MAKALAH

MELAKUKAN PENGUJIAN FATIQUE

Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Pengujian Bahan

Dosen Pengampu : Heri Yudiono, MT.

Disusun Oleh

1. Gesa Yuda Amarta 52014081162. Hardika Mustika A 52014081123. Andreas Widya K 5201409042

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2011

BAB I

PENDAHULUAN

Kegagalan suatu material selama ini kebanyakan disebabkan oleh beban

dinamik. Pembebanan dinamik adalah suatu pembebanan dengan melibatkan

tegangan aksial (tarik-tekan), fleksural (bending) dan torsional (puntiran) yang

berfluktuasi. Meskipun tegangan yang diterima oleh material lebih rendah dari harga

tegangan luluhnya, kegagalan dapat saja terjadi pada suatu saat. Kegagalan yang

disebabkan oleh beban dinamik ini disebut dengan fatigue failures.

Banyak komponen dan elemen mesin didesain dengan memberikan perhatian

yang besar terhadap beban yang dinamik. Contoh komponen yang mengalami beban

dinamik adalah jembatan, kompresor, Turbine Blade, serta pompa. Dengan

berjalannya waktu, serta periode pembebanan yang berulang-ulang, setiap komponen

itu akan dapat mengalami kegagalan tanpa ada tanda yang jelas dan mudah diamati.

BAB II

ISI

A. LANDASAN TEORI

Batas lelah merupakan batas tegangan suatu spesimen saat spesimen tersebut

masih dapat menerima tegangan bolak-balik yang tak hingga tanpa terjadi patah.

Batas lelah material dapat ditentukan dari pengujian lelah lentur putar (rotary bending

fatique test) terhadap beberapa specimen uji. Beban yang diberikan pada masing-

masing specimen uji dibuat berbeda-beda.

Bentuk penampang patahan akibat pembebanan dinamik dapat dicirikan oleh adanya :

a. Retakan awal (crack inisiation)

b. Daerah rambatan retak (crack growth)

c. Daerah beban berlebih (overload area)

Pada konstruksi dan elemen mesin yang menerima beban dinamik, tegangan

yang terjadi di dalamnya akan berubah-ubah. Bila besarnya tegangan yang berubah-

ubah tersebut melampaui batas lelah material maka kostruksi atau elemen mesin akan

rusak pada kurun waktu tertentu.

Jenis beban dinamik sinusoidal ditunjukkan pada gambar berikut :

a. Beban tegangan bolak-balik (reversed stress)

b. Beban tegangan berulang (repeated stress)

c. Beban tegangan tidak beraturan (random stress)

Tiga factor utama penyebab kelelahan adalah

(1) tegangan maksimum bernilai tinggi,

(2) variasi tegangan,

(3) siklus tegangan yang besar.

Selain itu terdapat banyak variable lain seperti konsentrasi tegangan, temperature,

overload, struktur metalurgi, tegangan sisa, dan tegangan kombinasi.

Fatigue limit atau batas lelah material basis besi dan bukan besi dapat diketahui dari

kurva S-N yaitu kurva tegangan (S) terhadap banyaknya siklus (N).

Berikut adalah kurva S-N :

A. PEMBAHASAN

1. Pembuatan test bar.

Kegiatan ini meliputi penentuan dimensi test bar, disain pola & cetakan,

pengaturan komposisi kimia, peleburan, penuangan dan pembongkaran cetakan. Pada

kegiatan ini dibuat pula spesimen chill yang akan digunakan untuk pengujian

komposisi kimia besi cor yang dihasilkan. Pola dibuat dari kayu, cetakan yang

digunakan adalah cetakan pasir dan proses peleburan dilakukan dengan

menggunakkan kupola asam. Dimensi test bar berdiameter 30mm dan panjang

600mm. Penambahan unsur paduan dapat dilakukan di ladle. Agar komposisi kimia

besi cor kelabu yang dihasilkan dapat homogen, maka ukuran unsur paduan tersebut

dihaluskan terlebih dahulu. Proses penambahan unsur paduan dilakukan pada saat

ladle baru terisi sepertiganya, kemudian dengan dituangkannya logam cair

selanjutnya maka akan terjadi efek pengadukan.

2. Penyiapan spesimen uji.

Kegiatan ini meliputi proses-proses pemesinan untuk membuat spesimen uji

yang diperlukan yaitu spesiemen uji tarik dan lelah. Proses pemesinan menggunakan

mesin bubut manual untuk proses pemesinan kasar dan mesin bubut CNC untuk

menghasilkan dimensi akhir yang diharapkan. Untuk memhilangkan pengaruh proses

pemesinan terhadap spesimen uji, maka tahapan-tahapan proses pemesinannya baik

dengan menggunakan mesin bubut manual maupun CNC parameter proses

pemotongannya dibuat seragam.

3. Pengujian.

Kegiatan ini meliputi pengujian komposisi kimia, metalografi, kekerasan, uji

tarik dan uji lelah siklus tinggi. Pengujian komposisi kimia dimaksudkan untuk

mengetahui apakah komposisi kimia material besi cor kelabu yang dibuat sesuai

dengan material yang telah dikembangkan sebelumnya. Pengujian metalografi

dimaksudkan untuk mengetahui distribusi dan ukuran grafit serpih dan fasa-fasa yang

ada pada material. Pengujian kekerasan dimaksudkan untuk mengetahui keseragaman

sifat mekanik test bar. Hal inidilakukan karena test bar yang dibuat jumlahnya

banyak. Pengujian tarik dimaksudkan untuk mengetahui kekuatan tarik material besi

cor kelabu yang dihasilkan. Data ini digunakan sebagai acuan untuk menentukan

besarnya tegangan yang akan dikenakan pada spesimen uji lelah. Selanjutnya setelah

besarnya tegangan yang akan dipakai pada pengujian lelah ditetapkan, maka dapat

dihitung besarnya masa pemberat yang akan digunakan pada pengujian lelah.

Pengujian lelah siklus tinggi dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan material saat

dikenai beban yang berfluktuatif yang telah ditentukan sebelumnya. Ketahanan

tersebut dinyatakan dengan jumlah siklus sampai spesimen lelah patah. Apabila

spesimen mampu bertahan sampai 106 siklus, maka pengujian dihentikan.

BAB III

PENUTUP

Dari uraian diatas dapat diketahui bahwa dengan melakukan pengujian

fatigue kita dapat metentukan batas lelah dari suatu material, sehingga dapat

diketahui berapa batas beban tertentu dimana material tersebut tetap aman untuk

digunakan

DAFTAR PUSTAKA

ASTM E206–72, Standard Definitions of Terms Relating to Fatigue Testing and the

Statistical Analysis of Fatigue Data

ASTM E466–82, Standard Practice for Conducting Constant Amplitude Axial

Fatigue Tests of Metallic Materials

29446632-Laporan-Uji-Fatigue-Matrek pukul 02.19 WIB

UJI KELELAHAN (Batang Utama Profil Persegi dan Batang Pengekang Profil

Bulat) Teknologi Bahan Bangunan_files pukul 02.25 WIB