Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PENGARUH TEMPERING T6 PADA PERILAKU KELELAHAN
PADUAN ALUMINIUM 6061-T4 MELALUI SIMULASI METODE
ELEMEN HINGGA DAN DATA ANALITIKAL UJI TARIK
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan
Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Disusun oleh :
FREDDY SAPUTRA ROMAMTI-EZER TAEBENU
NIM : 165214034
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
THE EFFECT OF TEMPERING T6 AT BEHAVIOR OF
ALUMINUM ALLOY 6061-T4 THROUGH SIMULATION FINITE
ELEMENTS METHODS AND TENSION TEST ANALITICAL DATA
FINAL PROJECT
Presented As Partial Fulfillment of the Requirement To Obtain the
Engineering Degree In Mechanical Engineering
Arranged by :
FREDDY SAPUTRA ROMAMTI-EZER TAEBENU
NIM : 165214034
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019
ii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRAK
Struktur material paduan aluminium memiliki karakteristik yang unik beberapa
diantaranya terdiri dari massa jenis yang rendah, kekuatan yang relatif tinggi,
ketahanan terhadap korosi yang baik, dan digunakan dalam berbagai aplikasi
terkhusus untuk bidang dirgantara. Kegagalan akibat kelelahan menjadi perhatian
utama untuk paduan aluminium 6061. Hal tersebut disebabkan karena nilai dari
kekuatan tarik mekanis pada paduan aluminium 6061 lebih rendah dari paduan
aluminium 2024 dan 7075, yang umum digunakan dalam bidang dirgantara.
Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah untuk menunjukan efek dari
perlakuan tempering pada perilaku sifat kelelahan material paduan aluminium
6061-T4 dalam tiga waktu penuaan 3 jam, 5 jam, dan 7 jam. Karakteristik
kelelahan paduan aluminium terdiri atas batas kelelahan, kekuatan kelelahan, dan
umur kelelahan yang dianalisis menggunakan pendekatan elemen hingga atau
FEA berdasarkan data hasil pengujian tarik. Berdasarkan grafik S-N menunjukan
bahwa batas kelelahan tertinggi diperoleh pada waktu aging 3 jam dan mengalami
penurunan seiring bertambahnya waktu aging. Sifat ulet material paduan
aluminium mengalami perubahan, melalui perlakuan pengerasan presipitasi yang
disebabkan karena terbentuknya butir-butir endapan fase kedua, yaitu fase
intermetalik pada matriks paduan aluminium 6061 yang mengalami pengerasan
dan pengendapan sesuai dengan variasi waktu penuaan presipitasi yang
diterapkan. Hal tersebut dapat dilihat dari grafik siklus uji tarik, bahwa material
paduan aluminium 6061 mengalami peningkatan tegangan dan penurunan
renggangan secara bersamaan ketika waktu penuaan divariasikan.
Kata kunci: Batas kelelahan, FEA, paduan aluminium 6061-T4, tempering T6.
vii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACT
The structure of aluminum alloy materials has unique characteristics, some of
which include low density, relatively high strength, good corrosion resistance, and
are used in a variety of applications, especially in the aerospace field. Fatigue
failure is a major concern for aluminum alloy 6061. This is because the value of
the mechanical tensile strength of aluminum alloy 6061 is lower than that of
aluminum alloys 2024 and 7075, which are commonly used in the aerospace field.
The aim of this research was to show the effect of tempering treatment on the
fatigue behavior of 6061-T4 aluminum alloy material in three aging times of 3
hours, 5 hours, and 7 hours. The fatigue characteristics of aluminum alloys consist
of fatigue limit, fatigue strength, and fatigue life which are analyzed using the
finite element approach or FEA based on tensile test data. Based on the S-N graph,
it shows that the highest fatigue limit is obtained at 3 hours of aging and decreases
with increasing aging time. The ductile properties of aluminum alloy materials
undergo changes, through precipitation hardening treatment caused by the
formation of second-phase precipitated grains, namely the intermetallic phase in
the 6061 aluminum alloy matrix which hardens and settles according to the
variation of precipitation aging time applied. It can be seen from the graph of the
tensile test cycle, that the 6061 aluminum alloy material experiences an increase in
stress and a decrease in stretch simultaneously when the aging time is varied.
Key words: Fatigue limit, FEA, aluminum alloy 6061-T4, tempering T6.
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Mahe Esa, atas berkat, dan kasih yang
telah Ia berikan sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian, dan penulisan
naskah Skripsi yang berjudul “Pengaruh Tempering T6 Pada Perilaku Kelelahan
Paduan Aluminium 6061-T4 Melalui Simulasi Metode Elemen Hingga Dan Data
Analitikal Uji Tarik”.
Penyusunan skripsi ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat bagi
mahasiswa untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik
Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Dalam
penyusunan naskah skripsi, penulis telah melakukan serangkaian penelitian di
laboratorium dan riset berdasarkan referensi atau tinjauan pustaka. Pada akhirnya,
penyusunan naskah skripsi ini dapat terselesaikan berkat kasih Tuhan, dan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Bapak Sudi Mungkasi, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi.
2. Bapak Budi Setyahandana, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma
3. Bapak Wibowo Kusbandono, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik
yang telah banyak memberikan bimbingan, dan dukungan kepada penulis.
4. Bapak Dr. Eng. I Made Wicaksana Ekaputra, selaku dosen pembimbing
yang dengan penuh kesabaran telah meluangkan waktu, memberikan
bimbingan, tenaga, masukan, dan dukungan kepada penulis, sehingga
penulis dapat menyelesaikan naskah tugas akhir ini.
5. Bapak (Yoktan Soleman Bani), dan Ibu (Theresia Mbhu) yang telah
mendukung penulis dengan memberikan perhatian dan doa.
6. Gidalty M. Taebenu, Chandra Y. Taebenu, dan Indah M. Taebenu serta
seluruh sanak saudara dan teman-teman penulis yang dengan penuh
perhatian memberikan perhatian, semangat, dan dukungan kepada penulis.
7. Sahabat penulis : Alexander Eka Susanto sebagai teman seperjuangan
selama proses riset, pengujian, dan pengambilan data di laboratorium.
ix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
8. Segenap keluarga besar Teknik Mesin yang tidak bisa penulis sebutkan satu
per satu.
9. Segenap dosen dan karyawan laboran Teknik Mesin, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, yang telah membagikan
pengalaman dan ilmu yang berharga selama perkuliahan, serta membantu
penulis terkait dengan penggunaan alat di laboran dan metode yang dapat
diambil demi kelancaran dalam menyelesaikan tugas akhir penulis.
10. Staff karyawan Sekretariat Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi
yang telah membantu memudahkan proses administrasi dan kesuksesan
penulis.
11. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, yang telah
memberikan dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung kepada
penulis.
Penulis sadar masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh
karena itu, penulis sangat mengharapkan saran, dan kritik untuk kesempurnaan
naskah ini. Semoga naskah ini dapat menambah informasi pembaca, dan
membawa kemajuan di bidang teknologi.
Yogyakarta, 5 Agustus 2020
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i
TITLE ..................................................................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................... v
PERNYATAAN PERSETUJUAN ...................................................................... vi
ABSTRAK............................................................................................................ vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xix
BAB I. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2. Identifikasi Masalah ...................................................................... 3
1.3. Rumusan Masalah ......................................................................... 3
1.4. Tujuan Penelitian ........................................................................... 3
1.5 Batasan Masalah ............................................................................ 4
1.6 Manfaat Penelitian ......................................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 6
2.1. Penelitian yang Pernah Dilakukan ............................................... 6
2.2. Landasan Teori ............................................................................ 17
2.2.1. Karakteristik Paduan Aluminium ........................................ 17
2.2.2. Komponen Dalam Metalurgi ............................................... 20
2.2.2.1. Proses Normalisasi (Anneling) ............................... 20
2.2.2.2. Fase Paduan Aluminium ........................................ 21
2.2.2.3. Mekanisme Pengerasan Paduan Aluminium ......... 23
xi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.2.3. Perilaku Mekanis ................................................................. 30
2.2.3.1. Pengujian Tarik ...................................................... 31
2.2.3.2. Pengujian Kelelahan .............................................. 39
2.2.4. Computational Fluid Dynamics........................................... 53
2.2.4.1. Dasar Computational Fluid Dynamics ................... 54
2.2.4.2. Analisis Volume Hingga ........................................ 54
2.2.4.3. Proses Pemodelan .................................................. 56
BAB III. METODE PENELITIAN ................................................................... 61
3.1. Diagram Alir Penelitian .............................................................. 61
3.2. Alat dan Bahan Penelitian .......................................................... 63
3.2.1. Mesin Uji Tarik ................................................................... 63
3.2.2. Furnace atau tungku pembakaran ....................................... 64
3.3. Langkah Pengujian Eksperimental ............................................ 64
3.3.1. Pembuatan Spesimen Uji Tarik AA6061 ............................ 65
3.3.2. Heat Treatment AA6061 ..................................................... 66
3.3.3. Pengujian Benda Uji Tarik AA6061 ................................... 67
3.3.4. Analisis Data Uji Tarik AA6061 ......................................... 68
3.4. Simulasi Finite Element Analysis ................................................ 69
3.4.1. Pembuatan CAD Spesimen Kelelahan AA6061 ................. 70
3.4.2. Pembuatan Grid Dan Penyesuaian Data .............................. 71
3.4.3. Analisis Simulasi Kelelahan AA6061 ................................. 72
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 74
4.1. Hasil Perhitungan ........................................................................ 74
4.1.1. Metode Siklus Stress-Strain ................................................ 76
4.1.2. Metode 90% Ultimate Tensile Stress................................... 76
4.2. Pembahasan .................................................................................. 77
4.2.1. Perilaku Sifat Mekanis AA6061 .......................................... 78
4.2.1.1. Analisis Uji Tarik ................................................... 78
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
4.2.1.2. Analisis Kelelahan ................................................. 91
4.2.2. Simulasi Elemen Hingga Kelelahan .................................. 103
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 107
5.1. Kesimpulan ................................................................................. 107
5.2. Saran ........................................................................................... 108
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 110
LAMPIRAN ....................................................................................................... 113
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Kekuatan tarik material di bawah pengaruh pengerasan presipitasi
pada 100°C ................................................................................................... 7
Gambar 2.2. Kekuatan tarik material di bawah pengaruh pengerasan presipitasi
pada 200°C ................................................................................................... 7
Gambar 2.3. Komposisi kaya aluminium dalam sistem paduan aluminium
tembaga ........................................................................................................ 8
Gambar 2.4. Perbandingan kekuatan lelah terhadap jumlah siklus untuk paduan
Al solution heat treating pada 420°C, 460°C, dan 500°C selama
1 jam dan penuaan pengerasan pada 165°C selama 6 jam ............. 9
Gambar 2.5. Grafik nilai kekerasan versus waktu penuaan untuk temperatur
penuaan 175°C, 185°C, 195°C, 220°C, 350°C, dan 420°C ........... 10
Gambar 2.6. Perbandingan antara kurva stress-life pada simulasi dan standar
untuk AA6061 ............................................................................................. 11
Gambar 2.7. Kurva stress-life pada berbagai tingkat temperatur .......................... 12
Gambar. 2.8 Pengaruh temperatur terhadap umur kelelahan pada paduan
aluminium AA6061 ................................................................................... 12
Gambar 2.9. Jenis kurva tegangan tarik dari artificial aging paduan aluminium
2024 dengan waktu aging berbeda pada temperatur aging
(a) 170°C, (b) 190°C, dan (c) 210°C .................................................... 14
Gambar 2.10. Analisis batas pengerasan kerja pada referensi spesimen uji tarik
AA2024-T3 .................................................................................................. 15
Gambar 2.11. Pengerasan brinell untuk sampel perlakuan solid solution pada
temperatur 495°C, 505°C, 515°C, sebagai fungsi waktu penuaan
buatan dari temperatur 190°C dan 208°C ........................................... 16
Gambar 2.12. Komposisi paduan aluminium 6061 menggunakan EDX
analisis ........................................................................................................... 17
Gambar 2.13. Patahan pada poros dan permukaan patahan sebagai awal dari
retakan yang terjadi ................................................................................... 19
Gambar 2.14. Daerah permukaan patahan pada bantalan yang digunakan untuk
xiv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
mempertahankan posisi dari rol .............................................................. 19
Gambar 2.15. Kelarutan keseimbangan padat sebagai fungsi temperatur untuk
elemen paduan yang paling umum ditambahkan pada paduan
aluminium ..................................................................................................... 22
Gambar 2.16. Diagram fase aluminium seri 6xxx dengan komposisi
aluminium-magnesium-silikon ............................................................... 22
Gambar 2.17. Gambaran skematis dari beberapa tahap dalam pembentukan
keseimbangan fase endapan ( ), (a) larutan padat super jenuh,
(b) transisi , fase endapan, (c) fase keseimbangan , dalam fase
matrix- ........................................................................................................ 24
Gambar 2.18. Diagram fase hipotetis untuk paduan dengan komposisi yang
diperkeras presipitasi ................................................................................. 25
Gambar 2.19. Kesetimbangan larutan sebagai fungsi temperatur untuk matriks
(a) dalam paduan aluminium dengan rasio Mg-Si 1,73:1
dan (b) matriks magnesium dan silicon dalam paduan aluminium
padat ketika dan silikon terbentuk .......................................... 26
Gambar 2.20. Skema ilustrasi tingkat pembentukan endapan dalam matriks
(a dan b) hingga yang paling kasar (c ke f)......................................... 27
Gambar 2.21. Skema hubungan temperatur terhadap waktu untuk dua
perlakuan panas masing-masing solution dan presipitasi dalam
proses pengerasan presipitat .................................................................... 28
Gambar 2.22. Ilustrasi diagram fase liquidus, solidus, dan solvus yang
ditunjukkan untuk material paduan aluminium 6061 ...................... 28
Gambar 2.23. Skematik kurva penuaan (a) penuaan alami untuk tiga paduan
aluminium tempa, dan (b) penuaan buatan untuk paduan
aluminium 6061 .......................................................................................... 30
Gambar 2.24. Skema kurva engineering stress-strain untuk tipe material ulet
sebagai perilaku necking. Necking dimulai pada titik tegangan
maksimum yang ditunjukan dalam kurva ........................................... 32
Gambar 2.25. Skematis diagram tegangan-regangan yang menunjukkan
deformasi elastis linier .............................................................................. 33
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 2.26. Skematis dari perilaku tegangan-regangan tarik untuk bahan
getas dan ulet ............................................................................................... 34
Gambar 2.27. Tampilan skematik penentuan titik tegangan luluh dengan
metode offset ................................................................................................ 36
Gambar 2.28. Batas penggunaan berbagai persamaan tegangan-regangan
untuk pengujian tarik ................................................................................. 38
Gambar 2.29. Terminologi untuk tegangan alternatif ............................................... 41
Gambar 2.30. Perbandingan persamaan untuk tegangan rata-rata ........................ 42
Gambar 2.31. Renggangan elastis dan plastis ............................................................. 43
Gambar 2.32. Kurva engineering dan true stress-strain dari pengujian
uji tarik .......................................................................................................... 44
Gambar 2.33. Kurva hasil log dari tegangan sebenarnya terhadap regangan
Plastis ............................................................................................................. 45
Gambar 2.34. Lingkaran histerisis .................................................................................. 47
Gambar 2.35. Diagram efek Bauschinger .................................................................... 48
Gambar 2.36. Pengembangan kurva histerisis yang stabil berdasarkan kurva
siklus tegangan-regangan menggunakan hipotesis Massing‟s ..... 49
Gambar 2.37. Kurva strain-life........................................................................................ 52
Gambar 2.38. Sel pada bidang tiga dimensi ................................................................ 55
Gambar 2.39. Mesh struktur non-ortogonal untuk geometri mesin ...................... 55
Gambar 2.40. Grid segitiga untuk mesh unterstruktur .............................................. 56
Gambar 2.41. Geometri spesimen untuk simulasi kelelahan (a) model 3D, and
dimensi spesimen (mm), (b) model sesudah meshing ..................... 58
Gambar 2.42. Spesimen uji tarik (a) geometri spesimen (mm), (b) spesimen
sebenarnya .................................................................................................... 58
Gambar 2.43. Batas kondisi dari pembebanan pada (a) ujung tetap, dan (b)
aplikasi beban .............................................................................................. 59
Gambar 2.44. Titik kegagalan lelah spesimen AA6061 (a) berdasarkan prediksi
melalui FEA, dan (b) eksperimental ..................................................... 60
Gambar 3.1. Diagram alir proses penelitian ................................................................ 62
Gambar 3.2. Mesin uji tarik .............................................................................................. 63
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 3.3. Furnace atau tungku pembakaran .......................................................... 64
Gambar 3.4. Spesimen AA6061 awal setelah melalui pembubutan
spesimen 1 .................................................................................................... 65
Gambar 3.5. Spesimen AA6061 akhir setelah melalui pembubutan
spesimen 2 (a) CAD benda uji tarik standar ASTM E8 (mm), dan
(b) hasil bubut benda uji tarik standar ASTM E8 ............................. 66
Gambar 3.6. Spesimen AA6061 hasil pengujian tarik pada masing-masing
kondisi variasi ............................................................................................. 68
Gambar 3.7. Benda uji kelelahan (a) standar ASTM E466 (referensi Wong),
dan (b) CAD dimensi spesimen (mm) ................................................. 70
Gambar 3.8. Geometri benda uji untuk simulasi kelelahan (a) model
geometri 3D, dan (b) model mesh dari benda uji .............................. 72
Gambar 4.1. Grafik analisis siklus uji tarik untuk empat kondisi perlakuan
utama yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061 . 79
Gambar 4.2. Analisis grafik tegangan tarik untuk tiap kondisi perlakuan
yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061 ................ 81
Gambar 4.3. Analisis grafik tegangan luluh untuk tiap kondisi perlakuan yang
diterapkan pada material paduan aluminium 6061 .................... 85
Gambar 4.4. Analisis grafik plastic strain untuk tiap kondisi perlakuan yang
diterapkan pada material paduan aluminium 6061 .................... 89
Gambar 4.5. Grafik analisis siklus stress-strain untuk empat kondisi
perlakuan utama yang diterapkan pada material paduan aluminium
6061 ........................................................................................... 93
Gambar 4.6. Analisis grafik kelelahan berdasarkan siklus stress-strain pada
tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada material paduan
aluminium 6061 ......................................................................... 96
Gambar 4.7. Analisis grafik kelelahan berdasarkan 90% UTS dari referensi
Wong pada tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada material
paduan aluminium 6061 ............................................................. 100
Gambar 4.8. Simulasi demage kelelahan dari hasil analisis data kelelahan
untuk tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada material
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
paduan aluminium 6061 ........................................................................... 103
Gambar 4.9. Simulasi umur kelelahan dari hasil analisis data kelelahan untuk
tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada material paduan
aluminium 6061 .......................................................................................... 104
Gambar 4.10. Simulasi faktor keamanan dari hasil analisis data kelelahan untuk
tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada material paduan
aluminium 6061 .......................................................................................... 105
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Properti mekanis paduan aluminium 6061 (Wong, 1984)................... 59
Tabel 3.1. Data Parameter AA6061 Kondisi Heat Treatment ................................ 67
Tabel 3.2. Data Parameter AA6061 Analisis Uji Tarik ............................................ 69
Tabel 3.3. Parameter input data AA6061 untuk simulasi FEA .............................. 73
Tabel 4.1. Penentuan property kelelahan ...................................................................... 75
xix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Paduan aluminium merupakan paduan yang telah lama digunakan sebagai
konstruksi pesawat sejak tahun 1930-an. Industri bidang dirgantara sebagai bidang
industri dengan penggunaan material paduan aluminium terbanyak, sangat
bergantung pada paduan aluminium jenis 2xxx dan 7xxx. Sementara untuk paduan
aluminium 6xxx sangat menarik namun aplikasi penggunaan paduan tersebut
terbatas pada pembuatan badan pesawat terbang. Pertimbangan penggunaan
paduan aluminium 6xxx berdasarkan kombinasi sifat-sifatnya yang menarik
seperti bobot rendah, kekuatan yang baik, kemampuan bentuk, kemampuan
pengelasan, ketahanan korosi, dan biaya rendah (M.F.I.A. Imam, dkk, 2015).
Paduan aluminium yang diproduksi untuk berbagai jenis komponen memiliki
beberapa kendala terkait dengan kegagalan yang dialami material. Kasus
kegagalan yang terjadi dan diinvestigasi berkaitan dengan kegagalan akibat lelah.
