bila suatu partikel keras ( asperity ) dari material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak.

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

Pada saat terjadi kontak atau gesekan antara dua benda secara langsung.

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Secara umum, mekanisme keausan dapat dijelaskan sebagai berikut. Ketika terjadi kontak antara 2 permukaan material, Bagian kasar dari suatu material akan terlibat kontak. Saat Beban ditambahkan, Bagian kasar pada logam akan terdeformasi secara plastis dan menghasilkan sub-shear zone.

E.     Contohnya di bidang teknik

6.        Creep and Stress Rupture

A.    Definisi

-          Creep

Mulur (Creep) adalah deformasi permanen benda karena tekanan konstan yang dialami pada waktu tertentu.

-          Stress Rupture

B.     Mengapa terjadinya

C.     Bilamana / kapan terjadinya

D.    Bagaimana mekanisme terjadinya

Mekanisme deformasi mulur utama dapat dikelompokkan sebagai berikut :

-          Pergelinciran dislokasi

mencakup pergerakan dislokasi sepanjang bidang slip dan melintasi hambatan oleh aktivasi termal. Mekanisme ini terjadi pada tegangan tinggi, s/G > 10^-2.

-          Mulur dislokasi

mencakup pergerakan dislokasi yang dapat melampaui habatan oleh mekanisme termal meliputi difusi kekosongan atau interstisi. Terjadi pada 10^-4 < s/G < 10^-2.

-          Mulur difusi

mencakup aliran kekosongan dan interstisi melalui kristal di bawah pengaruh tegangan luar. Terjadi pada s/G < 10^-4.

-          Gelincir batas butir

mencakup pergelinciran dari butir yang satu terhadap butir lainnya. Meskipun pergelinciran batas-butir tidak begitu besar pengaruhnya terhadap mulur tunak, pergelinciran batas-butir penting memegang peran penting dalam tahap awal kepatahan intergranular. Namun telah dibuktikan bahwa pergelinciran batas-butir harus ada untuk mempertahankan kemuluran butir selama mekanisme alir difusi.

E.     Contohnya di bidang teknik

Read More