ILMU BAHAN Material Science “KEGAGALAN” FAILURE Mochamad Yusuf Santoso, S.T., M.T., M.Sc. Program Studi D4 Teknik Keselamatan dan Kesehatan (K3) Jurusan Teknik Permesinan Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya

Mengapa belajar “Kegagalan” Meminimalisir peluang terjadinya kegagalan (failure) pada suatu komponen atau struktur Mencegah terjadinya kegagalan (failure) dengan menerapkan perancangan yang sesuai pada suatu komponen atau struktur Dampak kegagalan: bahaya terhadap nyawa seseorang, kerugian ekonomi, dan terganggunya kegiatan produksi atau jasa Merupakan tanggung jawab seorang engineer untuk mengantisipasi dan merencanakan kemungkinan jegagalan pada saat terjadi kegagalan, engineer harus menganalisa penyebab kegagalan dan mengambil langkah pencegahan yang sesuai untuk menghindari kegagalan berikutnya Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Fracture / Patah Fatigue / Lelah Creep / Failure Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Fracture Simple fracture is the separation of a body into two or more pieces in response to an imposed stress that is static (i.e., constant or slowly changing with time) and a temperatures that are low relative to the melting temperature of the material. Ductile Fracture Material mengalami deformasi plastis Material menyerap energi tinggi sebelum patah Brittle Fracture Material hampir tidak mengalami deformasi plastis Material tidak menyerap energi sebelum patah

Penyebaran/Perambatan Fracture Process Crack Formation Pembentukan retak Propagation Penyebaran/Perambatan Ductile Fracture Diawali dengan crack, diikuti perubahan plastis Crack menyebar secara perlahan, meningkat seiring penambahan beban Brittle Fracture Crack menyebar secara cepat Penyebaran crack terjadi secara spontan Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Fracture Process Highly Ductile Moderate Ductile Brittle Ductile Fracture Brittle Fracture Highly Ductile Moderate Ductile Brittle

Pengujian Fracture Charpy/Izod Impact test dapat digunakan untuk mengetahui sifat material terhadap fracture Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Pengujian Fracture Charpy/Izod Impact test dapat digunakan untuk mengetahui sifat material terhadap fracture Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Fatigue / Kelelahan Bentuk kegagalan yang terjadi pada struktur akibat adanya beban dinamis dan fluktuasi (misal pada jembatan, pesawat dan komponen mesin) Bisa terjadi di bawah tegangan yield strength Tipe kegagalan ini biasanya terjadi adanya tegangan atau regangan yang berulang dalam suatu periode  Fatigue Fatigue terjadi seperti brittle, terjadi deformasi plastic secara menyeluruh Proses terjadi diawali dengan inisiasi dan perambatan dari crack Permukaan patah tegak lurus dengan arah tegangan yang dikenakan Fatigue is catastrophic and insidious, occurring very suddenly and without warning. Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Cyclic Stress Siklus Tegangan Repeated Stress Cycle Reversed Stress Cycle Random Stress Cycle

Menunjukkan hubungan antara besarnya tegangan dan jumlah siklus S-N Curve Menunjukkan hubungan antara besarnya tegangan dan jumlah siklus Endurance limit  menunjukkan batas kelelahan material akan terjadi Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Pengujian Fatigue ASTM Standard E 466, “Standard Practice for Conducting Constant Amplitude Axial Fatigue Tests of Metallic Materials,” ASTM Standard E 468, “Standard Practice for Presentation of Constant Amplitude Fatigue Test Results for Metallic Materials.” Fatigue Limit (Endurance Limit)  the largest value of fluctuating stress that will notcause failure for essentially an infinite number of cycles Fatigue Strength  the stress level at which failure will occur for some specified number of cycles Fatigue Life  the number of cycles to cause failure at a specified stress level Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Fatigue Process Crack Initiation Crack Propagation Final Failure Crack initiation, wherein a small crack forms at some point of high stress concentration; Crack propagation, during which this crack advances incrementally with each stress cycle; and Final failure, which occurs very rapidly once the advancing crack has reached a critical size. Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Creep Materials are often placed in service at elevated temperatures and exposed to static mechanical stresses (e.g., turbine rotors in jet engines and steam generators that experience centrifugal stresses, and high-pressure steam lines) Deformation under such circumstances is termed creep. Defined as the time-dependent and permanent deformation of materials when subjected to a constant load or stress creep is normally an undesirable phenomenon and is often the limiting factor in the lifetime of a part. It is observed in all materials types; for metals it becomes important only for temperatures greater than about 0,4 Tm (Tm = absolute melting temperature) Ilmu Bahan: Genap 2013/2014

Creep Behaviour Ilmu Bahan: Genap 2013/2014