Pada tiap komponen menunjukan sebagian besar penyebab kegagalan disebabkan
karena faktor kelelahan komponen dan tumbuhnya retakan kelelahan yang dimulai
dari endapan partikel intermetalik yang besar dan rapuh pada matriks paduan
aluminium (May, Iain Le, 2010). Kegagalan pada material meliputi tiga basis
kegagalan yaitu patahan, kelelahan, dan rambatan. Pada pembahasan untuk
kegagalan kelelahan mencakup beberapa unsur penting yang berkaitan dengan
batas lelah, kekuatan lelah, dan umur lelah. Proses kegagalan lelah ditandai
dengan tiga langkah berbeda: (1) inisiasi retak, di mana celah kecil terbentuk pada
beberapa titik konsentrasi tegangan tinggi; (2) perambatan retak, di mana celah ini
meningkat secara bertahap dengan setiap siklus tegangan; dan (3) kegagalan akhir,
yang terjadi sangat cepat setelah peningkatan retakan telah mencapai ukuran kritis
(Callister, William. D, 2007).
Paduan aluminium terbagi dalam dua kategori utama yaitu wrought
compotitions dan casting compotitions. Perbedaaan dari keduanya terletak pada
pengembangan sifat mekanik yaitu proses pembuatan dan pembentukannya.
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Paduan alumunium 6061 termasuk dalam kategori wrought aluminum alloys seri
6xxx dengan paduan utamanya didominasi oleh unsur Mg dan Si (Callister,
William. D, 2007). Paduan aluminium 6061 memiliki beberapa keunggulan yaitu
kemampuan permesinan yang baik, kekuatan yang tinggi dan ringan, serta
ketahanan terhadap korosi, namun disisi lain paduan aluminium 6061 memiliki
tingkat kekuatan yang lebih kecil jika dibandingkan dengan paduan 7075 dan
2024 (Mursalin, dkk, 2009). Paduan aluminium 6061 dapat diberi perlakuan panas
seperti natural aging dan precipitation heat-treated temper. Pengembangan
metode temper untuk proses perlakuan panas pada paduan aluminium 6061 dapat
meminimalkan dampak elektrokimia terhadap ketahanan korosi. Selain itu, laju
pendinginan temperatur dan waktu artificial aging juga dapat berdampak terhadap
peningkatan ketahanan korosi pada produk aluminium. Pengerasan presipitasi
adalah proses peningkatan kekuatan dan kekerasan paduan logam dengan
pembentukan partikel terdispersi seragam yang sangat kecil dari fase kedua dalam
matriks fase asli. (Callister, William. D, 2007).
Pada penelitian ini pengaruh perlakuan panas tempering T6 pada perilaku
grafik stress-life (S-N) dari paduan aluminium 6061 diinvestigasi melalui
pendekatan analitikal berupa finite element analysis (FEA) atau metode elemen
hingga. Sebagian besar waktu analisis kurva S-N diperoleh dengan pendekatan
eksperimental. Sehingga berdasarkan kemajuan teknologi informasi telah
memungkinkan untuk memprediksi area kritis untuk kerusakan kelelahan melalui
pendekatan tersebut. Metode FEA digunakan sebagai alternatif dalam pengujian
secara eksperimental yang membutuhkan waktu yang cukup lama dalam
menginvestigasi karakteristik kelelahan. Proses analisis FEA merupakan suatu
proses analisis yang didasarkan terhadap program aritmatik yang telah disediakan
dalam basik program pada aplikasi yang digunakan. Metode penerapan dari FEA
telah banyak digunakan untuk dasar analisis yang diterapkan pada suatu geometri.
Umumnya dalam skala yang luas, penerapan dari analisis elemen hingga
diperlihatkan pada geometri 3D dengan tingkat kompleksitas yang tinggi, hal ini
didasarkan pada aspek penggunaan dari geometri 3D yang banyak digunakan serta
hampir semua cakupan objek yang dianalisis berbentuk 3D.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.2. Identifikasi Masalah
Penerapan material paduan aluminium seri 6061 dalam industri terutama
bidang dirgantara menjadi pokok pembahasan. Jenis paduan aluminium 6061
merupakan salah satu dari beberapa jenis material paduan yang paling umum
digunakan dalam proses produksi komponen pesawat terbang. Penentuan
penggunaan jenis material paduan tersebut berdasarkan dua unsur penting yaitu
sifat mekanis dan ketahanan terhadap korosi. Paduan aluminium seri 6061 dipilih
karena memiliki ketahanan terhadap korosi yang baik jika dibanding dengan seri
2024. Kelemahan dari sisi kualitas kekuatan mekanis pada paduan aluminium seri
6061 memberikan efek kerentanan kegagalan lelah terhadap penerapannya dalam
bidang struktur. Dalam beberapa studi menunjukan bahwa kerusakan pada
aluminium seri 6061 terjadi pada skala mikro yang diidentifikasi berupa keretakan
kecil pada matriks paduan aluminium yang kemudian mengalami perambatan dan
saling menyatu hingga menghasilkan kegagalan akhir. Lebih lanjut, dijelaskan
bahwa pengujian secara eksperimental terkadang memakan waktu yang cukup
lama dan terkendala oleh ketersediaan alat uji yang ada. Sebagai alternatif maka
pendekatan analitikal menjadi salah satu alternatif yang bisa digunakan dalam
menginvestigasi kegagalan lelah pada paduan aluminium 6061-T4.
1.3. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari penelitian ini yaitu :
1. Bagaimana pengaruh perlakuan panas T6 terhadap sifat kekuatan tarik
paduan aluminium 6061-T4 ?
2. Bagaimana pengaruh perlakuan panas T6 yang diterapkan pada paduan
aluminium 6061-T4 terhadap perilaku kelelahan menggunakan metode FEA
?
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Menganalisis efek perlakuan panas T6 terhadap sifat kekuatan tarik paduan
aluminium 6061-T4.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
2. Menganalisis efek perlakuan panas T6 yang diterapkan pada paduan
aluminium 6061-T4 terhadap perilaku kelelahan menggunakan metode
FEA.
3. Menguraikan efek dari perlakuan presipitation hardening terhadap sifat dari
struktur material paduan aluminium 6061-T4 berdasarkan nilai ratio
pengerasan struktur material paduan aluminium 6061-T4.
1.5 Batasan Masalah
Agar topik penelitian tidak meluas, dalam penelitian ini penulis membuat
batasan-batasan yaitu :
1. Parameter sifat mekanis yang ditinjau berupa analisis perilaku uji tarik dan
perilaku kelelahan pada material.
2. Untuk pengujian sifat mekanis berturut-turut menggunakan sandart ASTM
E8 dan ASTM E466.
3. Pengujian yang dilakukan menggunakan material paduan aluminium 6061-
T4 dengan perlakuan panas T6.
4. Perlakuan normalisasi yang diterapkan menggunakan temperatur 430
dengan waktu penahanan selama 2 jam.
5. Perlakuan T6 yang diterapkan menggunakan temperatur 190 dengan variasi
waktu penuaan yaitu 3 jam, 5 jam, dan 7 jam.
6. Dasar dari semua proses analisis yang dilakukan mengacu pada hasil
pengujian uji tarik dimana proses tersebut untuk mengahasilkan parameter-
parameter terkait yang berhubungan dengan sifat mekanis material paduan
aluminium 6061-T4.
7. Metode pengujian menggunakan metode analitikal FEA dengan aplikasi
ANSYS.
8. Parameter pembanding hasil pengujian menggunakan tinjauan pustaka
beberapa material dengan perlakuan serupa yaitu 6061, 6061 T6, dan 2024
T4
1.6 Manfaat Penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini yaitu :
1. Memperlihatkan perbandingan karakteristik sifat mekanis dan perilaku
kelelahan beberapa material sejenis dengan perlakuan yang bervariasi.
2. Memberikan informasi penerapan perlakuan precipitation hardening yang
dapat dipadukan, divariasikan, dan dioptimalkan untuk meningkatkan
karakteristik sifat mekanis dan kualitas material.
3. Menunjukan analisis perilaku kelelahan menggunakan metode finite element
analysis (FEA) dengan basis aplikasi yang digunakan yaitu ANSYS sebagai
metode yang dapat membantu dalam mempersingkat waktu proses analisis
dalam pengujian yang dilakukan secara eksperimental.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penelitian yang Pernah Dilakukan
Sebagai objek dalam mekanika struktur material, faktor kelelahan
dipandang sebagai salah satu penyebab utama dalam kegagalan struktur material.
Dilaporkan bahwa 90% dari kegagalan struktur material yang terjadi dalam
pengaruh pembebanan berulang disebabkan karena adanya retakan oleh kelelahan
yang dialami struktur material (Lim, Hyung Jin, dkk, 2018). Proses perlakuan
panas diketahui dapat meningkatkan umur kelelahan dengan memperlambat
inisiasi retakan pada permukaan spesimen dan meningkatkan sifat formabilitas.
Dari hal tersebut, perlakuan terhadap permukaan menjadi faktor penting dalam
upaya peningkatan umur kelelahan yang diidentifikasi untuk kasus low cicle
fatigue (LCF) dan high cicle fatigue (HCF). Dilaporkan bahwa peningkatan umur
kelelahan untuk kedua kasus tersebut dapat mencapai dua kali dari hasil tanpa
diterapkan perlakuan permukaan. Dalam kasus kegagalan pada area low cicle
fatigue (LCF) akibat keretakan yang tidak merambat ditunjukan bahwa
perambatan yang terjadi dipengaruhi oleh pertumbuhan partikel-partikel dislokasi
(J. Selvakumar, dkk, 2016). Penerapan perlakuaan penuaan menghasilkan
pembentukan fase kedua berupa pengurangan ketangguhan dan umur kelelahan
dalam low cicle fatigue (LCF) dari paduan aluminium, dengan peningkatan waktu
durasi penahanan yang baik mengakibatkan umur kelelahan mengalami
penurunan berdasarkan siklus tegangan-kompresi yang meningkat dan menurun
terhadap jenis perlakuan panas yang diterapkan (M.F.I.A. Imam, dkk, 2015).
Melalui hasil studi lebih lanjut yang dilakukan terhadap paduan aluminium
6061 menunjukan bahwa pengerasan presipitasi dapat meningkatkan kekerasan
mikro dari paduan aluminium 6061 dimana kekerasan yang lebih tinggi dihasilkan
pada waktu penuaan yang lebih lama hingga mencapai kondisi penuaan puncak.
Studi serupa juga dilakukan oleh Mansourinejad, dkk (2012) yang menunjukan
bahwa perlakuan penuaan ganda menghasilkan kekuatan material yang lebih
rendah dibandingkan dengan penuaan tunggal. Oleh Tan dan
6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Muhammad (2009) menunjukan bahwa perlakukan penuaan pada temperatur yang
lebih tinggi mengakibatkan penurunan kekuatan material seiring bertambahnya
waktu penuaan. Di sisi lain, pada kondisi temperatur yang lebih tinggi, waktu
yang lebih singkat diperlukan untuk mencapai puncak penuaan. Dari perlakukan
panas yang diterapakan menunjukan bahwa pada temperatur 100 dan 200
pada waktu penuaan berbeda menghasilkan karakteristik ultimate tensile strength
dan yield strength yang berbeda. Gambar 2.1 menunjukan bahwa pada temperatur
100 tidak adanya indikasi penurunan dari karakteristik ultimate tensile strength
dan yield strength dengan meningkatnya waktu penuaan, namun sebaliknya pada-
Gambar 2.1. Kekuatan tarik material di bawah pengaruh
pengerasan presipitasi pada 100 (J. Ridhwan, dkk, 2014).
Gambar 2.2. Kekuatan tarik material di bawah pengaruh
pengerasan presipitasi pada 200 (J. Ridhwan, dkk, 2014).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Gambar 2.2 temperatur 200 terlihat bahwa adanya indikasi batas peningkatan
kekuatan material 6061 pada peningkatan waktu penuaan. Pada waktu penuaan
hingga 2 jam terjadi peningkatan dari karakteristik ultimate tensile strength dan
yield strength dan mengalami penurunan pada tingkat penuaan lebih lanjut. (J.
Ridhwan, dkk, 2014).
Penuaan dapat dilakukan pada suhu kamar atau pada suhu tinggi dengan
range 149 hingga 204 . Pada kurva komposisi aluminium tembaga (Gambar
2.3) menunjukan bahwa kelarutan maksimum tembaga dalam paduan aluminium
sebesar 5,65 persen pada temperatur 548 dan kelarutan tersebut menurun hingga
0,45 persen pada temperatur 300 . Oleh karena hal tersebut, paduan yang
mengandung antara 2,5 hingga 5 persen unsur tembaga akan merespon perlakukan
panas yang diterapkan dengan mengalami pengerasan presipitasi. Temperatur-
Gambar 2.3. Komposisi kaya aluminium dalam sistem paduan
aluminium tembaga (M.F.I.A. Imam, dkk, 2015).
yang diterapkan berkisar antara 420 , 460 , atau 500 dengan perlakuan
penuaan dilakukan pada temperatur 165 selama 6 jam. Hasil dari analisis yang
dilakukan menunjukan bahwa terjadi peningkatan kekuatan lelah dengan
meningkatnya temperatur perlakuan solutio heat treating yang disebabkan oleh
tingkat kelarutan tembaga dalam paduan aluminium yang maksimum pada
temperatur tinggi. Solution heat treating yang diterapkan menghasilkan
peningkatan jumlah siklus masing-masing 44%, 55%, dan 64% dibandingkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
tanpa adanya perlakuan solution heat treating pada paduan aluminium (Gambar
2.4). Peningkatan jumlah siklus dapat suatu peningkatan yang terkait dengan
penghentian perambatan retak pada skala hambatan dalam struktur mikro yang
dihasilkan dari penerapan proses perlakukan panas (M.F.I.A. Imam, dkk, 2015).
Gambar 2.4. Perbandingan kekuatan lelah terhadap jumlah siklus
untuk paduan Al solution heat treating pada 420 , 460 , dan 500
selama 1 jam dan penuaan pengerasan pada 165
selama 6 jam (M.F.I.A. Imam, dkk, 2015).
Persyaratan mendasar dalam sistem paduan yang menerapkan metode
precipitation hardening adalah bahwa adanya kontrol larutan padat dalam paduan
yang dilakukan dengan cara mengontrol temperatur. Spesimen paduan aluminium
6061 T6 diberi perlakuan dengan dua parameter yang digunakan yaitu waktu dan
temperatur. Proses artificial aging dari sample dilakukan pada temperatur 175 ,
185 , 195 , 220 , 350 dan 420 selama 30 menit hingga 10 jam. Hasil
pengujian yang dilakukan menjelaskan bahwa nilai kekerasan tertinggi diperoleh
pada temperatur penuaan 185 dengan waktu penahanan selama 6 jam. Pada
kondisi temperatur penuaan 350 dan 420 , kekerasan paduan aluminium 6061
T6 menurun dengan cepat mencapai nilai terkecil selama penuaan 10 jam.
Fenomena tersebut terjadi karena adanya kenaikan temperatur yang menghasilkan
peningkatan laju difusi atom padat dalam matriks paduan sehingga laju penuaan
meningkat. Diantara perlakuan penuaan yang dianalisis yaitu 2 jam, 4 jam, dan 6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
jam penuaan pada temperatur 175 , sifat mekanik terbaik diperoleh pada
penuuan selama 6 jam pada temperature 185 . Melalui penerapan metode
precipitation hardening, sifat kekerasan paduan mengalami peningkatan masing-
masing 11%, 27%, 23% dan 22% pada temperatur 175 , 185 , 195 dan
220 . Disisi lain penerapan precipitation hardening tidak efektif untuk
temperatur penuaan 350 dan 420 , dimana sifat kekerasan yang diperoleh
setelah mengalami proses penuaan memiliki nilai kekerasan yang lebih kecil dari
keadaan normal (Gambar 2.5).
Gambar 2.5. Grafik nilai kekerasan versus waktu penuaan
untuk temperatur penuaan 175 , 185 , 195 , 220 ,
350 , dan 420 (Tan, Chee Fai, dkk, 2009).
Sebagai alternatif dalam material yang digunakan, paduan aluminium
menjadi salah pilihan. Namun dalam bidang tertentu seperti otomotif dan
kedirgantaraan aplikasi penggunaan paduan aluminium menjadi terbatas
disebabkan karena material yang digunakan dituntut memiliki kekuatan kelelahan
yang tinggi dan ketahanan terhadap temperatur tinggi. Pendekatan finite element
analysis (FEA) menjadi pilihan untuk digunakan sebagai analisis struktur untuk
mengurangi waktu dalam proses eksperimental. Penurunan umur kelelahan
diselidiki dengan membandingkan grafik stress-life pada tingkat temperatur
berbeda. Dalam eksperimental yang telah dilakukan oleh peneliti lain diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
bahwa terjadi penurunan periode kelelahan paduan aluminium AA6110 sebesar
96% pada temperatur 250 dan investigasi serupa pada AA6061 menghasilkan
penurunan periode kelelahan paduan aluminium AA6110 sebesar 80% pada
temperatur 250 . Perilaku kelelahan tersebut berkaitan dengan kelelahan pada
temperatur tinggi yang menghasilkan deformasi regangan yang besar, hal ini
menyebabkan terjadinya proses inisiasi retak dan mempercepat laju perambatan
retak. Metode yang kemudian digunakan untuk memprediksi umur kelelahan
adalah strain-life, stress-life, dan mekanika patahan. Dari hasil uji eksperimental
diperoleh nilai dari sifat-sifat mekanik material paduan aluminium AA6061. Hasil
yang diperoleh menunjukan adanya perbedaan dimana nilai sifat-sifat mekanik uji
eksperimental lebih rendah dibanding nilai pada standar.
Gambar 2.6. Perbandingan antara kurva stress-life pada simulasi
dan standar untuk AA6061 (F. Hussain, dkk, 2016).
Perbedaan nilai kekuatan tarik sebesar 8,7%, kekuatan luluh 3,6%, dan modulus
elastis 7,2%. Serupa dengan studi terhadap kekuatan tarik, nilai komponen sifat
kelelahan menunjukan perbedaan masing-masing untuk koefisien kelelahan
sebesar 17% dan nilai eksponen Basquin 11%. Diketahui bahwa perbedaan yang
terjadi disebabkan oleh perbedaan sifat mekanik paduan yang digunakan untuk
simulasi dan eksperimental. Ada perbedaan 7-10% pada sifat tarik monotonik
yang digunakan, perbandingan yang dilakukan pada analisis elemen hingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
dihitung berdasarkan nilai-nilai yang diperoleh dari penelitian sebelumnya
(Gambar 2.6).
Pada hubungan sifat kelelahan terhadap temperatur, terjadi penurunan
sebesar 28% pada koefisien kelelahan aluminium AA6061 temperatur 250 yang
dianalisis secara eksperimental. Dengan menggunakan asumsi tren pada hubungan
stress-life, nilai koefisien kelelahan pada berbagai tingkat temperatur yang tinggi
masing-masing 50 , 100 , 150 , 200 , dan 300 dianalisis menggunakan
pendekatan matematika interpolasi linear. Dalam hasil yang diperoleh
menunjukan terjadinya penurunan umur kelelahan dengan meningkatnya
temperatur pada paduan lauminium AA6061 yang disebabkan karena adanya
peningkatan laju oksidasi pada temperatur tinggi (Gambar 2.7).
Gambar 2.7. Kurva stress-life pada berbagai
tingkat temperatur (F. Hussain, dkk, 2016).
Gambar. 2.8. Pengaruh temperatur terhadap umur
kelelahan pada paduan aluminium AA6061 (F.
Hussain, dkk, 2016).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pengaruh dari laju oksidasi menyebabkan irreversibilitas pada siklus slip yang
terjadi dan akibatnya hal tersebut menghasilkan kerusakan pada struktur mikro
material. Variasi temperatur juga mempengaruhi sifat material seperti modulus
elastisitas dan modulus geser. Oleh karena hal tersebut, perilaku dari
mikrostruktural dan mekanika dalam bahan secara signifikan sangat
mempengaruhi terjadinya inisiasi dan perbanyakan retakan, yang kemudian
mempengaruhi umur kelelahan total (Gambar 2.8). Dari grafik yang diperoleh
menunjukan bahwa peningkatan temperatur menghasilkan penurunan sifat
kelelahan. Pada temperatur 300 amplitudo 200 MPa umur kelelahan dihitung
menjadi 377.770 siklus yang mengalami pengurangan menjadi sekita 3.900 siklus
pada temperatur yang sama 300 dengan presentase 99% (F. Hussain, dkk,
2016).
Efek penuaan sejenis juga diselidiki pada paduan aluminium AA2024.
Endapan memiliki efek mendalam terhadap sifat mekanik material. Kondisi
penuaan buatan yang berbeda diterapkan pada tiga temperatur berbeda yaitu
170 , 190 , dan 210 dalam rentang waktu penuaan 0,5 sampai 98 jam pada
semua kondisi penuaan masing-masing under aging (UA), peak aging (PA), dan
over aging (OA). Berdasarkan eksperimental yang dilakukan menunjukan
terjadinya trend peningkatan tegangan dengan meningkatnya waktu penuaan
hingga mencapai 48 jam sebaliknya sifat daktilitas paduan mengalami penurunan
secara simultan. Untuk periode penuaan yang lebih lama (> 48 jam), sifat-sifat-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Gambar 2.9. Jenis kurva tegangan tarik dari artificial
aging paduan aluminium 2024 dengan waktu aging berbeda
pada temperatur aging (a) 170 , (b) 190 , dan (c) 210
(Alexopoulos, D. N, dkk, 2017).
tegangan pada paduan mengalami penurunan namun daktilitas paduan meningkat
secara esensial. Perbandingan tingkat temperatur 190 selama 9 jam terhadap
temperatur 170 selama 48 jam menunjukan nilai tegangan luluh yang lebih
rendah masing-masing 469 MPa dari 487 MPa. Diketahui bahwa temperatur
penuaan yang lebih rendah memungkinkan diperolehnya kekuatan puncak yang
lebih tinggi. Hal ini dapat dicapai karena proses pembentukan yang seimbang dari
fase intermetalik pada matriks paduan yang terjadi secara koheren antara fase
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
dan . Berdasarkan literatur penelitian yang telah dilakukan dijelaskan
bahwa setelah terjadinya penuaan puncak, tidak adanya pembentukan lanjutan
dari endapan partikel fase kedua berupa yang mana disisi lain pembentukan
endapan yang terjadi menghasilkan endapan tipe yang lebih besar dengan
jumlah yang lebih sedikit. Pada temperatur penuaan tertinggi 210 , nilai terbesar
dari tegangan luluh konvensional yang dihasilkan jauh lebih rendah dibandingkan
dengan nilai penuaan pada temperatur 170 dan 190 .
Akhir tahun 50-an dan 60-an dijelaskan terdapat tiga tahapan berbeda dari
pengerasan regangan tembaga dan struktur kristal tunggal fcc. Dalam beberapa
kasus, penjelasan mengenai tahap-tahap ini dikaitkan dengan fenomena dislokasi.
Tahap pertama menjelaskan bahwa proses pengerasan yang terjadi pada paduan
diatur oleh orientasi kristal matriks paduan. Hal tersebut terjadi selama proses slip
dalam kristal matriks paduan berlangsung. Tahap kedua merupakan pengerasan
kerja yang bergantung terhadap pengaruh beberapa variabel. Pada tahap ini terjadi
pengerasan linear dengan tingkat pengerasan yang relatif tinggi.
Gambar 2.10. Analisis batas pengerasan kerja pada referensi
spesimen uji tarik AA2024-T3 (Alexopoulos, D. N, dkk, 2017).
Hal tersebut terkait dengan orientasi yaitu suatu pendekatan yang dilakukan
terhadap hasil yang diperoleh dengan memperhatikan sensitivitas terhadap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
perilaku multi-slip pada tingkat yang rendah. Tahap ketiga merupakan pemulihan
secara dinamis yang diartikan sebagai hubungan yang terkait dengan laju
penurunan pengerasan regangan yang stabil dan sangat sensitif terhadap
temperatur dan laju deformasi. Sebagai suatu asumsi, bahwa laju pengerasan
regangan mencapai kondisi puncak saat pemulihan menghasilkan keseimbangan
pada struktur partikel matriks material yang mengalami dislokasi (Gambar 2.10).
Penuaan juga mempengaruhi tingkat kekerasan material, dalam hal lain
penurunan kekerasan juga dapat dikaitkan dengan overaging yang disebabkan
oleh pengerasan endapan. Sampel paduan aluminium diberi perlakuan pada
temperatur 495 , 505 , dan 515 selama 1 jam sebagai proses solution
treatment kemudian diikuti dengan perlakuan penuaan buatan pada temperatur
190 dan 208 untuk waktu 30 menit hingga 48 jam. Analisis secara-
Gambar 2.11. Pengerasan brinell untuk sampel perlakuan solid solution
pada temperatur 495 , 505 , 515 , sebagai fungsi waktu
penuaan buatan dari temperatur 190 dan 208
(D.A.P. Reis, dkk, 2012).
keseluruhan menunjukan bahwa penuaan pada paduan aluminium 2024
mengalami peningkatan pada sifat mekanis yang disebabkan penuaan oleh
penurunan daktilitas pada paduan aluminium 2024 namun tingkat penurunan
daktilitas tidak berkorelasi secara kuantitatif dengan peningkatan kekuatan
mekanik. Hasil terbaik dari uji mekanik pada paduan aluminium 2024 diperoleh
pada temperatur solution 505 yang mengalami artificial aging pada 208
selama 2 jam.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
2.2. Landasan Teori
2.2.1. Karakteristik Paduan Aluminium
Material aluminium dan paduannya memiliki ciri-ciri sebagai berikut, yaitu
kerapatan yang relatif rendah (2,7 ⁄ untuk aluminium dibanding 7,9 ⁄
untuk baja), konduktivitas listrik dan termal yang tinggi, dan ketahanan terhadap
korosi di beberapa lingkungan yang umum, termasuk pada atmosfer sekitar.
Banyak dari paduan ini mudah dibentuk berdasarkan daktilitas yang tinggi.
Karena aluminium memiliki struktur kristal FCC, sifat ulet dari aluminium
dipertahankan bahkan pada suhu yang sangat rendah. Kelemahan utama dari
material aluminium adalah temperatur leleh yang rendah [660 (1220℉)], hal
tersebut yang membatasi penggunaan material aluminium pada suhu tinggi
(Callister, William. D, 2007). Dalam paduan aluminium seri 6xxx terdapat dua
komponen utama berupa unsur silicon dan magnesium (Gambar 2.12). Kedua
unsur tersebut kemudian digabungkan sehingga menghasilkan kombinasi baru
yaitu magnesium silicide ( ) membuat paduan tersebut dapat diterapkan
perlakuan panas. Umumnya paduan baik untuk dibentuk, tahan terhadap
korosi, permesinan yang baik, dan tahan terhadap stress-corosion cracking,
namun memiliki sifat kekuatan yang lebih kecil jika dibandingkan dengan paduan
seri 2xxx dan 7xxx. Untuk properti paduan seri 2xxx memiliki kekuatan yang
tinggi. Paduan tersebut dalam perlakuan dapat diterapkan perlakuan solution heat
treatment. Kondisi properti dari paduan tersebut dapat dikombinasikan dengan
baja karbon sedang. Untuk perlakuan precipitation hardening pada beberapa-
Element Berat % Atom %
Al 97,14 97,68
Mg 1,09 1,22
Si 0,54 0,53
Cr 0,21 0,11
Mn 0,24 0,12
Fe 0,35 0,17
Cu 0,16 0,07
Zn 0,26 0,11
Gambar 2.12. Komposisi paduan aluminium
6061 menggunakan EDX analisis
(J. Ridhwan, dkk, 2014).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
kasus dapat meningkatkan mekanikal properti. Paduan aluminium-tembaga-
magnesium memiliki perilaku yang buruk dalam ketahanan terhadap korosi
dibandingkan dengan seri paduan lainnya, namun untuk mencapai kekuatan
tertinggi membutuhkan temperatur panuaan diatas 150 (Fransson, Christoffer,
2009).
Secara umum, paduan aluminium diklasifikasikan sebagai paduan hasil cor
dan tempa. Pengaturan penamaan komposisi untuk kedua jenis ini ditetapkan oleh
empat digit angka. Angka pertama menunjukkan jenis paduan utama, dan dalam
beberapa kasus, juga menunjukan tingkat kemurnian. Untuk paduan aluminium
hasil cor dan tempa ditunjukan oleh dua digit terakhir. Setelah angka-angka ini
adalah tanda hubung dan penunjukan temper dasar (jenis heat treatment), sebuah
huruf dan mungkin ditambahkan satu hingga tiga digit angka, yang menunjukkan
perlakuan mekanis atau heat treatment yang menjadi sasaran paduan tersebut
(Callister, William. D, 2007). Pemahaman mengenai temper dasar sangat penting
sebagai pengetahuan bahwa variasi temper dan kode temper melalui produk pada
beberapa paduan khusus merupakan gambaran untuk sifat fisik propertis paduan
tersebut. Untuk temper dengan simbol temper (T) menjelaskan bahwa suatu
perlakuan terkait dengan temperatur yang diberikan dengan maksud untuk
memproduksi temper lain yang stabil dari hasil temper (F), (O), dan (H). Telah
dijelaskan bahwa setiap kode temper (T) biasa selalu diikuti oleh satu atau lebih
digit angka dalam hal ini yang digunakan adalah temper T4 dan T6. Simbol
perlakuan temper T4 merupakan simbol untuk menyatakan perlakuan penuaan
solution heat treated dan natural aging dalam kondisi seimbang. Penerapan dari
perlakuan tersebut diterapkan pada bahan material yang tidak mengalami
perlakuan cold work setelah proses solution heat treatment, simbol perlakuan
temper T6 merupakan simbol untuk menyatakan perlakuan solution heat treated
dan artificial aging (Da delen, Eda dan Ulus, Ali, 2016).
Masing-masing kasus konstruksi pada bagian pesawat diidentifikasi yang
merupakan konstruksi dari material paduan aluminium. Kegagalan komponen
terdiri dari kegagalan landing gear yang diklaim pada pesawat Cessna L19 Bird
Dog yang mengalami kegagalan poros pada roda saat mendarat di medan yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
kasar. Penyebab dari kegagalan diasumsikan berasal dari beban berlebih yang
diterima poros roda pesawat dimana beban tersebut merupakan beban dinamis
dengan siklus yang terkait dengan medan pendaratan pesawat yang kasar.
Permukaan kegagalan menunjukan daerah yang relatif datar di satu sisi, dan
sebagian permukaan lainnya memiliki permukaan patahan yang miring atau
terjadi pergeseran (Gambar 2.13). Berdasarkan jarak goresan permukaan patahan-
Gambar 2.13. Patahan pada poros dan permukaan patahan
sebagai awal dari retakan yang terjadi
(May, Iain Le, 2010).
Gambar 2.14. Daerah permukaan patahan pada
bantalan yang digunakan untuk mempertahankan
posisi dari rol (May, Iain Le, 2010).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
poros yang diamati masing-masing pada hingga
mm/siklus dengan panjang retakan sebesar 3 mm, jumlah siklus yang dihasilkan
dari pertumbuhan retakan diperkirakan mencapai 30.000 siklus. Dari hasil yang
diperoleh menunjukan bahwa siklus kelelahan pada poros roda pesawat telah
terbentuk pada waktu yang cukup lama yang selanjutnya turut serta dalam
menghasilkan retakan pada poros. Kasus selanjutnya merupakan kegagalan pada
bantalan rol dalam mesin pesawat setelah dilakukannya perbaikan dan melakukan
perjalanan selama 580 jam. Diidentifikasi kegagalan terkait dengan keretakan
akibat kelelahan yang terjadi pada bagian yang memiliki titik konsentrasi
pembebanan, potensi yang dimiliki untuk membentuk awal retakan. Keretakan
terbentuk dimulai dari dua titik sudut antara permukaan bantalan terhadap rol
dalam mempertahankan kedudukannya (May, Iain Le, 2010).
2.2.2. Komponen Dalam Metalurgi
Efek komposisi merupakan konsentrasi utama ilmu metalurgi pada paduan
aluminium terkait dengan perilaku struktur material yang meliputi proses mekanik
dan perlakuan panas terhadap sifat mekanis serta fisik paduan. Dalam hal ini,
peningkatan kekuatan merupakan tujuan utama dalam desain struktur paduan
aluminium, yang mana dikarenakan kekuatan dari aluminium murni yang rendah
sehingga dibatasi dalam penggunaannya dalam komersial (sekitar 10 MPa atau 1,5
ksi). Dua kondisi yang diterapkan dalam menigkatkan kekuatan paduan
aluminium berupa pemisahan elemen dari fase kedua dalam larutan padat dan
melakukan pengerjaan dingin pada paduan (non-heat-treatable alloys).
Melakukan pelarutan unsur-unsur paduan ke dalam larutan padat dan
mengendapkannya sebagai partikel submikroskopik yang koheren (heat-treatable
atau precipitation-hardening alloys). Faktor-faktor yang turut mempengaruhi
mekanisme penguatan, ketangguhan patah, dan sifat fisik paduan aluminium
ditampilkan .
2.2.2.1. Proses Normalisasi (Anneling)
Istilah anneling mengacu pada perlakuan panas dimana material diberi
perlakuan pada temperatur tinggi untuk periode waktu yang lama dan kemudian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
didinginkan secara perlahan. Setiap proses anneling terdiri dari tiga tahap yaitu
pemanasan hingga temperatur yang diinginkan, dilanjutkan dengan penahanan
pada temperatur yang telah ditentukan, dan kemudian pendinginan secara
perlahan hingga temperatur tertentu, biasanya hingga temperatur ruangan.
Perlakuan anneling merupakan perlakuan panas yang digunakan untuk
meniadakan efek pengerjaan dingin, sehingga diperoleh sifat lunak dan
meningkatnya keuletan strain-hardening logam dari sebelumnya. Terdapat
beberapa hal yang menyebabkan terbentuknya tegangan sisa internal dalam
struktur material, masing-masing terdiri dari proses deformasi plastik dari
permesinan, berikutnya pendinginan yang tidak seragam pada material yang
diproses atau dikerjakan pada temperatur tinggi, misalnya hasil lasan atau casting
(coran), dan terakhir terkait dengan transformasi yang dipaksa saat proses
pendinginan yangmana menghasilkan kepadatan matriks utama material yang
berbeda dengan produk yang dihasilkan. Perlakuan anneling juga disebut
perlakuan normalising dimana perlakuan ini digunakan untuk menghaluskan butir
partikel material (untuk mengurangi ukuran butir rata-rata) yang dihasilkan dari
proses fabrikasi melalui tegangan internal yang terbentuk. Perlakuan anneling
sering digunakan dalam operasi perlakuan pada material baja karbon rendah dan
sedang yang dalam proses akan dikenakan proses pengerjaan dingin atau telah
mengalami proses deformasi sebelumnya (Callister, William. D, 2007).
2.2.2.2. Fase Paduan Aluminium
Unsur-unsur yang paling umum digunakan dalam paduan aluminium untuk
memberikan peningkatan kekuatan terutama saat diberikan perlakuan pengerasan
regangan dalam pengerjaan dingin atau dengan perlakuan panas masing-masing
adalah tembaga, magnesium, mangan, silikon, dan seng (Gambar 2.15). Pemilihan
yang dilakukan didasarkan bahwa elemen tersebut memiliki kelarutan padat yang
signifikan dalam aluminium dan pada semua kondisi kelarutan mengalami
peningkatan yang sebanding dengan peningkatan temperatur. Dalam beberapa
kasus penurunan temperatur mengakibatkan batas kelarutan berkurang untuk
masing-masing elemen. Penurunan dari konsentrasi yang cukup besar pada
temperatur tinggi menuju konsentrasi rendah pada temperatur rendah merupakan-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Gambar 2.15. Kelarutan keseimbangan padat sebagai fungsi
temperatur untuk elemen paduan yang paling umum ditambahkan
pada paduan aluminium (Nunes, Rafael, dkk, 1990).
karakteristik mendasar dalam peningkatan kekerasan dan kekuatan paduan
aluminium secara substansial dengan menerapkan perlakuan solution heat-treated
dan operasi penuaan presipitasi (Nunes, Rafael, dkk, 1990). Berikut ditampilkan
sistem diagram fase dari paduan aluminium seri 6xxx dengan komposisi
aluminium-magnesium-silikon (Gambar 2.16).
Gambar 2.16. Diagram fase aluminium seri 6xxx
dengan komposisi aluminium-magnesium-silikon
(Avner, Sidney H, 1974).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
2.2.2.3. Mekanisme Pengerasan Paduan Aluminium
Karakter khusus dari material paduan aluminium yang ingin dicapai masing-
masing terdiri dari peningkatan kekuatan, kekerasan, dan ketahanan terhadap
keausan, creep, tegangan, atau kelelahan. Untuk mencapai karakteristik tersebut,
elemen paduan dikombinasikan secara spesifik berdasarkan diagram fase masing-
masing elemen dan sebagai hasilnya akan terbentuk partikel dalam skala
mikrostruktur dan substruktur sebagai proses dari pemadatan, thermomekanis,
perlakuan panas, dan cold work. Kekuatan pada temperatur tinggi diperoleh
dengan menggunakan proses solid solution dan pengerasan fase kedua. Hal yang
perlu diperhatikan bahwa untuk temperatur yang melebihi kisaran temperatur
precipitation hardening yaitu 230 (450℉) bahkan lebih, reaksi sifat mekanis
paduan dari proses presipitasi akan menghasilkan material ulet yangmana terdapat
penurunan pada nilai kekuatan material (Nunes, Rafael, dkk, 1990). Pengerasan
presipitasi biasanya digunakan pada paduan aluminium dengan karakteristik
utama yaitu memiliki kekuatan yang tinggi. Selama tahap pengerasan awal, atom
tembaga berkumpul bersama dalam kelompok yang sangat kecil yang pada bentuk
ini untuk posisi yang tak terhitung jumlahnya dalam fase .
Oleh karena itu pada bentuk tersebut kelompok yang sangat kecil dari atom
tembaga tidak dianggap sebagai partikel endapan yang berbeda antara satu dengan
yang lainnya. Namun, seiring dengan bertambahnya waktu dan hasil difusi atom
tembaga selanjutnya, bentuk kumpulan kecil atom tembaga berubah menjadi
partikel karena ukurannya bertambah. Partikel-partikel endapan tersebut
kemudian melewati dua fase transisi (dinotasikan sebagai dan ), sebelum
terjadi pembentukan kesetimbangan yaitu fase (Gambar 2.17). Seperti yang
terlihat dalam gambar, kekuatan maksimum terbentuk bertepatan dengan
pembentukan fasa , yang dapat dipertahankan setelah paduan didinginkan
hingga suhu kamar, penguatan paduan dipercepat karena temperatur mengalami
meningkat. Umumnya, suhu dan waktu dalam perlakuan panas presipitasi
dirancang untuk menghasilkan kekerasan atau kekuatan pada daerah penuaan
maksimum. Dalam hal peningkatan kekuatan melalui proses penuaan,
pengurangan daktilitas merupakan efek yang diterima dari transformasi material
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
ulet menjadi getas. Untuk paduan aluminium-tembaga, terdapat distorsi pada
daerah struktur kisi kristal dan daerah sekitar partikel-partikel fase transisi.
Selama deformasi plastis, gerakan dislokasi terhambat secara efektif sebagai
akibat dari distorsi dan menghasilkan paduan yang lebih keras dan kuat (Callister,
William. D, 2007).
Gambar 2.17. Gambaran skematis dari beberapa tahap dalam pembentukan
keseimbangan fase endapan ( ), (a) larutan padat super jenuh,
(b) transisi , fase endapan, (c) fase keseimbangan ,
dalam fase matrix- (Callister, William. D, 2007).
a. Solid-Solution Pada Paduan Aluminium
Untuk elemen yang membentuk larutan padat, efek penguatan cenderung
meningkat dengan meningkatnya atom-atom terlarut yaitu atom Al dan unsur
paduannya. Perlakuan dilakukan dengan tujuan untuk melarutkan semua atom
terlarut sehingga memperoleh larutan padat single-phase. Perlakuan solid-solution
terkait dengan proses kesetimbangan dalam kelarutan elemen padat paduan yang
tergantung pada temperatur (Gambar 2.18). Dalam kondisi ini paduan dipanaskan
pada temperatur dalam bidang yaitu pada titik , dan menunggu hingga semua
fase yang ada terlarut. Pada tahap ini, komposisi paduan hanya terdiri dari fase
pada titik . Prosedur selanjutnya diikuti dengan pendinginan cepat hingga
mencapai temperatur , dalam beberapa penerapan berlangsung pada temperatur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
ruangan. Proses tersebut dilakukan terkait dengan pencegahan pembentukan salah
satu fase . Perlu diperhatikan bahwa, terdapat suatu kondisi dimana terjadi fase
non-equilibrium yaitu hanya terdapat larutan padat fase- jenuh dan atom B pada
titik temperatur sehingga hasil yang diperoleh berupa paduan yang relatif ulet
dan lemah (Callister, William. D, 2007).
Gambar 2.18. Diagram fase hipotetis untuk paduan dengan komposisi
yang diperkeras presipitasi (Callister, William. D, 2007).
Berdasarkan kenyataan bahwa meskipun dalam kondisi ini didominasi oleh
sebagian besar sistem paduan aluminium biner, hal tersebut banyak menunjukan
efek dari pengaruh presipitasi yang tidak terlalu berdampak terhadap hasil paduan
oleh karena hal tersebut beberapa paduan dapat diasumsikan tidak memerlukan
perlakuan presipitasi dalam hal untuk meningkatkan sifat mekanis paduan. Sistem
paduan aluminium-silikon biner dan aluminium-mangan menunjukan perubahan
yang realtif tidak signifikan dalam sifat mekanis sebagai hasil dari perlakuan
panas yang diterapkan. Sistem paduan aluminium utama yang menerapkan
perlakuan presipitaion hardening terdiri dari sistem paduan aluminium-tembaga
dengan penguatan pada matriks, sistem paduan aluminium-tembaga-magnesium
dengan basis pada magnesium sebagai matriks yang ditingkatkan dengan
presipitation hardening, sistem paduan aluminium-magnesium-silikon
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
dengan penguatan pada matriks , sistem paduan aluminium-seng-
magnesium dengan penguatan pada matriks , dan sistem paduan
aluminium-seng-magnesium-tembaga (Arai, Tohru, dkk, 1991).
Gambar 2.19. Kesetimbangan larutan sebagai fungsi temperatur untuk
matriks (a) dalam paduan aluminium dengan rasio Mg-Si 1,73:1 dan
(b) matriks magnesium dan silicon dalam paduan aluminium padat
ketika dan silikon terbentuk (Arai, Tohru, dkk, 1991).
b. Precipitation Hardening Pada Paduan Aluminium
Paduan aluminium yang dapat diberi perlakuan panas terdiri dari produk
hasil tempa dan cor, proses perlakuan yang diberikan dapat diterapkan pada
masing-masing produk oleh karena unsur-unsur dalam produk tersebut dapat
memberikan efek terhadap penurunan kelarutan dalam paduan yang juga terkait
dengan penurunan temperatur. Mekanisme pengerasan paduan aluminium dengan
penuaan melibatkan pembentukan kumpulan partikel yang koheren dalam atom
terlarut. Hal ini menyebabkan timbulnya berkas oleh karena ukuran yang tidak
seregam dan ketidakcocokan antara atom terlarut dan pelarut. Area yang terbentuk
tersebut cenderung untuk menstabilkan pengaruh dislokasi, karena dislokasi yang
terjadi memberikan pengaruh terhadap pengurangan regangan. Pada saat dislokasi
berada pada kumpulan partikel yang koheren dalam atom terlarut, hal tersebut
memberikan efek penguatan dan pengerasan pada paduan. Karakteristik yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
menentukan suatu fase endapan koheren atau non-koheren adalah tingkat
kecocokan atau tingkat kedekatan antara jarak pada kisi-kisi matriks endapan.
Gambar 2.20. Skema ilustrasi tingkat pembentukan endapan dalam
matriks (a dan b) hingga yang paling kasar (c ke f)
(Arai, Tohru, dkk, 1991).
Perlakuan panas untuk penguatan presipitasi mencakup penerapan perlakuan
panas pada temperatur tinggi untuk memaksimalkan kelarutan, selanjutnya
proses diikuti dengan pendinginan cepat yang dilakukan pada temperatur rendah
untuk memperoleh larutan padat jenuh ( jenuh) (Gambar 2.21). Perlu
diperhatikan bahwa kekerasan maksimum dihasilkan hingga dua kali lipat dalam
kondisi jenuh. Perlakuan panas dirancang untuk memaksimalkan kelarutan
elemen yang berada dalam matriks paduan untuk penerapan penuaan selanjutnya.
Kondisi paling efektif berada pada area solidus atau pada temperatur eutectoid
dimana kelarutan maksimum terjadi dan difusi atom berlangsung dengan cepat.
Pengaruh temperatur dan waktu penuaan memiliki peranan yang sangat penting,
semakin tinggi temperatur presipitasi semakin rendah nilai kekerasan yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
dihasilkan. Hal tersebut terjadi karena waktu yang diperlukan untuk
mengahasilkan endapan berlangsung sangat cepat sehingga menghasilkan bentuk
endapan dalam matriks paduan yang lebih sedikit saat temperatur mendekati
daerah solvus (Gambar 2.22).
Gambar 2.21. Skema hubungan temperatur terhadap waktu
untuk dua perlakuan panas masing-masing solution dan
presipitasi dalam proses pengerasan presipitat
(Callister, William. D, 2007).
Gambar 2.22. Ilustrasi diagram fase liquidus, solidus, dan solvus
yang ditunjukkan untuk material paduan aluminium 6061
(Avner, Sidney H, 1974).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Kekuatan maksimum dihasilkan dari endapan terdispersi yang terbentuk selama
penerapan perlakuan panas penuaan pada temperatur . Langkah terakhir dicapai
pada kondisi kesetimbangan dibawah temperatur solvus dimana larutan padat
jenuh ( jenuh) pertama-tama mengikat kelompok zat terlarut dan kemudian
menjadi satu kesatuan yang membentuk endapan transisi
(nonequilibrium). Struktur akhir terdiri dari endapan yang setimbang , yang
tidak ikut mempengaruhi pengerasan penuaan (penguatan presipitasi) (Nunes,
Rafael, dkk, 1990).
Secara berturut-turut rangkaian dalam proses presipitasi terdiri dari tiga
komponen yang diawali dari pendinginan cepat atau quenching dalam siklus
solid-solution yang telah dijelaskan sebelumnya, dan kemudian dilanjutkan
dengan age hardening. Sebagai lanjutan dari penjelasan dalam siklus pengerasan
penuaan, ditampilkan dua komponen yang menjadi faktor utama dalam
pembagian kategori perlakuan temper yaitu faktor natural aging dan artificial
aging. Natural aging atau penuaan alami mengacu pada pembentukan spontan
struktur partikel dalam zona Guinier-Preston selama terkena paparan pada
temperatur kamar. Dalam tahapan ini, atom terlarut mengalami pemisahan dan
bergerak menuju bidang kisi atom yang dipilih, yangmana hal tersebut tergantung
pada zona G-P sistem paduan yang terbentuk, hasil yang diperoleh berupa
ketahanan terhadap pergerakan dislokasi melalui kisi dengan sifat yang lebih kuat.
Proses penuaan buatan atau artificial aging merupakan proses yang terkait
dengan kondisi dimana dalam proses tersebut terjadi paparan temperatur di atas
dari temperatur ruangan sehingga menghasilkan bentuk endapan transisi
(metastable) yang berasal dari endapan kesetimbangan dalam system
paduan terlarut. Endapan transisi yang terbentuk tetap terjaga koheren dengan
matriks larutan padat ( jenuh) dan dengan demikian hal tersebut berkontribusi
pada penguatan presipitasi. Sebaliknya, dengan memberikan perlakuan panas-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 2.23. Skematik kurva penuaan (a) penuaan alami untuk tiga
paduan aluminium tempa, dan (b) penuaan buatan untuk
paduan aluminium 6061 (Nunes, Rafael, dkk, 1990).
lebih lanjut pada temperatur yang menghasilkan penguatan atau pada temperatur
yang lebih tinggi, dalam proses yang terjadi menghasilkan pertumbuhan endapan
partikel namun hal tersebut dapat menyebabkan perubahan ke arah fase
kesetimbangan yang umumnya tidak koheren. Sebagai akibatnya, proses tersebut
menghasilkan tipe paduan yang ulet atau lunak dan lebih spesifik akan
membentuk material dengan sifat paling lunak atau anneling (Gambar 2.23).
2.2.3. Perilaku Mekanis
Secara umum, banyak material yang dalam penerapannya mengalami gaya
atau pembebanan. Dalam situasi seperti itu, perlu untuk mengetahui karakteristik
material dan cara perancangannya yang tepat terhadap part yang akan dibuat,
sehingga menghasilkan rancangan part sedemikian rupa yang terhindar dari efek
deformasi berlebih dan kegagalan tidak akan terjadi. Perilaku mekanis suatu
material pada dasarnya mencerminkan hubungan anatara respons dinamis
(deformasi) terhadap beban atau gaya yang diterapkan. Sifat mekanis yang
penting dalam menggambarkan karakteristik suatu material terkait dengan
kekuatan, kekerasan, keuletan, dan kekakuan. Dalam penerapan suatu beban statis
atau terjadi perubahan yang seragam pada kondisi yang relatif lamban terhadap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
waktu yang diterapkan pada suatu permukaan material, perilaku mekanis yang
terbentuk melalui proses tersebut dapat ditunjukan melalui uji tegangan-regangan
sederhana.
2.2.3.1. Pengujian Tarik
Uji tarik merupakan salah satu pengujian stress-strain mekanik yang paling
umum dilakukan. Dalam pengujian tarik spesimen mengalami deformasi hingga
akhirnya menghasilkan kegagalan patah. Hal ini terjadi sebagai akibat dari proses
pembebanan tarik yang mengalami peningkatan secara bertahap yang diterapkan
secara unaksial di sepanjang sumbu vertikal spesimen. Biasanya dalam pengujian
tarik, spesimen yang digunakan memiliki penampang berbentuk lingkaran namun
tidak menutup kemungkinan, spesimen dengan bentuk persegi panjang juga dapat
digunakan. Mesin uji tarik dirancang untuk memberikan hasil terkait dengan
perubahan pada geometri spesimen, perubahan yang terjadi berupa penambahan
panjang geometri spesimen yang diakibatkan beban tarik atau pengurangan
panjang geometri spesimen yang dihasilkan melalui beban tekan. Proses
pengujian tarik diawali dengan pemasangan spesimen pada holding grip,
kemudian secara berkelanjutan dan simultan pengukuran terhadap beban yang
diterapkan terjadi secara instan. Output dari pengujian uji tarik dicatat sebagai
hubungan beban atau gaya yang diterapkan terhadap luas penampang permukaan
spesimen (Callister, William. D, 2007).
a. Engineering stress-strain
Gaya aksial yang diterapkan dinyatakan tercapai berdasarkan variasi laju
displacement sebagai suatu proses pengujian terhadap pengurangan laus
penampang melintang spesimen. Gaya yang diterapkan mungkin dapat
dideskripsikan oleh perpotongan melintang area terkait dengan tegangan yang
terjadi dalam spesimen pada tiap waktu selama pengujian, persamaan dari
hubungan tegangan, gaya, dan luas penampang ditampilkan :
..................................................... (1)
Displacement yang terjadi pada spesimen ditentukan berdasarkan kekuatan titik
pusat (bagian tengah spesimen) dari perpotongan area berdasarkan panjang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
terukur . Regangan yang terjadi mungkin ditentukan berdasarkan perubahan
panjang tersebut, :
…………………………………… (2)
Gambar 2.24. Skema kurva engineering stress-strain untuk tipe material ulet
sebagai perilaku necking. Necking dimulai pada titik tegangan maksimum
yang ditunjukan dalam kurva (Dowling, Norman E, 2013).
Tegangan dan regangan yang terjadi, berdasarkan dimensi awal (tanpa deformasi)
dan yang telah ditampilkan disebut tegangan dan regangan rekayasa (engineering
stress and strain). Hasil mendasar yang ditentukan dari suatu pengujian tarik
adalah grafik dari hubungan engineering stress terhadap engineering strain yang
ditampilkan untuk keseluruhan pengujian yang disebut juga kurva tegangan-
regangan (Dowling, Norman E, 2013).
Melalui kurva tegangan-regangan, berbagai perilaku dari proses pengujian
untuk material berbeda diidentifikasikan memiliki karakteristik perilaku yang
tidak serupa. Terdapat garis lurus yang terbentuk dengan baik pada range data
awal dalam kurva, seperti halnya untuk beberapa jenis material, hal tersebut
menunjukan deformasi dominan dari sifat elastis material. Tingkat perubahan
struktur atau regangan tergantung pada besarnya tekanan yang diterapkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Hubungan dari besarnya tegangan dan regangan terkait dengan perubahan atau
deformasi struktur dalam daerah elastis material ditampilkan sebagai persamaan
Hukum Hooke‟s (Modulus Elastisitas atau Modulus Young) :
...................................................... (3)
Pada kasus tertentu, persamaan modulus elastisitas ditunjukan melalui hubungan
tegangan dan regangan pada dua titik garis dalam zona elastis. Kedua titik yang
ditampilkan harus terpisah sejauh mungkin untuk menunjukan tingkat akurasi dari
nilai modulus elastisitas yang diperoleh.
Gambar 2.25. Skematis diagram tegangan-regangan
yang menunjukkan deformasi elastis linier
(Dowling, Norman E, 2013).
Untuk mempermudah dalam analisis, digunakan metode ekstrapolasi data dalam
zona elastis sehingga dapat diperoleh garis lurus. Persamaan sederhana dari
hubungan tegangan dan regangan antar titik dalam zona elastis ditunjukan sebagai
berikut :
..................................................... (4)
Sebagai data eksperimental, data-data yang tercatat akan membentuk interval
garis pendek yang kemudian nilai-nilai tersebut diambil sebagai gambaran untuk
garis linear pada daerah elastis, sehingga dapat dipasangkan ke dalam bentuk garis
kuadrat terkecil untuk mendapatkan slop atau kemiringan sebagai hasil untuk nilai
Modulus Elastisitas (Dowling, Norman E, 2013).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
b. Kekuatan-Keuletan Engineering
Kekuatan tarik maksimum atau lebih sederhana disebut kekuatan tarik
merupakan parameter kekuatan yang ditunjukan berdasarkan nilai engineering
stress yang dicapai sebelum terjadinya patahan akhir. Jika dalam karakteristik
material uji tersebut memiliki kualitas perilaku struktur material yang rapuh,
seperti halnya material jenis besi cor kelabu maka kekuatan tarik maksimum atau
tegangan tertinggi yang diperoleh atau dapat dicapai dalam pengujian terjadi pada
titik fraktur. Sebaliknya, untuk logam dengan karakteristik struktur material ulet
yang megalami pembebanan dalam bentuk engineering stress, karakteristik
engineering stress mengalami peningkatan mencapai maksimum dan kemudian
berkurang secara signifikan hingga mengalami patahan. Dalam kedua kasus
tersebut, kekuatan tarik maksimum yang ditampilkan sebagai beban maksimum
dalam kurva dijadikan parameter untuk menyatakan hubungan kekuatan
tarik maksimum terhadap luas penampang material, ditunjukan melalui persamaan
:
…………………………………….. (5)
Kekuatan tarik saat patah diperoleh dari gaya pada kondisi patah yang
dihubungkan melalui persamaan berikut :
……………………………………….. (6)
Kekuatan tarik saat patah diperoleh dari gaya pada kondisi patah yang
dihubungkan melalui persamaan berikut :
Gambar 2.26. Skematis dari perilaku tegangan-regangan tarik
untuk bahan getas dan ulet (Callister, William. D, 2007).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Oleh karena hal tersebut terdapat batasan untuk mengkategorikan dua jenis
perilaku material, terkait dengan perilaku material rapuh, nilai sedangkan
untuk perilaku material ulet, nilai (Gambar 2.26).
Dalam perilaku linear-elastis, penyimpangan yang terjadi pada area linear-
elastis sangat menarik untuk diperhatikan terutama untuk bahasan terkait dengan
karakteristik luluh pada suatu material paduan. Karakteristik sifat luluh suatu
material dihasilkan dari tegangan yang diterapkan dan kemudian membentuk
deformasi pada struktur material. Sifat elastis digambarkan sebagai perilaku
regangan yang mengalami peningkatan deformasi hingga batas tertentu (titik
tegangan luluh ) dan kemudian kembali pada kondisi semulanya setelah
pembebanan pada material ditiadakan. Pada tahap selanjutnya setelah melewati
batas elastis, sruktur material mengalami peningkatan deformasi yang cepat dalam
siklus pembebanan konstan, efek ini ditimbulkan dari adanya regangan plastik
pada struktur material yang tidak mengalami pemulihan atau kembali ke kondisi
semula sehingga mengakibat deformasi secara permanen.
Peristiwa luluh dapat ditandai dengan beberapa metode, metode paling
sederhana adalah dengan mengidentifikasi perubahan garis linear pada range data
elastis dimana tegangan pertama dari perubahan garis linear terjadi, pada
umumnya disebut batas proposional . Titik tegangan luluh merupakan titik
penting dalam deskripsi sifat suatu material. Metode penentuan nilai sebagai
nilai tegangan tertinggi dimana deformasi permanen terjadi memiliki tingkat
kesulitan tersendiri, hal ini didasarkan pada proses yang harus dilakukan bahwa
nilai diperoleh dari hasil pembebanan berkala yang dilakukan untuk memeriksa
deformasi permanen. Suatu metode pendekatan lain yang dapat diterapkan yaitu
metode offset, metode tersebut terkait dengan pembentukan garis bantu sebagai
gambaran terhadap garis linear-elastis. Garis linear digambarkan sejajar dengan
garis kemiringan linear-elastis . Hasil perpotongan garis terhadap kurva
tegangan-regangan teknik merupakan suatu nilai yang ditentukan berdasarkan
pergeseran terhadap garis kemiringan linear-elastis yang disebut sebagai kekuatan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
hasil offset atau yang umum dikenal sebagai garis titik tegangan luluh (Gambar
2.27). Nilai pergesaran atau offset ditentukan berdasarkan standarisasi untuk
rekayasa logam dengan nilai offset yang diberi sebesar 0,002 atau 0,2% (Dowling,
Norman E, 2013).
Gambar 2.27. Tampilan skematik penentuan titik
tegangan luluh dengan metode offset
(Callister, William. D, 2007).
Keuletan merupakan ketahanan material dalam mempertahankan kondisinya
pada peningkatan deformasi inelastis tanpa terjadi kerusakan atau patah akhir.
Terkait dengan pembebanan yang diterapkan terhadap material dalam bentuk
tegangan struktur, dapat dikatan bahwa keuletan berarti kemampuan suatu
material untuk melakukan renggangan dalam area plastis. Ukuran dalam
karakteristik keuletan material digambarkan dengan besarnya nilai rekayasa strain
fraktur atau patahan yang diperoleh dalam kurva tegangan-regangan. Metode
lain yang juga dapat digunakan berupa penggunaan tanda yang digambar pada
material sebelum melakukan uji eksperimental. Hasil dari besarnya nilai rekayasa
strain fraktur atau patahan dibaca berdasarkan nilai jarak antara tanda-tanda yang
dibuat sebelum pengujian dikurangi dengan jarak yang diukur setelah terjadi
patahan atau fraktur. Perubahan panjang yang dihasilkan memberikan hasil
terhadap nilai regangan patahan atau fraktur :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
.......................................... (7)
Namun untuk logam dengan nilai keuletan yang rendah, perpanjangan yang
terbentuk mungkin sangat kecil sehingga hal tersebut sangat sulit untuk diukur
secara langsung dari tanda yang dibuat pada material uji. Maka sebagai
pendekatan lain, nilai renggangan fraktur atau patahan dapat diambil dari nilai
titik fraktur pada kurva tegangan-rengangan :
………………………... (8)
Sebagai hasil perkiraan, nilai fraktur yang digunakan berdasarkan pengukuran
pada spesimen yang telah mengalami fraktur atau patahan setelah nilai tersebut
dianggap konsisten dalam pengukuran yang dilakukan. Ukuran tingkat keuletan
lainnya dapat dipandang dari sisi pengurangan area dalam persen atau disebut
dengan membandingkan luas penampang setelah fraktur atau
patahan terhadap luas penampang asli :
........................................... (9)
Karakteristik peningkatan dalam kurva tegangan-regangan sebagai suatu perilaku
dari beberapa parameter dideskripsikan dengan istilah pengerasan regangan
dengan pengertian bahwa terkait dengan perilaku dalam struktur material dimana
terjadi peningkatan ketahanan dengan meningkatnya regangan. Ukuran dari
tingkat pengerasan regangan adalah rasio dari kekuatan tarik maksimum terhadap
kekuatan luluh sehingga menghasilkan hubungan :
................................. (10)
Sebagai keterangan tambahan, nilai rasio di atas sekitar 1,4 dianggap relatif tinggi
untuk logam, namun untuk nilai rasio di bawah 1,2 dipandang sebagai nilai yang
relatif rendah (Dowling, Norman E, 2013).
c. True stress-strain
Terdapat kondisi-kondisi tertentu dimana perlunya menggunakan parameter
dari tegangan-regangan sebenarnya sebagai dasar dari analisis karakteristik
struktur suatu paduan. Hal yang menjadi perhatian bahwa tegangan dan regangan
engineering paling sesuai untuk regangan yang kecil dimana pengaruh terhadap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
dimensi spesimen yang terjadi relatif kecil. Pada tegangan dan regangan
sebenarnya mengalami hal yang berbeda dalam bentuk deformasi atau perubahan
pada struktur, dimana memiliki keterbatasan pada luas dan panjang dari dimensi
material yang juga dipertimbangkan secara khusus. Tegangan sebenarnya
didefinisikan sebagai gaya aksial dibagi dengan luas penampang , juga
diperhitungkan dari sisi luas area asli sehingga menghasilkan hubungan :
…………………………. (11)
Untuk regangan sebenarnya, melalui beberapa penurunan rumus dengan
memperhitungkan perubahan panjang terukur, dalam hal ini melalui hubungan
sebagai panjang akhir. Perlu diperhatikan juga bahwa merupakan hubungan dari
regangan engineering, maka melalui dua persamaan antara dan yang ditunjukan
sebagai barikut :
………………………. (12)
Terkait dengan material ulet, regangan mengalami peningkatan secara
substansial setelah melewati area titik luluh elastis, yangmana sebagian besar
regangan yang terjadi terakumulasi sebagai regangan inelastik.
Gambar 2.28. Batas penggunaan berbagai
persamaan tegangan-regangan untuk pengujian tarik
(Dowling, Norman E, 2013).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Oleh karena pada dasarnya regangan pada area plastis tidak memiliki pengaruh
terhadap perubahan volume, perubahan volume dalam siklus pengujian terbatas
pada perubahan yang sangat kecil yang terkait dengan regangan elastis, sehingga
dapat diasumsikan sebagai volume konstan yang kemudian menghasilkan
persamaan :
…………………... (13)
Hal yang perlu diperhatikan bahwa pers. (12) diperhitungkan berdasarkan asumsi
volume konstan dan persamaan tersebut dipandang tidak akurat kecuali dalam
siklus pembebanan selama pengujian menghasilkan nilai regangan inelastik
(regangan plastis) yang lebih besar dibandingkan dengan nilai regangan elastis.
2.2.3.2. Pengujian Kelelahan
Fenomena kegagalan lelah berkaitan dengan perpatahan logam secara
prematur karena disebabkan oleh pembebanan tertentu yang terjadi secara
berulang. Secara umum kegagalan lelah terjadi pada material yang mengalami
tegangan dinamis dan berfluktuasi. Pada kondisi tersebut sangat mungkin untuk
kegagala terjadi pada tingkat tegangan yang jauh lebih rendah dari kekuatan tarik
atau luluh untuk pembebanan secara statis. Istilah "fatigue" digunakan karena
jenis kegagalan ini biasanya terjadi setelah periode yang lama dari siklus tegangan
yang berulang. Analisis kegagalan fatigue merupakan hal yang penting karena
merupakan penyebab terbesar dari kegagalan logam, diperkirakan meliputi sekitar
90% dari semua kegagalan logam yang terjadi termasuk polimer dan keramik
(kecuali untuk gelas) juga rentan terhadap kegagalan jenis ini.
a. Stress-Life
Dasar dari metode stress-life adalah metode atau lebih dikenal
dengan diagram stress-life yang diplot berdasarkan hubungan tegangan alternative
terhadap siklus kegagalan . Tingkat tegangan yang diterapkan pada
permukaan spesimen didasarkan pada perhitungan menggunakan persamaan yang
mengarah pada kondisi tegangan elastis bahkan jika hasil yang diperoleh melebihi
nilai tegangan luluh pada material. Data pengujian diagram stress-life selalu
ditampilkan dalam bentuk plot hasil log yang secara aktual diwakili oleh garis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
stress-life sebagai nilai data rata-rata. Pada pengujian kelelahan, beberapa paduan
nonferrous menunjukan tidak adanya batas ketahanan terhadap siklus
pembebanan, sehingga garis stress-life yang diplot membentuk kemiringan yang
continue. Batas daya tahan atau kekuatan lelah untuk beberapa material ditentukan
berdasarkan nilai tegangan yang disesuaikan dengan umur siklus pada kisaran
(Bannantine,Julie A, dkk, 1989).
Beberapa aplikasi praktis dalam pengujian kelelahan terhadap material, pada
dasarnya melibatkan siklus antara tingkat tegangan maksimum dan minimum
yang konstan. Rentang tegangan didefenisikan sebagai perbedaan
antara nilai maksimum dan minimum. Rata-rata dari nilai maksimum dan
minimum menunjukan nilai dari tegangan rata-rata . Setengah dari tegangan
rata-rata disebut nilai amplitudo tegangan yang terkait dengan variasi dari nilai
tegangan rata-rata. Persamaan yang menggambar bentuk sederhana dari defenisi
tiap parameter ditampilkan sebagai berikut :
…………................. (14)
Dari pers. (14), kemudian dijabarkan kedalam bentuk persamaan lainnya untuk
menunjukan hubungan antara tegangan maksimum, minimum, dan tegangan
alternatif :
……………. (15)
Adapun tanda dan akan selalu memberikan nilai positif karena .
Namun, kuantitas nilai , , dan dapat berupa positif atau negatif.
Hubungan dari parameter pada pers. (14) dan (15) membentuk dua variabel rasio
sebagai berikut :
……………………………… (16)
dimana, disebut rasio tegangan dan disebut sebagai rasio amplitudo. Sebagai
penjabaran lebih lanjut dari pers. (14) dan (16) sebagai berikut :
………….......... (17)
…………………………… (18)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 2.29. Terminologi untuk tegangan alternatif
(Bannantine, Julie A, dkk, 1989).
Untuk nilai dan pada beberapa situasi pembebanan disesuaikan terhadap :
Fully reversed
Zero to max
Zero to min
Pada pengujian kelelahan, hasil yang diperoleh didasarkan pada rata-rata
tegangan dalam kondisi nonzero yang diplot pada diagram tegangan alternatif
terhadap tegangan rata-rata. Ketika hasil pengujian digunakan untuk membentuk
diagram terhadap , hal tersebut menjadi penting bahwa beberapa hubungan
empiris digunakan untuk membentuk suatu garis yang menggambarkan model
area infinite-life. Metode yang diterapkan didasar pada variasi kurva untuk
menghubungkan batas ketahanan dalam sumbu tegangan alternatif terhadap salah
satu dari kekuatan luluh , kekuatan maksimum , dan tegangan patah
sebenarnya dalam sumbu tegangan rata-rata. Berdasarkan hubungan yang
digunakan dan ditunjukan diperoleh (Gambar 2.29) :
Sodeberg (USA, 1930)
…………………... (19)
Goodman (England, 1899)
…………………... (20)
Gerber (Germany, 1874)
(
)
………………. (21)
Morrow (USA, 1960s)
…………………... (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Gambar 2.30. Perbandingan persamaan untuk tegangan
rata-rata (Bannantine, Julie A, dkk, 1989).
Berdasarkan pembahasan yang telah dijelaskan, beberapa catatan dapat
dibuat terkait dengan kasus uji tarik pada tegangan rata-rata dan dijabarkan
sebagai berikut, penjelasan pertama menyatakan bahwa metode Soderberg
merupakan metode yang sangat sederhana dan jarang digunakan. Secara aktual,
data yang diperoleh dalam pengujian cenderung mengarah pada tingkat kesalahan
dalam kurva Goodman dan Gerber. Untuk material baja yang keras (getas),
dimana nilai kekuatan maksimum mendekati tegangan patah sebenarnya, garis
dalam kurva Morrow dan Goodman pada dasarnya sama. Namun untuk baja yang
ulet ( ), prediksi garis dalam metode Morrow mengalami sensitivitas yang
kurang terhadap tegangan rata-rata yang diterapkan. Pada sebagian besar situasi
perancangan kegagalan, (tingkat tegangan rata-rata yang kecil dalam
hubungannya dengan tegangan alternatif), dimana dalam kondisi tersebut
menghasilkan perbedaan yang kecil saat teori tersebut diterapkan. Dalam rentang
dimana teori-teori menunjukan perbedaan yang besar (dimana nilai mendekati
), hal tersebut ada pada rentang data eksperimental yang kecil, pada area tersebut
kriteria titik luluh dapat menetapkan batas perancangan. Untuk perhitungan finite-
life pada batas ketahanan pada beberapa persamaan dapat digantikan dengan
tingkat tegangan alternatif fully reversed yang sesuai untuk nilai finite-life
(Bannantine, Julie A, dkk, 1989).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
b. Strain-Life
Hubungan antara tegangan-regangan dalam pengujian tarik secara
keseluruhan berdasarkan total regangan sebenarnya dapat dibagi menjadi
komponen elastis dan plastis. Renggangan linear elastis diartikan sebagai ukuran
terhadap perilaku renggangan material yang mengalami kondisi pemulihan
struktur setelah pembebanan ditiadakan . Sebaliknya, untuk renggangan plastis
(nonlinear) memiliki pengertian bahwa ukuran dari perilaku renggangan material
tidak dapat mengalami pemulihan pada saat pembebanan material ditiadakan
(Gambar 2.31) (Bannantine, Julie A, dkk, 1989).
Gambar 2.31. Renggangan elastis dan plastis
(Bannantine, Julie A, dkk, 1989).
Persamaan untuk menghubungkan dua perilaku dari kurva renggangan uji tarik
terhadap umur material ditunjukan sebagai berikut :
……………………………….(23)
Untuk banyak material logam, hasil plot log-log dari tegangan sebenarnya
terhadap regangan plastis sebenarnya dimodelkan dalam bentuk garis lurus.
Karena hal itu, pergerakan kurva dapat digambarkan menggunakan fungsi
kekuatan :
( )
.......................................... (24)
atau, dapat dijabarkan dalam bentuk :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
(
) ⁄
…………………………….. (25)
dimana, merupakan koefisien kekuatan dan merupakan exponent kekerasan
renggangan.
Pada mekanisme patahan terdapat dua kunatitas penting yang ditetapkan.
Masing-masing kuantitas tersebut terdiri dari true fracture strength dan true
fracture ductility. Berdasarkan pembahasan sebelumnya pada pers. (6) dan (9),
maka penjabaran lebih luas ditampilkan sebagai berikut :
………………………….. (26)
Substitusi dari hubungan dan ke dalam pers. (24) menghasilkan bentuk
persamaan :
( )
…………………………….. (27)
Melalui penurunan dari pers. (27) menghasilkan :
………………………………… (28)
Dapat juga diturunkan berdasarkan hubungan terhadapa plastis strain yang
dikombinasikan dengan pers. (28) dan (25) sehingga membentuk persamaan baru
berupa :
(
) ⁄
………………………….. (29)
Gambar 2.32. Kurva engineering dan true stress-strain dari
pengujian uji tarik (Dowling, Norman E, 2013).
45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Terdapat suatu interpretasi yang kompleks dalam analisis hasil pengujian
tarik pada saat mencapai kondisi akhir kerusakan (necking). Sejumlah besar
necking yang terbentuk menghasilkan tegangan tarik yang melingkar di sekitar
wilayah necking. Dengan demikian, kondisi tegangan yang terbentuk bukan lagi
tegangan unaksial seperti yang telah diasumsikan dan, pada tahap ini dampak dari
tegangan tarik tersebut mempengaruh perilaku struktur material. Analisis
selanjutnya, dilakukan koreksi atas dasar kurva empiris yang dikembangkan oleh
Bridgman (Gambar 2.32). Data empiris yang digunakan berdasarkan regangan
sebenarnya yang dihubungkan dengan area sehingga memberikan nilai faktor
koreksi melalui persamaan :
………………………….. (30)
Sebagai keterangan tambahan, adalah tegangan sebenarnya dan nilai dari
koreksi yang sebenarnya. Nilai merupakan nilai yang diperkirakan berdasarkan
persamaan berikut :
dimana
(
Untuk kurva tegangan-regangan logam di area yang tidak dipengaruhi sifat luluh,
hubungan dari tegangan terhadap regangan plastis ditampilkan dalam persamaan :
( )
.......................................... (31)
Gambar 2.33. Kurva hasil log dari tegangan sebenarnya terhadap
regangan plastis (Dowling, Norman E, 2013)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Dari analisis persamaan, tegangan terhadap regangan plastis diplot pada skala log-
log dan membentuk garis lurus kemiringan yang disebut sebagai eksponen
pengerasan regangan. Nilai kuantitas yang disebut sebagai koefisien kekuatan
merupakan intercept dari . Pada nilai renggangan yang besar dalam proses
pembebanan lanjutan dalam kondisi necking, persamaan (15) digunakan
berdasarkan data tegangan sebenarnya yang telah dikoreksi dengan faktor
Bridgman sehingga memperoleh persamaan :
( )
………………………….. (32)
Karena total regangan merupakan jumlah dari bagian elastis dan plastis,
maka pers. (16) dapat diturunkan untuk regangan plastik dan dapat digabungkan
ke renggangan elastis dimana ⁄ sehingga dapat diperoleh hubungan
antara tegangan sebenarnya dan total dari renggangan sebenarnya :
(
) ⁄
……………….. (33)
Jika luas penampang terkait dengan diameter spesimen tidak diperhitungkan
dalam pengujian tegangan, maka persamaan (17) dapat digunakan dengan catatan
penggunaan data analisis terbatas pada range data yang tidak melebihi titik
tegangan maksimum. Dalam hal tersebut persamaan hasil koreksi Bridgman
dipandang tidak perlu digunakan sehingga hanya berlaku persamaan (16) dan data
faktor koreksi Bridgman dapat diganti dengan data yang tidak dikoreksi
(Dowling, Norman E, 2013).
c. Perilaku Siklus Kurva Stress-Strain
Penggunaan kurva tegangan-renggangan monotonik merupakan suatu cara
yang telah lama digunakan untuk menghasilkan parameter rancangan batas
tegangan pada struktur engineering dan komponen yang mengalami pembebanan
statis. Demikian juga pada siklus kurva tegangan-regangan yang dimanfaatkan
untuk membuat perkiraan mengenai daya tahan pada struktur dan komponen yang
mengalami pembebanan berulang. Reaksi dari material yang mengalami siklus
pembebanan inelastic membentuk lingkaran histerisis (Gambar 2.33). Total dari
lebar lingkaran yang terbentuk merupakan atau total range regangan. Total
tinggi dari lingkaran yang terbentuk merupakan atau total range tegangan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Gambar 2.34. Lingkaran histerisis
(Bannantine, Julie A, dkk, 1989).
Perilaku dari diagram lingkaran histerisis dapat dinyatakan dalam bentuk
amplitude tegangan-regangan melalui persamaan berikut :
………………….......... (34)
Area dalam lingkaran merupakan gambaran bentuk energi per satuan volum yang
menghilang selama siklus berlangsung. Hal tersebut mewakili ukuran dari
pengaruh deformasi plastis yang terjadi pada material.
Efek Bauschinger merupakan efek yang biasanya diamati pada sebagian
besar logam. Efek ini dijelaskan secara grafis dan ditampilkan sebagai respon
batang material terhadap pembebanan yang melebihi kekuatan luluh pada nilai
. Pada material yang tidak mengalami pembebanan tersebut, kemudian
mengalami pembebanan tekan pada nilai tegangan . Sebagai catatan bahwa
pembebanan dibawah pengaruh beban tekan, regangan inelastis (plastis)
mengalami pembentukan sebelum tercapainya . Perilaku seperti hal tersebut
dikenal sebagai efek Bauschinger. Tanggapan terhadap tegangan-ragangan pada
material logam sering kali berupa perubahan secara drastis yang disebabkan oleh
pembebanan berulang. Berdasarkan pada kondisi awal dari sebuah logam (seperti
quenching, tempering, atau anneling), maka karakteristik untuk beberapa material
masing-masing dijelaskan bahwa untuk material ulet, pada awal proses dislokasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
mengalami tingkat rapat jenis yang rendah. Tingkat rapat jenis mengalami
peningkatan dengan cepat oleh karena kontribusi siklus renggangan plastis dalam
siklus pengerasan renggangan yang ditunjukan. Selanjutnya, pembentukan siklus
renggangan pada material yang keras disebabkan oleh susunan dislokasi yang
mengalami pengurangan daya tahan terhadap deformasi dan siklus material
softens.
Gambar 2.35. Diagram efek Bauschinger
(Bannantine, Julie A, dkk, 1989).
Pengamatan dari manson terhadap rasio tegangan maksimum monotonik
terhadap pergeseran 0,2% kekuatan luluh dapat digunakan untuk
memprediksi apakah material tersebut mungkin ulet atau keras. Maka untuk,
bahan yang mengalami pelunakan secara siklus
bahan yang mengalami pengerasan secara siklus
suatu perubahan yang besar tidak diharapkan terjadi dalam range ratio 1,2 hingga
1,4 dan hal tersebut menyebabkan kesulitan dalam melakukan prediksi. Pada
eksponen pengerasan renggangan monotonik, nilai dapat digunakan untuk
memprediksi perilaku siklus material, umumnya hal tersebut ditunjukan sebagai
berikut,
bahan yang mengalami pengerasan secara siklus
bahan yang mengalami pelunakan secara siklus
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Umumnya perilaku transien (pengerasan dan pelunakan renggangan) terjadi hanya
pada waktu umur kelelahan awal. Sesudah hal tersebut, material mencapai kondisi
siklus yang stabil. Pada umumnya perilaku tersebut dicapai setelah kurang lebih
mendekati 20% hingga 40% dari umur kelelahan. Sebagai akibatnya, hasil dari
properti kelelahan ditetapkan pada half-life (kurang lebih 50% dari total umur
kelelahan) ketika material mengalami reaksi yang stabil (Bannantine, Julie A, dkk,
1989). Berdasarkan hipotesis Massing‟s dijelaskan bahwa, diketahui siklus kurva
tegangan-regangan diperhitungkan mengahasilkan kondisi lingkaran histerisis
yang stabil yang kemudian digunakan sebagai perkiraan pada material untuk
dijadikan bukti perilaku simetris dalam pengujian tarik dan tekan.
Gambar 2.36. Pengembangan kurva histerisis yang stabil
berdasarkan kurva siklus tegangan-regangan
menggunakan hipotesis Massing‟s (Bannantine, Julie A,
dkk, 1989).
d. Kurva Stress-Life
Faktor penting yang menjadi perhatian bahwa dalam pengujian bahan atau
komponen teknik siklus tekanan yang cukup besar memberikan efek kerusakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
terkait dengan retak kelelahan atau kerusakan lainnya yang juga ikut terjadi yang
kemudian menyebabkan kegagalan total terhadap material. Hasil pengujian yang
diperoleh dari sejumlah tekanan yang berbeda diplot untuk mendapatkan kurva
stress-life yang juga disebut sebagai grafik stress-life. Pada area kurva, parameter
yang dijadikan acuan pembentukan aliran kurva masing-masing berupa amplitudo
tegangan atau tegangan nominal yang umumnya diplot terhadap jumlah siklus
kegagalan . Untuk semua data kelelahan yang diperoleh dalam pengujian
memberikan hasil akhir terkait dengan grafik stress-life yang didasarkan pada
tegangan rata-rata ( ), dapat juga menggunakan nilai konstan dari rasio
tegangan . Jumlah siklus kegagalan berubah dengan cepat terhadap tingkat
tegangan, untuk alasan tersebut dalam penentuan skala pada grafik stress-life
menggunakan skala logaritmik.
Jika analisis grafik stress-life yang diplot, dibentuk untuk digunakan sebagai
perkiraan pada garis lurus dalam plot log linear, maka ditampilkan persamaan
berikut untuk digunakan demi mendapatkan representatif matematis dari kurva :
.................................... (35)
Pada persamaan tersebut nilai dan merupakan konstanta, untuk data yang
mendekati garis lurus pada plot log-log, persamaan berikut dapat digunakan :
.............................................. (36)
Berdasarkan pers. (20), ditampilkan penjabaran lebih lanjut dari persamaan
tersebut ke dalam bentuk yang lain :
………………………..... (37)
Dari hasil penjabaran pers. (20) serta (21), maka diperoleh hubungan untuk
konstanta kedua persamaan yang ditampilkan sebagai berikut :
…………………......... (38)
Hal ini didasarkan pada data hasil pengujian untuk spesimen aksial tanpa
cacat yang diuji dengan pembebanan yang sepenuhnya dibalik ( ), perlu
dicatat bahwa pers. (21) telah dianalisis secara luas dengan mempertimbangkan
nilai dan untuk kondisi yang digunakan sebagai penyajian data
properti material. Pada umur kelelahan yang rendah, digunakan kombinasi dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
tegangan tinggi yang disertai ragangan plastis. Istilah kekuatan lelah digunakan
untuk menentukan nilai amplitudo tegangan dari grafik stress-life pada umur
tertentu. Oleh sebab itu, kekuatan lelah pada siklus dihubungkan dengan
amplitudo tegangan yang sesuai dengan . Istilah lain yang digunakan
dalam grafik stress-life terkait dengan hal tersebut adalah kelelahan siklus tinggi
dan siklus rendah. Situasi tersebut mengindikasikan umur kelelahan yang panjang
dimana tegangan cukup rendah sehingga efek yang dihasilkan tidak mendominasi
perilaku material. Umur material dimana kelelahan siklus tinggi mulai terjadi
bervariasi terhadap bahan yang digunakan, namun masih dalam kisaran siklus
hingga .
e. Kurva Strain-Life
Pengamatan yang dilakukan oleh Basquin pada data grafik stress-life yang
diplot secara linear dengan skala log-log, dengan menggunakan amplitudo
tegangan sebenarnya maka untuk mendapatkan garis linear, hasil plot kemudian
dihubungkan dengan persamaan sebagai berikut :
( ) ......................................... (39)
dimana,
amplitudo tegangan sebenarnya
pembalikan terhadap kegagalan (
koefisien kekuatan lelah
eksponen kekuatan lelah (Basquin‟s eksponen)
Koefisien dan eksponen kekuatan lelah merupakan properti dari material, untuk
koefisien kekuatan lelah kurang lebih sama dengan kekuatan patah sebenarnya
dan eksponen kekuatan lelah biasanya bervariasi antara dan .
Coffin dan Manson melakukan pengerjaan analisis eksperimental dan
menemukan bahwa grafik strain-life plastis dapat juga dilinearkan berdasarkan
koordinat log-log, sehingga regangan plastis dapat dihubungkan dengan power
law function menghasilkan :
( ) ...................................... (40)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
dimana,
amplitudo regangan plastis
pembalikan terhadap kegagalan
koefisien keuletan lelah
eksponen keuletan lelah
Koefisien dan eksponen keuletan lelah juga merupakan properti dari material,
pada koefisien keuletan lelah kurang lebih sama dengan keuletan patah
sebenarnya , dan untuk eksponen keuletan lelah bervariasi antara dan
. Melalui beberapa penurunan rumus dari pers. (19) dan (20) serta dikaitkan
dengan pers. (23) menghasilkan persamaan berupa :
( )
……………………(41)
Gambar 2.37. Grafik strain-life
(Bannantine, Julie A, dkk, 1989).
Pers. (21) merupakan persamaan yang menjadi dasar terbentuknya metode strain-
life yang merupakan istilah dalam menyatakan hubungan strain-life. Persamaan
tersebut dapat dijelaskan secara grafis dan ditampilkan melalui grafik strain-life
(Gambar 2.37). Mengingat kembali bahwa hubungan elastis dan plastis tersebut
merupakan hubungan antara dua garis lurus dalam plot log-log pada total
amplitudo renggangan yang dapat diplot sebagai contoh untuk digunakan sebagai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
asumsi nilai elastis dan plastis. Pada amplitudo regangan yang besar, grafik strain-
life didekati berdasarkan garis plastis dan perilaku grafik amplitudo yang rendah
didekati berdasarkan garis elastis.
f. Properti Kelelahan
Persamaan strain-life membutuhkan empat konstanta empiris yang terdiri dari
. Beberapa poin yang menjadi pertimbangan untuk mendapatkan nilai
konstanta dari data kelelahan dijelaskan bahwa tidak semua material mungkin dapat
diwakilkan oleh empat-parameter dalam persamaan strain-life. Pada empat konstanta
kelelahan mungkin ditampilkan dalam bentuk grafik yang sesuai (curve fit) terhadap
batas nilai dari titik data. Untuk konstanta kelelahan ditentukan berdasarkan dari
kumpulan titik data pada rentang tertentu. Penggunaan dari hubungan power law
dalam pers. (24), (39), dan (40) semata-mata merupakan hal yang terkait dengan
kemudahan dalam matematis dan hubungan dari persamaan tersebut tidak didasarkan
pada fenomena fisik. Berdasarkan pers. (33) dan (41) maka diperoleh hubungan
property berikut :
( )
……………………………. (42)
…………………………….... (43)
dari kurva yang sesuai (curve fit) dalam siklus data tegangan-regangan melalui
pers. (24). Hal ini kemudian menghasilkan perkiraan nilai yang diperoleh dari
pers. (24), (42), dan (43) mungkin tidak memiliki kesamaan. Namun demikian,
perkiraan yang dihasilkan dari metode tersebut mungkin berguna (Bannantine,
Julie A, dkk, 1989).
2.2.4. Computational Fluid Dynamics
Computational fluid dynamics atau CFD adalah analisis sistem yang
melibatkan aliran fluida, perpindahan panas, dan fenomena terkait seperti reaksi
kimia melalui simulasi berbasis komputer. Penggunaan teknik ini sangat luas dan
mencakup berbagai area aplikasi industri dan non-industri. Bidang industri
kedirgantaraan telah mengintegrasikan teknik CFD ke dalam desain, R&D, dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
pembuatan mesin pesawat terbang dan jet. Baru-baru ini metode telah diterapkan
pada desain mesin pembakaran internal, ruang bakar turbin gas dan tungku.
2.2.4.1. Dasar Computational Fluid Dynamics
Computational fluid dynamics diartikan sebagai perangkat solusi dari
analisis integral atau turunan parsial dalam suatu persamaan sebagai suatu
diskritisasi ke dalam bentuk aljabar yang dicari solusinya hingga menghasilkan
angka sebagai representasi dari suatu fenomena aliran yang terjadi. Komputasi
aliran ini menggunakan sejumlah titik diskrit yang dibentuk untuk menghasilkan
koordinasi berbentuk garis dari titik-titik yang nantinya membentuk pola kisi atau
celah. Ada perbedaan mendasar dalam proses penyelesaian secara analitik dan
menggunakan komputasi aliran. Proses analitik menganalisis tiap titik secara
terpisah dengan koordinat titik sebagai acuan untuk mendapatkan nilai variable
dari titik tersebut. Namun jika kita menggunakan komputasi aliran terdapat
variable bidang yang menjadi batasan untuk titik grid diskrit yang akan dihitung.
Komputasi aliran memiliki tiga tatacara dalam analisis aliran yang akan dilakukan
yaitu pre-processor, solver, dan post-processor.
Secara sederhana ketiga tatacara ini mengatur input yang ingin dimasukan
terkait dengan fenomena, batasan-batasan yang menjadi tolak ukur fenomena
yang diamati, parameter-parameter terkait hingga modifikasi hasil yang
disesuaikan dengan keadan nyatanya. Input ini menjadi penting karena memiliki
ciri tersendiri dalam visualisasi pemodelan sebagai hasil yang diasumsikan
mendekati keadaan nyata secara rasional dapat dibuktikan sebagai pendekatan
menggunakan percobaan analitik yang didasarkan pada teori-teori.
2.2.4.2. Analisis Volume Hingga
Berdasarkan catatan terdahulu, analisis untuk volume hingga terkait dengan
metode integrasi volume kontrol untuk perhitungan perpindahan panas radiasi dari
berbagai fitur dengan metode ordinasi diskrit. Selain hal tersebut, untuk
mengontrol integrasi volume, metode volume hingga juga menggunakan integrasi
kontrol sudut. Lebih lanjut untuk metode volume hingga yang digunakan juga
menerapkan teknik interpolasi yang sesuai untuk sistem mesh non-ortogonal
dalam perhitungan perpindahan panas radiasi pada geometri kompleks. Kendala
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
yang sering muncul yaitu terkait dengan penerapan pada sel-sel non-ortogonal
terkait dengan evaluasi intensitas sel dan penanganan sudut kontrol. Hal ini
disebabkan oleh ketidaksejajaran permukaan sel dengan sudut kontrol diskritisasi.
Penerapan pada kisi tiga dimensi digunakan untuk membagi domain. Volume
kontrol yang khusus ditampilkan dalam pembagian terhadap sel-sel kisi pada
geometri atau objek yang akan dianalisis (Gambar 2.38).
Gambar 2.38. Sel pada bidang tiga dimensi
(H.K. Versteeg dan W. Malalasekera, 2007).
a. Structure Grids
Metode pemodelan ini dikembangkan sebagai bentuk penyelesaian terhadap
kompleksitas geometri untuk mendapatkan hasil dengan akurasi tinggi. Metode ini
membagi wilayah domain menjadi beberapa kisi yang terstruktur dengan struktur
mesh yang dapat berbeda satu sama lainnya.
Gambar 2.39. Mesh struktur non-ortogonal untuk geometri
mesin(H.K. Versteeg dan W. Malalasekera, 2007).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Hal ini memungkinkan koordinat titik yang berbeda menghasilkan kisi yang lebih
fleksibel dapat mencakup beberapa bentuk dengan pendekatan yang lebih halus
namun terstruktur. Pendekatan ini memungkinkan analisis pemodelan lebih akurat
dengan membentuk kisi-kisi yang halus pada daerah yang membutuhkan resolusi
yang besar (Gambar 2.39).
b. Unstructure Grids
Grid yang tidak terstruktur dipandang sebagai suatu fenomena yang secara
luas diperlukan untuk membentuk blok. Secara sederhana grid yang tidak
terstruktur merupakan multi blok dari sel-sel yang dibentuk secara tidak
terstruktur. Tidak memerlukan pengaturan khusus sebagai kontrol volume kisi
yang terbentuk sehingga hasil visual yang terlihat merupakan proses dari
pembentukan grid yang terjadi secara acak terkonsentrasi terhadap geometri
domain yang ditinjau. Untuk kasus praktis, pola dari grid yang dibentuk lebih
sering menggunakan bentuk segitiga atau segiempat pada kontruksi 2D dan
elemen tetrahedral atau heksahedral untuk kontruksi 3D. Fitur yang paling
menarik dari model grid tidak terstruktur adalah memungkinkan perhitungan
aliran di dalam atau di sekitar fitur geometris sebagai suatu kompleksitas arbitrer
tanpa harus menghabiskan waktu lama untuk pembuatan dan pemetaan mesh
(Gambar 2.40).
Gambar 2.40. Grid segitiga untuk mesh unstruktur
(H.K. Versteeg dan W. Malalasekera, 2007).
2.2.4.3. Proses Pemodelan
Telah dijelaskan diatas bahwa dalam proses computational fluid dynamics
terdapat tiga point penting yang menjadi dasar atau alur proses analisis. Dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
melakukan analisis sesuai standart penulis menggunakan software ANSYS 15.0
isebagai basic software analisis aliran. Tiga alur tersebut yaitu pre-prossecor,
solver, dan post-prossecor. Dari ketiga point diatas kemudian dipecah lagi
berdasarkan urutan kerja dan hal-hal yang perlu diperhatikan dalam memulai tiap
alur untuk melakukan analisis. Bagian pertama yaitu pre-prossecor, dilakukan
proses pembentukan geometri domain diluar dari software ANSYS dan input data
engineering yang diperoleh melalui pengujian eksperimental. Penulis
menggunakan software solidwork sebagai basic software untuk input koordinat
dan membuat geometri benda uji yang disesuaikan dengan standart ASTM.
Setelah itu dilakukan pembuatan grid di ANSYS menggunaan sub lokal software
yang tersedia untuk analisis struktur yaitu statis struktur.
Seperti dijelaskan diatas terdapat grid terstruktur dan unstruktur, disini
digunakan grid unstruktur melalui pengaturan area batas wilayah domain atau
boundary layer yang kemudian menghasilkan suatu struktur domain yang
divisualisasikan dalam bentuk kisi, garis, dan titik. Solver merupakan langkah
selanjutnya yaitu mensimulasikan hasil dari bentuk struktur domain yang dibuat
dengan input variabel untuk struktur sebenarnya yang diasumsikan mendekatika
kenyataan. Pengaturan kalkulasi komputasi yang digunanakan didasarkan pada
standart dalam perhitungan aritmatik yang telah dibuat untuk analisis statis
struktur. Post-prossecor menjadi langkah penutup yaitu merepresentasikan hasil
yang divisualisasikan dalam gambar sebagai suatu acuan pembuktian (H.K.
Versteeg dan W. Malalasekera, 2007).
a. Pre-Processor
Pada tahap ini penulis melakukan tiga proses yang terkait dengan input data
engineering hasil uji eksperimental dan analisis, pembuatan daerah domain, dan
bentuk domain aliran. Untuk proses pembuatan daerah domain dan bentuk domain
aliran meliputi pembuatan geometri-domain dan meshing-grid. Input data yang
dilakukan berupa analisis data eksperimental uji tarik dalam menghasilkan
parameter-parameter yang sesuai sehingga dapat menggambarkan hasil simulasi
yang serupa dengan teori-teori yang telah dikemukaan. Pembuatan geometri
meliputi import koordinat geometri benda uji ke dalam software solidwork
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
kemudian diatur posisi dan pengukuran dimensi profil geometri benda uji sebagai
data awal, profil benda uji yang digunakan sebanyak lima profil benda uji yang
menunjukan variasi dari pengujian yang dilakukan yang meliputi kondisi norma,
perlakuan penuaan selama 3 jam, 5 jam, dan 7 jam disertai referensi dari
penelitian sebelumnya pada kondisi normal. Standar geometri dari benda uji
diperoleh dari standart ASTM E8 untuk pengujian tarik secara eksperimental
(Gambar 2.42) dan pada proses simulasi menggunakan standart ASTM E466
sebagai rancangan geometri untuk dilakukan pengujian kelelahan secara simulasi
(Gambar 2.41).
Gambar 2.41. Geometri spesimen untuk simulasi kelelahan (a) model 3D, and
dimensi spesimen (mm), (b) model sesudah meshing
(J. Ridhwan, dkk, 2014).
Gambar 2.42. Spesimen uji tarik (a) geometri spesimen (mm),
(b) spesimen sebenarnya (J. Ridhwan, dkk, 2014).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
b. Solver
Proses solver menjadi kunci terhadap hasil, pada proses solver beberapa
input dimasukan dan dilakukan control solution untuk mendapatkan hasil yang
mendekati tingkat eror terkecil. Beberapa input yang dilakukan yaitu berupa gaya
yang diterapkan, densitas, tegangan luluh, tegangan maksimum, isotropic
elastisitas, alternatif tegangan, dan strain-life parameter. Selanjutnya akan
dilakukan simulasi secara otomatis terhadap nilai input yang telah dimasukan,
kemudian pendekatan lebih lanjut akan dianalisis oleh sistem untuk mendapatkan
nilai eror terkecil atau nilai convergen dari perhitungan numerik dalam simulasi.
Berikut ditampilkan referensi parameter dan input yang dilakukan sebagai suatu
pendekatan yang digunakan dalam simulasi.
Tabel 2.1. Properti mekanis paduan aluminium 6061 (Wong, 1984)
Gambar 2.43. Batas kondisi dari pembebanan pada (a) ujung tetap,
dan (b) aplikasi beban (J. Ridhwan, dkk, 2014).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
c. Post-Processor
Post-prossecor menyajikan data dalam bentuk visual sebagai hasil
representatif dari angka numerik yang diperoleh berdasarkan perhitungan dalam
simulasi.
Gambar 2.44. Titik kegagalan lelah spesimen AA6061
(a) berdasarkan prediksi melalui FEA, dan
(b) eksperimental (J. Ridhwan, dkk, 2014).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian
Proses penelitian yang dilakukan digambarkan secara keseluruhan melalui
diagram alir yang ditampilkan (Gambar 3.1). Semua hal terkait dengan penelitian
yang dilakukan dikerjakan di Laboratorium Ilmu Logam, Program Studi Teknik
Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi, Univeristas Sanata Dharma Yogyakarta.
61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Gambar 3.1. Diagram alir proses penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
3.2. Alat dan Bahan Penelitian
Pada penelitian ini digunakan bahan berupa material paduan aluminium
silinder 6061 atau lebih dikenal dipasaran dengan nama paduan aluminium dural
atau tempa Al-Mg-Si dengan ukuran panjang dan diameter , dan
juga digunakan beberapa peralatan untuk mendukung proses pengujian serta
pengambilan data diantaranya :
3.2.1. Mesin Uji Tarik
Mesin uji tarik yang digunakan ditujukan untuk proses pengambilan data
sifat mekanis material yang meliputi data perubahan panjang dan gaya atau
pembebanan yang dialami material paduan aluminium 6061 dengan kenaikan
waktu konstan . Mesin uji tarik yang digunakan merupakan mesin uji tarik
universal dengan tipe seri UTC . Mesin uji tarik dilengkapi dengan akses
komputerisasi yang menyediakan basis aplikasi berupa software yang digunakan
untuk membaca gerakan mesin uji tarik yang dikonversi menjadi data, hal tersebut
bertujuan untuk mempermudah dalam pembacaan data dengan skala terkecil yang
menggunakan parameter waktu dimana dapat juga dihubungkan dengan tingkat
kecepatan serta displacement yang diatur serendah mungkin untuk mendapatkan
nilai dengan akurasi yang baik (Gambar 3.2).
Gambar 3.2. Mesin uji tarik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
3.2.2. Furnace atau tungku pembakaran
Furnace atau tungku pembakaran, alat ini digunakan dalam proses heat
treatment material paduan aluminium 6061. Furnace atau tungku pembakaran
dengan tipe Ney M525 seri II memiliki spesifikasi yang terdiri dari tegangan
pemakaian 120 V dan range temperatur . Seperti yang telah dijelaskan
pada bab sebelumnya bahwa terdapat dua perlakuan panas yang diterapkan
terhadap material paduan aluminium 6061 berupa solid solution dan pengerasan
presipitasi. Pada dua perlakuan tersebut, masing-masing memberikan kondisi
penuaan yang berbeda diantaranya yaitu kondisi normal, natural, dan buatan. Dari
kondisi perlakuan yang diterapkan, kondisi tersebut dikontrol atau diatur dalam
tungku pembakaran hingga waktu yang ditentukan. Pada tungku pembakaran
terdapat dua part penting yang terdiri dari lampu indikator sebagai penunjuk
proses pembakaran atau pemanasan sedang berlangsung dan tombol power
sebagai kontrol kecepatan pemanasan atau kenaikan temperatur sekaligus tombol
on-off tungku pembakaran (Gambar 3.3).
Gambar 3.3. Furnace atau tungku pembakaran.
3.3. Langkah Pengujian Eksperimental
Adapun langkah penelitian yang dilakukan terdiri dari beberapa tahap yang
merupakan urutan yang telah ditentukan secara sistematis untuk memperoleh hasil
yang baik. Dalam langkah-langkah penelitian akan dijelaskan secara urut
mengenai tata cara perlakuan terhadap material, pembentukan material, pengujian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
yang dilakukan, pengkajian dan analisis, serta metode yang digunakan dimana
dihubungkan dengan variasi yang dibuat untuk memperoleh parameter yang
dicari.
3.3.1. Pembuatan Spesimen Uji Tarik AA6061
Pembuatan spesimen menjadi langkah awal dalam penelitian yang
dilakukan. Proses pembuatan spesimen atau benda uji dilakukan dengan
menggunakan mesin bubut. Dalam proses yang dilakukan untuk membentuk
benda uji, mekanisme pembentukan dibagi ke dalam dua proses yaitu yang
pertama terdiri dari proses pengurangan panjang dan diameter yang diberi nama
pembubutan spesimen satu. Tujuan dari proses tersebut adalah untuk memperoleh
penyesuaian diameter terhadap ukuran dimensi spesimen pada standar yang
ditetapkan. Melalui pembubutan awal ini akan diperkecil diameter spesimen dari
ukuran menjadi dan panjang spesimen dipotong menjadi dua
bagian dengan masing-masing berukuran .
Gambar 3.4. Spesimen AA6061 awal setelah
melalui pembubutan spesimen 1.
Pada proses kedua yang diberi nama pembubutan spesimen dua. Spesimen
dibentuk sesuai dengan standar dimensi yang ditetapkan berupa ASTM E8 untuk
pengujian uji tarik. Setelah melalui variasi perlakuan panas yang diberikan pada
masing-masing spesimen, spesimen tersebut kemudian dibentuk ulang
menggunakan mesin bubut. Spesimen yang dihasil melalui proses kedua ini akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
digunakan sebagai benda uji dalam pengujian. Dalam pembubutan dan pengujian
uji tarik, spesimen yang disediakan untuk masing-masing variasi berjumlah dua
spesimen dimana terdapat empat variasi sehingga disediakan delapan spesimen
dari total keseluruhan spesimen yang dibentuk dan diuji (Gambar 3.5).
Gambar 3.5. Spesimen AA6061 akhir setelah melalui pembubutan spesimen 2
(a) CAD benda uji tarik standar ASTM E8 (mm), dan (b) hasil bubut
benda uji tarik standar ASTM E8.
3.3.2. Heat Treatment AA6061
Dalam uji eksperimental yang diterapkan pada material paduan aluminium
6061, proses heat treatment atau perlakuan panas memiliki peranan dalam kontrol
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
struktur partikel material. Setelah proses pembubutan spesimen satu, seperti yang
telah diketahui bahwa spesimen kemudian diberi perlakuan panas yang
dikondisikan berdasarkan jenis dari perlakuan yang ingin diterapkan. Perlakuan
panas atau heat treatment dalam pengujian eksperimental dibagi menjadi dua
kategori kondisi yaitu normalisasi (anneling) dan pengerasan presipitasi
(precipitation hardening). Pada kondisi pengerasan presipitasi terdapat dua
metode yang digunakan dalam sistem temper, yaitu sistem yang digunakan untuk
mengidentifikasi tiap prosedur atau tahapan perlakuan pengerasan presipitasi yang
akan diterapkan pada suatu material. Metode yang digunakan dalam pengerasan
presipitasi meliputi penuaan secara alami (natural aging) terkait dengan sistem
temper T4 dan penuaan secara buatan (artificial aging) yang terkait dengan sistem
temper T6. Selanjutnya, dalam metode artificial aging temper T6 divariasikan
waktu penuaan (waktu penahanan) penerapan perlakuan panas terhadap material
paduan aluminium 6061. Lama waktu penuaan yang diterapkan dalam perlakuan
panas divariasikan selama 3 jam, 5 jam, dan 7 jam. Pada tahap ini akan dilihat
waktu terbaik dalam proses pengerasan partikel material paduan aluminium 6061
pada skala mikro yang menghasilkan peningkatan kekuatan dan ketahanan lelah
tertinggi. Selang waktu penuaan akan menunjukan perkiraan fenomena yang
terjadi pada material paduan aluminium 6061 yang diidentifikasikan sebagai
fenomena over aging. Berikut ditampilkan prosedur tahapan pemanasan yang
diterapkan dengan beberapa batasan tertentu (Tabel 3.1).
Tabel 3.1. Data Parameter AA6061 Kondisi Heat Treatment
Kondisi Heat Treatment
ASTM Al 6061 Temper T4 Temper T6
Nomalising
Solution Heat Natural Aging Solution Heat Artificial Aging Treatment Treatment
Temperatur (°C) 430 530 25-30 530 180-190
Waktu (jam) 2 2 144 2 3,5,7
3.3.3. Pengujian Benda Uji Tarik AA6061
Pengujian eksperimental merupakan proses pengambilan data menggunakan
mesin uji tarik universal dengan sistem komputerisasi. Awal mulanya, spesimen
yang telah selesai dibentuk menggunakan mesin bubut dikelompokan berdasarkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
variasi yang telah diberikan pada proses perlakuan panas. Kemudian, masing-
masing benda uji yang telah disiapkan dipasang pada mesin uji tarik dimana
masing-masing sisi benda uji dicengkram oleh grib mesin dan diperkuat
cengkramannya. Setelah benda uji telah selesai dipasang dan dipastikan aman
untuk dilakukan pengujian maka proses berikutnya dilanjutkan dengan pengaturan
kontrol komputerisasi. Beberapa parameter diatur seperti star awal pembebanan,
selang waktu penarikan, dan dimensi benda uji. Ketika semua parameter telah
diatur, kemudian proses dilanjutkan dengan pengujian yang dijalankan melalui
komputer. Semua data hasil pengujian akan terbaca dan ditampilkan di layar
monitor komputer. Data hasil pengujian tarik yang ditampilkan berupa kenaikan
grafik hubungan beban terhadap pertambahan panjang (displacement), persen
elongasi, proyeksi kurva tegangan-maksimum, batas titik tegangan luluh, dan
tegangan tarik maksimum. Dari semua parameter data yang ditampilkan, dalam
analisis lebih lanjut data yang digunakan berupa data hubungan beban terhadap
pertambahan panjang (displacement). Pada akhir pengujian, benda uji hasil
pembebanan tarik diukur untuk mendapatkan nilai pertambahan panjang saat
kegagalan terjadi (Gambar 3.6).
Gambar 3.6. Spesimen AA6061 hasil pengujian tarik pada
masing-masing kondisi variasi.
3.3.4. Analisis Data Uji Tarik AA6061
Analisis data uji tarik menjadi akhir dari rangkain penelitian eksperimental
yang dilakukan. Tahap ini menampilkan dan menyajikan data parameter sifat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
mekanis material terkait dengan perilaku struktur saat terkena pembebanan serta
parameter terkait dengan perilaku kelelahan yang akan dianalisis lebih lanjut
dalam simulasi. Data parameter yang dihasilkan melalui analisis proses uji tarik
berupa hubungan tegangan-regangan rekayasa (engineering stress-strain),
tegangan-regangan sebenarnya (true stress-strain), tegangan luluh (yield stress),
tegangan maksimum (ultimate tensile strength), tegangan saat patah (fracture
stress), modulus elastisitas (young modulus), perilaku plastis (plastic stress-
strain). Dari parameter yang telah ditentukan, kemudian dikelompokan ke dalam
masing-masing kondisi variasi untuk ditampilkan dalam bentuk visual baik secara
grafik ataupun simulasi. Berdasarkan data uji tarik yang telah diperoleh,
selanjutnya akan dilakukan penentuan parameter simulasi kelelahan yang
didasarkan pada dua metode yang diterapkan yaitu metode analisis siklus stress-
strain dan metode analisis berdasarkan 90% ultimate tensile strength (referensi
Wong dikutip dari jurnal J.Ridhwan, dkk, 2014).
Tabel 3.2. Data Parameter AA6061 Analisis Uji Tarik
Ratio Strain Modulus Young Tegangan Luluh
Tegangan
ASTM Al 6061
Maksimum Hardening
MPa
MPa
MPa
Normalising bahan ke-2 3,2 4935 46 149
Normalising bahan ke-3 2,1 2306 48 102
Artificial aging 3 jam 1,2 3086 217 265
Artificial aging 5 jam 1,2 2003 178 220
Artificial aging 7 jam 1,1 2713 175 200
Tegangan Patah Diameter Diameter Renggangan
Amplitudo Patah
Awal
Reduction Area
Patah Tegangan Mpa mm
mm ±0,1
mm/mm
82,6760824 3 6 0,5 0,7 1
66,1071053 6,2 8,9 0,3 0,4 0,7
204,103343 6,6 8,9 0,4 0,3 0,9
162,337746 6,5 9 0,3 0,3 1
111,065649 6 9 0,3 0,4 0,9
3.4. Simulasi Finite Element Analysis
Simulasi finite element analysis merupakan suatu proses analisis yang
menggunakan pendekatan struktur elemen hingga sebagai acuan untuk
memprediksi perilaku dari suatu material. Pendekatan yang dibuat menyerupai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
kumpulan partikel-partikel struktur dalam jumlah tertentu yang diasumsikan
menyerupai struktur dari material sebenarnya. Terdapat banyak aplikasi dari
proses analisis elemen hingga yang dihubungkan dengan suatu sistem
perancangan pada suatu objek. Secara lebih detail dan jelas akan dibahas lebih
lanjut mekanisme analisis elemen hingga yang ditampilkan melalui beberapa
tahapan proses berikut.
3.4.1. Pembuatan CAD Spesimen Kelelahan AA6061
Setelah melalui rangkaian dari proses eksperimental dimana pada hal
tersebut semua parameter pengujian telah tersedia dan selesai dianalisis lebih
lanjut, maka untuk memasuki tahapan simulasi hal yang perlu dilakukan adalah
terkait dengan menyesuaikan spesimen dan input yang akan dimasukan ke dalam
simulasi.
Gambar 3.7. Benda uji kelelahan (a) standar ASTM E466
(referensi Wong), dan (b) CAD dimensi spesimen (mm).
Tahap ini mejelaskan serangkain proses pembuatan CAD spesimen kelelahan
yang disesuaikan dengan standar ASTM E466 dari referensi penelitian oleh
Wong. Aplikasi yang digunakan sebagai standar untuk format input data geometri
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
benda uji yang akan diimport ke dalam simulasi elemen hingga menggunakan
aplikasi SolidWork. Pada aplikasi ini, benda uji akan dimodelkan dalam bentuk
3D dan 2D (Gambar 3.7). Model tiga dimensi dari benda uji akan diimport ke
dalam simulasi dengan format tertentu untuk dianalisis struktur partikelnya, dan
untuk model dua dimensi dijadikan data acuan atau referensi terkait dengan
ukuran dari benda uji yang disesuaikan dengan standar ASTM E466.
3.4.2. Pembuatan Grid Dan Penyesuaian Data
Telah dijelaskan bahwa proses simulasi elemen hingga menggunakan
pendekatan struktur dari geometri benda uji yang diimport sebagai acuan dari
replika sebenarnya. Tahap ini menguraikan proses pembentukan meshing grid
pada benda uji yang diperlihatkan sebagai hubungan kisi, garis, dan titik yang
membentuk menyerupai susunan partikel material. Setelah melalui proses
pembuatan sket 3D material AA6061 pada aplikasi SolidWork, geometri material
yang telah disket kemudian diimport ke dalam basik aplikasi simulasi yaitu
ANSYS dengan basik program statis struktur. Grid yang dibentuk merupakan
acuan yang menjadi ukuran perilaku dari material paduan aluminium 6061 saat
terkena pembebanan. Pembentukan grid pada geometri material dilakukan dengan
memperbanyak jumlah kisi, garis, dan titik yang mencapai ukuran tak hingga.
Hal tersebut dilakukan dengan tujuan agar prediksi dari simulasi yang
dilakukan terhadap geometri suatu material memperoleh hasil yang baik dan
menggambarkan kondisi yang mendekati keadaan sebenarnya dari material.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Gambar 3.8. Geometri benda uji untuk simulasi kelelahan (a) model
geometri 3D, dan (b) model mesh dari benda uji.
Dari pola kisi, garis, dan titik yang dibentuk pada geometri material, pola tersebut
akan bereaksi terhadap input data yang dimasukan sehingga dapat terlihat perilaku
karakteristik dari struktur material yang serupa dengan pengujian eksperimental
saat dikenakan pembebanan, yang secara tidak langsung hal tersebut
mencermikan sifat material yang sama. Kemudian, proses pembuatan grid sebagai
suatu langkah awal disesuaikan dengan input data yang telah diolah atau dianalisis
tersebut yang mana input data yang dimasukan terkait dengan dua parameter data
yang telah diperoleh yaitu parameter data uji tarik dan parameter kelelahan
(Gambar 3.8).
3.4.3. Analisis Simulasi Kelelahan AA6061
Analisis hasil simulasi merupakan bagian terpenting sebab dari hasil ini
merepresentasikan proses pengujian uji tarik secara eksperimental yang telah
dilakukan sebelumnya dan menunjukan dua perilaku dari sifat mekanis material
paduan aluminium 6061 yaitu perilaku terhadap ketangguhan dan daya tahan
material. Mekanisme dari proses simulasi material ditujukan sebagai proses
prediksi terhadap perilaku kelelahan material yang menggunakan data uji tarik
sebagai dasar dalam menghasilkan parameter kelelahan yang diinput ke dalam
simulasi elemen hingga. Beberapa hal yang perlu diperhatikan bahwa dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
proses simulasi dan input data kelelahan yang dilakukan, baik data analisis
melalui pengujian langsung ataupun data program simulasi dilakukan dengan
dasar pertimbangan teori-teori yang telah dijelaskan.
Proses simulasi yang dilakukan dipandang sebagai suatu asumsi dan
pendekatan yang harus diambil dengan catatan bahwa hasil simulasi kelelahan
yang diperoleh memiliki akurasi yang baik dengan tingkat nilai eror sekecil
mungkin, sehingga dapat terlihat bahwa hasil yang diperoleh mendekati hasil
sebenarnya atau dapat dikatakan menjadi dasar terhadap fenomena kelelahan yang
akan terjadi. Untuk memperoleh data parameter simulasi elemen hingga terdapat
dua metode dari model matermatika yang digunakan berupa siklus stress-strain
dan 90% tegangan maksimum uji tarik. Hasil analisis kelelahan yang diperoleh
dengan menggunakan model matematika 90% tegangan maksimum uji tarik
didasarkan pada referensi, nilai tersebut merupakan hasil pembanding terhadap
nilai kelelahan yang didapat melalui analisis siklus stress-strain, dengan demikian
dari keseluruhan analisis yang dilakukan terhadap dua metode matematika akan
memperoleh suatu nilai pembuktian yang dapat digunakan sebagai bahan acuan
dalam melakukan pengujian secara eksperimental.
Tabel 3.3. Parameter input data AA6061 untuk simulasi FEA
Isotropik Elastisitas
Densitas Modulus Young
Bulk Modulus Modulus Geser
ASTM Al 6061 Poisson's Ratio
Kg/mm^3 MPa MPa MPa
Normalising referensi 2,7E-18 64000 0,3 62745 24060 Normalising bahan ke-2 2,7E-18 4935 0,3 4838 1855
Normalising bahan ke-3 2,7E-18 2306 0,3 2261 867
Artificial aging 3 jam 2,7E-18 3086 0,3 3026 1160 Artificial aging 5 jam 2,7E-18 2004 0,3 1964 753
Artificial aging 7 jam 2,7E-18 2713 0,3 2660 1020
Strain-Life Parameter Tegangan Koef.Siklus Exp.Siklus Tegangan Luluh
Koef.Kekuatan
Maksimum Exp.Kekuatan Koef.Ductility Exp.Ductility kekuatan Pengerasan
MPa MPa Renggangan MPa MPa 433,8005483 -0,1 1,3 -0,8 426 0,1 265 283 326,5635733 -0,2 0,7 -0,7 377 0,4 46 149
119,8221676 -0,1 0,4 -0,5 146 0,2 48 102
277,270512 -0,002 0,3 -0,1 288 0,03 217 265 242,0016378 -0,04 0,3 -0,4 267 0,1 178 220
224,441764 -0,03 0,4 -0,5 234 0,05 175 200
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Perhitungan
Berdasarkan penggunaan teori dan referensi yang ada, maka dua metode
yang menjadi dasar dalam penelitian mengenai perilaku kelelahan pada material
paduan aluminium 6061. Metode pertama yaitu metode siklus stress-strain yang
ditinjau berdasarkan hasil pengujian uji tarik, kemudian dari hasil tersebut
ditentukan parameter-parameter yang menjadi dasar untuk digunakan dalam
analisis metode siklus stress-strain. Dalam metode siklus stress-strain beberapa
hubungan digunakan antara lain yaitu engineering stress-strain, true stress-strain,
dan plastik true stress-stain. Dari ketiga hubungan tersebut kemudian
menghasilkan beberapa parameter terkait perilaku struktur material paduan
aluminium 6061 yaitu kekuatan luluh atau batas elastisitas dari suatu material,
kekuatan tarik maksimum atau batas maksimum ketahanan material terhadap
suatu beban tetap, kekuatan patah atau batas maksimum setelah material struktur
mengalami cacat, dan modulus elastisitas yang merupakan tingkatan dari ukuran
elastisitas suatu material. Melalui parameter awal dari sifat ketangguhan atau
kekuatan mekanis paduan aluminium 6061, perhitungan lebih lanjut akan
menghasilkan parameter lain yang terkait dengan siklus stress-strain untuk
memperoleh karakter kelelahan pada paduan aluminium 6061.
Pendekatan yang digunakan berupa analitikal matematik dari persamaan
yang ada dalam teori. Persamaan yang digunakan kemudian dikombinasikan
dengan bentuk kurva yang sesuai terhadap batas nilai dari titik data (curve fit).
Metode kedua yang digunakan berupa metode 90% dari kekuatan uji tarik
maksimum, metode ini didasarkan pada referensi penelitian yang telah dilakukan.
Parameter yang digunakan yaitu parameter uji tarik yang telah diperoleh melalui
analisis menggunakan metode siklus stress-strain. Melalui analisis lebih lanjut
dari metode kedua, parameter kelelahan kemudian dapat ditentukan sehingga
dapat diperoleh hubungan amplitudo tegangan atau alternating stress terhadap
siklus pembebanan. Sebagai hasil akhirnya perilaku kelelahan dari kedua metode
74
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
akan dibandingkan dan kemudian dikombinasikan dengan hasil simulasi untuk
melihat perilaku sebenarmya dari sifat ketahanan material paduan aluminium
6061 yaitu daya tahan terhadap kelelahan saat diterapkan pembebanan dinamis.
Tabel 4.1. Penentuan properti kelelahan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
4.1.1. Metode Siklus Stress-Strain
Berikut ditampilkan hasil perhitungan dari analisis metode siklus stress-
strain yang diperoleh berdasarkan data uji tarik untuk tiap variasi. Data yang
ditampilkan merupakan acuan untuk melihat karakteristik kurva amplitudo
tegangan (alternating stress) terhadap siklus kegagalan lelah material paduan
aluminium 6061 yang kemudian menjadi dasar untuk mengidentifikasi perilaku
kelelahan dari material paduan aluminium 6061. Berdasarkan teori yang
dijelaskan bahwa setiap parameter yang dihasilkan merupakan suatu bentuk
pendekatan analitikal yang paling nyaman untuk digunakan. Sebagai suatu bentuk
pendekatan, hasil perhitungan yang diperoleh merupakan bentuk data yang
dihasilkan melalui analisis uji tarik yang kemudian menjadi dasar atau acuan
dimana pendekatan analitikal lebih lanjut dilakukan untuk mengetahui sifat dari
perilaku kelelahan material paduan aluminium 6061 (Lampiran 4.1).
4.1.2. Metode 90% Ultimate Tensile Stress
Berdasarkan analisis siklus stress-strain yang dihasilkan, pada perhitungan
lebih lanjut kemudian dijabarkan penerapan dari metode 90% tegangan tarik
maksimum. Proses analisis yang dilakukan dengan metode 90% tegangan tarik
maksimum merupakan serangkaian proses yang mengacu pada referensi
penelitian sebelumnya yang memiliki kesamaan dalam proses pendekatan
analitikal. Hal ini dilakukan untuk melihat tingkat eror dan kesalahan-kesalahan
yang dilakukan dalam rangkaian proses analisis demi penyempurnaan dari proses
analisis itu sendiri. Lebih jelas bahwa, dalam hasil yang diperoleh menggunakan
metode 90% tegangan tarik maksimum, diidentifikasi bahwa parameter data yang
diperoleh merupakan cerminan dari analisis data sebelumnya pada metode siklus
stress-strain, namun dalam metode ini parameter tersebut dianalisis lebih lanjut
dengan mengacu pada referensi penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Data
dari hasil perhitungan menggunakan metode 90% tegangan tarik maksimum untuk
tiap kondisi variasi dari tiap kondisi dapat ditinjau pada pendekatan analitikal
lebih lanjut, dimana sifat dari perilaku kelelahan material paduan aluminium 6061
dianalisis secara spesifik terkait dengan batas kelelahan, kekuatan kelelahan, dan
umur kelelahan (Lampiran 4.2).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
4.2. Pembahasan
Telah diketahui bahwa faktor koreksi untuk menilai karakteristik ketahanan
suatu material paduan aluminium terhadap pembebanan dinamis ditentukan oleh
lamanya siklus atau periode pembebanan hingga terjadinya kegagalan,
berdasarkan data perhitungan yang ditampilkan dapat memperjelas serta menjadi
pembuktian mengenai perilaku kelelahan material paduan aluminium 6061 yang
terjadi setelah mengalami proses perlakuan sesuai kondisi yang ditentukan. Secara
umum, sesuai teori yang dipaparkan bahwa siklus dengan range < sampai
dinyatakan sebagai kegagalan lelah siklus rendah dan sebaliknya untuk range
> sampai dikaitkan dengan kegagalan siklus tinggi. Terlihat bahwa pada
hasil analisis perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan kedua metode
menunjukan nilai siklus tertinggi dari kegagalan lelah yang sama yaitu dicapai
pada kondisi variasi artificial aging 3 jam. Namun, terkait dengan perbandingan
nilai untuk siklus kegagalan lelah dan beban yang diterapkan, kedua metode
memiliki karakteristik masing-masing. Nilai pembebanan dalam analisis
perhitungan menggunakan metode siklus stress-strain dihasilkan berdasarkan
besarnya nilai siklus kegagalan lelah yang diperoleh. Nilai pembebanan yang
dihasilkan dikaitkan dengan besarnya siklus kegagalan lelah yang terjadi,
kemudian dari nilai tersebut disesuaikan dengan karakteristik kekuatan mekanis
yang diperoleh yaitu range kekuatan tarik hingga maksimum.
Metode 90% kekuatan tarik menampilkan analisis perhitungan siklus
kegagalan lelah yang disesuaikan dengan skematik proses perhitungan pada
umumnya dimana penentuan beban yang diterapkan pada spesimen yaitu material
paduan aluminium 6061 dihasilkan dari persen kekuatan tarik maksimum yang
diperoleh pada pengujian uji tarik secara eksperimental. Sehingga dari kedua
metode yang digunakan, diperoleh hasil analisis perhitungan untuk siklus
kegagalan lelah dan beban pada material yaitu kedua nilai tersebut menunjukan
kesesuaian dalam perolehan data nilai pembebanan dan siklus kegagalan lelah
material paduan aluminium 6061. Ditunjukan bahwa, untuk semua kondisi
perlakuan yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061, siklus
kegagalan lelah untuk semua variasi waktu artificial aging menunjukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
karakteristik kegagalan siklus tinggi. Nilai ketangguhan mekanis terhadap
pembebanan yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061 dari semua
kondisi variasi, hasil yang diperoleh dicapai pada kondisi artificial aging 3 jam
dengan ketahanan terhadap pembebanan tertinggi yaitu hingga 265 MPa. Terlihat
perbandingan yang besar terkait dengan ketangguhan material paduan aluminium
6061 terhadap pembebanan yang diterapkan, hal tersebut diperlihatkan dari hasil
analisis perhitungan untuk semua kondisi perlakuan. Pada kedua metode yang
digunakan menunjukan bahwa nilai ketangguhan terhadap pembebanan yang
diterapkan memiliki kesesuain dengan range siklus kegagalan lelah, dan kedua
metode menunjukan perolehan hasil dari karakteristik data perhitungan yang sama
dimana jika dibuat perbandingan atau disesuaikan terhadap nilai kekuatan
mekanis yaitu kekuatan maksimum uji tarik secara eksperimental diperoleh bahwa
secara berurut nilai ketangguhan mekanis dan siklus kegagalan lelah dihasilkan
berdasarkan waktu penuaan terkecil dan kekuatan maksimum uji tarik terbesar.
4.2.1. Perilaku Sifat Mekanis AA6061
Dalam penjelasan lebih lanjut akan diuraikan secara detail mengenai
perilaku dari material paduan aluminium 6061. Penjelasan lebih spesifik
mengenaik perilaku struktur, efek dari perlakuan yang diberikan, karakteristik
sifat mekanis, dan kegagalan lelah yang terjadi pada material paduan aluminium
6061. Skematik dari uraian sifat mekanis meliputi kekuatan, ketangguhan,
karakter elastis dan plastis, serta siklus stress-strain. Pokok utama uraian dari
kegagalan lelah material paduan aluminium 6061 meliputi tiga faktor yaitu batas
kelelahan, kekuatan kelelahan, dan umur kelelahan.
4.2.1.1. Analisis Uji Tarik
Berikut ditampilkan gambar grafik terkait dengan sifat mekanis material paduan
aluminium 6061. Sifat mekanis yang ditampilkan berupa siklus uji tarik, kekuatan
tarik maksimum dan batas kekuatan tarik sebelum material patah, kekuatan
elastis, karakter plastis, serta hubungan terhadap siklus stress-strain. Terlihat
secara visual pada grafik siklus uji tarik (Gambar 4.1) yang ditampilkan bahwa
nilai kekuatan maksimum uji tarik tertinggi pada material paduan aluminium 6061
diperoleh pada kondisi variasi aging 3 jam, dan selanjutnya secara berturut-turut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
diikuti kondisi variasi aging 5 jam, aging 7 jam, dan kondisi normal. Nilai
kekuatan maksimum pada grafik siklus uji tarik digambarkan berdasarkan
peningkatan dari titik data pada area sumbu Y hingga mencapai titik tertinggi
pada area sumbu Y.
Gambar 4.1. Grafik analisis siklus uji tarik untuk empat kondisi
perlakuan utama yang diterapkan pada material
paduan aluminium 6061.
Berbanding terbalik dengan kekuatan tarik maksimum, daya tahan tertinggi
material paduan aluminium 6061 terhadap beban statis uji tarik hingga terjadinya
kegagalan patah ditunjukan pada kondisi normal, kemudian diikuti oleh kondisi
variasi aging 5 jam, aging 3 jam, dan aging 7 jam. Daya tahan atau dapat disebut
juga sebagai ketahanan mekanis suatu material yaitu kondisi dimana material
mampu mempertahankan bentuk struktur partikel-partikel atomik dalam matriks
material pada keadaan non-pembebanan hingga mencapai kondisi pelemahan dan
akhirnya mengalami kegagalan, dimana laju peningkatan perubahan pada bentuk
struktur material diwakilkan melalui kenaikan titik data yang ditunjukan pada
grafik siklus uji tarik (Gambar 4.1). Nilai ketahanan mekanis dari grafik siklus uji
tarik ditampilkan dalam bentuk nilai range tertinggi dari sumbu X dimana kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
tersebut digambarkan berdasarkan gabungan dari fase peningkatan dan penurunan
kekuatan mekanis dalam area sumbu Y. Lebih lanjut penjelasan dari grafik
analisis siklus uji tarik ditunjukan secara jelas pada analisis grafik tegangan tarik.
Pada analisis grafik tegangan tarik (Gambar 4.2) ditunjukan bahwa untuk semua
kondisi perlakuan yang diterapkan nilai tertinggi dari kekuatan mekanis material
paduan aluminium 6061 diperoleh pada kondisi perlakuan artificial aging 3 jam,
sama halnya dengan yang ditunjukan pada grafik analisis siklus uji tarik (Gambar
4.1) dimana parameter tersebut berbanding terbalik terhadap karakteristik daya
tahan mekanis material paduan aluminium 6061.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Gambar 4.2. Analisis grafik tegangan tarik untuk tiap kondisi perlakuan
yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
Analisis dari grafik tegangan tarik (Gambar 4.2) menunjukan bahwa nilai
kekuatan tarik maksimum atau ultimate tensile stress secara berturut-turut dimulai
dari nilai tertinggi yaitu artificial aging 3 jam sebesar 265 MPa dengan gaya yang
dihasilkan sebesar 1679 kgf, artificial aging 5 jam sebesar 220 MPa dengan gaya
yang dihasilkan sebesar 1426 kgf, artificial aging 7 jam sebesar 200 MPa dengan
gaya yang dihasilkan sebesar 1294 kgf, dan kemudian diikuti oleh kondisi pada
keadaan normal dimana ditampilkan dua analisis data grafik untuk keadaan
normal yaitu masing-masing menunjukan hasil sebesar 149 MPa dengan gaya
yang dihasilkan sebesar 430 kgf untuk keadaan normal dengan kode 2,
selanjutnya hasil sebesar 102 MPa dengan gaya yang dihasilkan sebesar 649 kgf
untuk keadaan normal dengan kode 3. Dua aplikasi kondisi keadaan normal
dimaksud semata-mata hanya sebagai pembanding untuk aplikasi pada dua
diameter yang berbeda, dimana spesimen uji tarik pada keadaan normal 2
berdiameter 6 mm dan pada keadaan normal 3 berdiameter 8,9 mm.
Selain nilai kekuatan tarik maksimum atau ultimate tensile stress, dari
analisis grafik tegangan tarik (Gambar 4.2) juga memperlihatkan nilai dari daya
tahan atau ketahanan mekanis material paduan aluminium 6061 yang ditunjukan
sebagai nilai tegangan patah atau fracture stress. Berbeda dengan nilai kekuatan
tarik maksimum yang diperlihatkan pada analisis grafik tegangan tarik, untuk nilai
daya tahan atau ketahanan mekanis uji tarik tertinggi pada material paduan
aluminium 6061 ditunjukan pada kondisi keadaan normal. Titik dari fracture
stress menjadi ukuran atau acuan batas akhir dari penentuan ketahanan mekanis
material paduan aluminium 6061. Berdasarkan analisis grafik tegangan tarik yang
ditampilkan, nilai dari fracture stress masing-masing ditunjukan sebagai berikut
yaitu dimulai dari kondisi keadaan normal sebesar 66 MPa dengan range nilai
sumbu X yang dihasilkan sebesar ± 0,35 mm/mm, artificial aging 5 jam sebesar
162 MPa dengan range nilai sumbu X yang dihasilkan sebesar ± 0,30 mm/mm,
selanjutnya artificial aging 3 jam sebesar 204 MPa dengan range nilai sumbu X
yang dihasilkan sebesar ± 0,27 mm/mm, dan terakhir artificial aging 7 jam
sebesar 111 MPa dengan range nilai sumbu X yang dihasilkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
sebesar ± 0,21 mm/mm. Nilai dari titik acuan batas daya tahan atau ketahanan
mekanis atau dapat berupa fracture stress material paduan alumunium 6061 dan
nilai range pada area sumbu X merupakan gambaran terhadap perilaku material
ulet dan getas. Dari hasil yang diperoleh pada analisis grafik tegangan tarik
menunjukan bahwa terdapat perbedaan terhadap nilai data antara fracture stress
dan range nilai sumbu X, dasar dari kesebandingan antara kedua parameter
ketahanan mekanis tersebut terletak pada objek yang dilihat pada perilaku struktur
material paduan aluminium 6061 yaitu karakteristik sifat ulet dan getas.
Terkait dengan karakteristik sifat ulet dan getas pada material paduan
aluminium 6061, sifat tersebut dapat dilihat secara jelas melalui perbandingan dari
nilai kekuatan tarik atau tegangan tarik maksimum terhadap kekuatan luluh atau
tegangan luluh material paduan aluminium 6061. Selanjutnya perbandingan dari
nilai kekuatan tarik maksimum terhadap kekuatan luluh disebut sebagai nilai rasio
pengerasan renggangan. Kemudian dari nilai rasio pengerasan renggangan yang
dihasilkan menjadi dasar dalam penentuan karakteristik perilaku struktur material
paduan aluminium 6061 yaitu ulet atau getas. Dari perbandingan kedua analisis
grafik yaitu tegangan tarik (Gambar 4.2) dan tegangan luluh (Gambar 4.3)
ditunjukan bahwa nilai perbandingan tertinggi untuk rasio pengerasan renggangan
dihasilkan pada kondisi keadaan normal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gambar 4.3. Analisis grafik tegangan luluh untuk tiap kondisi perlakuan
yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061.
Terdapat beberapa point penting yang harus diperhatikan untuk penentuan
karakteristik sifat ulet dan getas pada suatu material. Salah point yang menjadi
acuan untuk mengkarakteristikan suatu material ulet atau getas yaitu berdasarkan
nilai rasio pengerasan renggangan. Dijelaskan bahwa untuk rasio pengerasan > 1,4
maka material paduan akan mengalami pelunakan secara siklus, sedangkan untuk
rasio pengerasan > 1,2 maka material paduan akan mengalami pengerasan secara
siklus.
Untuk masing-masing kondisi yang diterapkan pada material paduan
aluminium 6061, secara terurut ditunjukan nilai dari rasio pengerasan renggangan
yang diperoleh sebagai berikut yaitu pada kondisi normal dihasilkan nilai rasio
pengerasan renggangan sebesar 2,1 hingga 3,2, kondisi artificial aging 5 jam
sebesar 1,2, kondisi artificial aging 3 jam sebesar 1,2, dan kondisi artificial aging
7 jam sebesar 1,1. Berdasarkan hasil yang diperoleh (Gambar 4.3) maka
perbandingan terhadap nilai acuan untuk karakteristik sifat ulet dan getas
dijabarkan sebagai berikut, untuk kondisi normal mengalami pelunakan secara
siklus yang dibuktikan dengan nilai rasio pengerasan renggangan yang lebih besar
dari faktor acuan dalam teori yaitu 1,4. Hal tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
menunjukan bahwa pada kondisi normal, nilai dari rasio pengerasan renggangan
menggambarkan sifat ulet dari material paduan aluminium 6061 yang mengalami
pelunakan secara siklus. Sebaliknya pada kondisi variasi artificial aging, struktur
material paduan aluminium 6061 mengalami pengerasan secara siklus dimana hal
tersebut dibuktikan dengan hasil rasio pengerasan yang diperoleh berada diantara
range faktor acuan dengan demikian kondisi variasi artificial aging memenuhi
standart yang ditetapkan bahwa nilai yang dihasilkan berada diantara range 1,2
hingga 1,4. Dari hasil perhitungan yang dilakukan diperoleh bahwa nilai tertinggi
yang dicapai pada range nilai rasio pengerasan renggangan dihasilkan pada
kondisi variasi artificial aging 5 jam, kemudian artificial aging 3 jam, dan
terakhir artificial aging 7 jam. Kondisi tersebut menunjukan bahwa untuk variasi
perlakuan yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061 yaitu artificial
aging, material paduan aluminium 6061 telah mengalami proses pengerasan siklus
selama diberi perlakuan panas dengan puncak perlakuannya yaitu pada variasi
waktu penuaan. Namun, hal tersebut tidak menggambarkan material paduan
aluminium 6061 sebagai suatu material getas dimana struktur partikel material
telah diperkeras. Penerapan dari perlakuan panas hanya mengurangi sifat ulet dari
material paduan aluminium 6061 dimana sifat ulet merupakan karakteristik utama
dari paduan aluminium pada umumnya.
Selain gambaran mengenai sifat ulet dan getas struktur material paduan
aluminium 6061, adapun karakteristik lain yang juga ditampilkan (Gambar 4.3)
berupa sifat elastisitas dari struktur paduan aluminium 6061. Karakteristik
elastisitas tersebut ditentukan berdasarkan nilai dari range tegangan tarik mula-
mula hingga mencapai batas atau titik tertentu, dimana titik batas ini dihasilkan
dari metode offset sebesar 0,02 terhadap nilai renggangan tarik mula-mula. Sifat
elastisitas merupakan gambaran terhadap kemampuan suatu material untuk
mempertahankan bentuk strukturnya terhadap beban yang diberikan dan secara
otomatis dapat memulihkan bentuk strukturnya kembali pada kondisi mula-mula
saat beban secara perlahan ditiadakan. Ukuran tingkat elastisitas pada analisis
grafik (Gambar 4.3) untuk tiap kondisi variasi ditampilkan dalam dua bentuk
mode data yaitu berupa titik batas tegangan luluh atau kekuatan luluh dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
modulus elastisitas. Berdasarkan analisis grafik tegangan luluh maka nilai dari dua
bentuk mode yaitu titik batas tegangan luluh dan modulus elastisitas untuk tiap
kondisi variasi ditunjukan secara berturut-turut sebagai berikut, range elastisitas
tertinggi diperoleh pada kondisi variasi artificial aging 3 jam dengan nilai titik
batas tegangan luluh hingga sebesar 217 MPa dan modulus elastisitas sebesar
3086,4006 MPa, berikutnya kondisi variasi artificial aging 5 jam dengan nilai titik
batas tegangan luluh hingga sebesar 178 MPa dan modulus elastisitas sebesar
2003 MPa, kondisi variasi artificial aging 7 jam dengan nilai titik batas tegangan
luluh hingga sebesar 175 MPa dan modulus elastisitas sebesar 2713 MPa,
selanjutnya kondisi normal dengan nilai titik batas tegangan luluh hingga sebesar
46 hingga 48 MPa dan modulus elastisitas sebesar 2306 hingga 4935 MPa. Dalam
analisis hubungan pada grafik tegangan tarik terhadap grafik tegangan luluh telah
diketahui suatu faktor yang menjadi acuan dalam menilai perilaku struktur
material paduan aluminium. Faktor tersebut dihasilkan berdasarkan perbandingan
dari nilai kekuatan tarik maksimum dan titik batas kekuatan luluh yang disebut
rasio pengerasan renggangan. Melalui faktor rasio pengerasan renggangan
kemudian sifat perilaku struktur material paduan aluminium 6061 dapat
ditentukan yaitu ulet atau getas. Sebagai analisis pembanding untuk menilai sifat
perilaku struktur material paduan aluminium 6061 maka ditampilkan nilai dari
eksponen pengerasan renggangan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Gambar 4.4. Analisis grafik plastic strain untuk tiap kondisi perlakuan
yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061.
Nilai ini menjadi salah satu nilai faktor acuan untuk menganalisis sifat perilaku
struktur material paduan aluminium 6061 selain berdasarkan nilai dari rasio
pengerasan renggangan.
Melalui teori yang dipaparkan bahwa terdapat batasan khusus untuk menilai
sifat perilaku struktur material paduan aluminium 6061 berdasarkan nilai
eksponen pengerasan renggangan. Sama halnya dengan rasio pengerasan
renggangan bahwa batasan tersebut menunjukan tingkat ukuran suatu material
paduan aluminium dalam kategori ulet atau getas, ukuran tingkatan dalam batasan
faktor acuan untuk nilai eksponen pengerasan renggangan ditunjukan sebagai
berikut yaitu pada kondisi nilai eksponen pengerasan renggangan > 0,2 maka
material paduan akan mengalami pengerasan secara siklus, sedangkan pada
kondisi nilai eksponen pengerasan renggangan > 0,1 maka material paduan akan
mengalami pelunakan secara siklus. Berdasarkan hasil dari analisis grafik plastic
strain (Gambar 4.4) ditunjukan dua parameter yaitu berupa siklus koefisien
kekuatan dan siklus eksponen pengerasan renggangan. Dari hasil yang
ditampilkan dilakukan pembanding terhadap nilai batas faktor acuan untuk nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
eksponen pengerasan renggangan, kondisi normal memiliki nilai yang memenuhi
yaitu untuk kondisi normal 2 menghasilkan nilai eksponen pengerasan renggangan
sebesar 0,4 > 0,2 sehingga mengalami pengerasan secara siklus, dan untuk kondisi
normal 3 mengasilkan nilai eksponen pengerasan renggangan sebesar 0,2 > 0,1
sehingga mengalami pelunakan secara siklus. Berbeda dari kondisi normal, pada
kondisi variasi untuk tiap waktu penuaan menghasilkan nilai eksponen pengerasan
renggangan yang tidak memenuhi range faktor acuan. Hasilnya ditampilkan
sebagai berikut yaitu untuk nilai eksponen pengerasan renggangan pada kondisi
variasi artificial aging 5 jam sebesar 0,1 < 0,1 selanjutnya kondisi variasi
artificial aging 7 jam sebesar 0,04 < 0,1 serta yang terakhir pada kondisi variasi
artificial aging 3 jam sebesar 0,03 < 0,1.
Perilaku sifat ulet dan getas material paduan aluminium 6061 berdasarkan
analisis grafik plastic strain (Gambar 4.4) pada faktor acuan eksponen pengerasan
renggangan sedikit berbeda dengan analisis terhadap faktor acuan rasio
pengerasan renggangan. Secara jelas terlihat bahwa pada kondisi normal nilai
eksponen pengerasan dari material paduan aluminium 6061 berada pada dua
kondisi siklus yaitu dimana pertama material paduan aluminium 6061 mengalami
siklus pengerasan dan secara perlahan berubah menuju siklus pelunakan,
ditunjukan dengan nilai eksponen yang mengalami penurunan dari 0,4 menjadi
0,2. Berbanding terbalik dengan kondisi normal, pada kondisi variasi artificial
aging nilai eksponen pengerasan renggangan yang dihasilkan tidak menunjukan
kriteria suatu material paduan aluminium 6061 mengalami pengerasan maupun
pelunakan secara siklus. Dapat terlihat bahwa nilai eksponen pengerasan
renggangan yang dihasilkan pada tiap kondisi variasi artificial aging < 0,1. Secara
umum, nilai parameter eksponen pengerasan renggangan dari analisis grafik
plastic strain dapat diartikan sebagai suatu gambaran kondisi dimana berdasarkan
nilai eksponen pengerasan renggangan, perilaku dari struktur material mengalami
penurunan kualitas pengerasan renggangan yaitu perubahan secara perlahan dari
sifat struktur material yang diperkeras menjadi pelunakan secara siklus.
Berdasarkan perbandingan antara karakteristik nilai faktor acuan pada analisis
grafik plastic strain (Gambar 4.4) terhadap hasil yang ditunjukan dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
analisis grafik tegangan luluh (Gambar 4.3) yaitu terkait dengan perilaku sifat ulet
dan getas, nilai faktor acuan yaitu eksponen pengerasan renggangan dapat
dijadikan suatu pendekatan untuk menilai sifat struktur suatu material. Parameter
lain yang juga ditunjukan yaitu nilai koefisien kekuatan, secara berturut-turut nilai
dari koefisien kekuatan dalam analisis grafik plastic strain ditampilkan sebagai
berikut yaitu nilai tertinggi dicapai pada kondisi normal dengan hasil yang
diperoleh sebesar 146 hingga 377 MPa, berikutnya kondisi variasi artificial aging
3 jam dengan hasil yang diperoleh sebesar 288 MPa, selanjutnya kondisi variasi
artificial aging 5 jam dengan hasil yang diperoleh sebesar 267 MPa, dan kondisi
variasi artificial aging 7 jam dengan hasil yang diperoleh sebesar 234 MPa. Dapat
terlihat bahwa khusus untuk kondisi variasi artificial aging, nilai tertinggi pada
eksponen pengerasan renggangan dihasilkan pada kondisi variasi artificial aging 5
jam sedangkan untuk nilai koefsien kekuatan tertinggi dihasilkan pada kondisi
variasi artificial aging 3 jam. Serupa dengan hasil yang diperoleh pada analisis
grafik tegangan luluh (Gambar 4.3) bahwa perlakuan yang diterapkan yaitu
artificial aging pada tiap variasi waktu penuaan menunjukan bahwa perilaku dari
struktur material paduan aluminium 6061 berhasil diperkeras dengan mengatur
waktu penuaan dimana terjadi peningkatan kekuatan dengan tetap
mempertahankan sifat material paduan aluminium yang ulet.
4.2.1.2. Analisis Kelelahan
Dalam uraian mengenai perilaku kelelahan pada material paduan aluminium
6061, parameter terkait ditunjukan sebagai berikut yaitu terdiri batas kelelahan,
kekuatan kelelahan, dan umur kelelahan. Melalui teori yang telah dijelaskan
terdahulu bahwa tiga parameter kelelahan yaitu dimulai dari batas kelelahan atau
batas daya tahan merupakan ukuran nilai terbesar dari fluktuasi tegangan yang
tidak akan menyebabkan kegagalan pada jumlah siklus tak terbatas. Secara
sederhana dapat diartikan sebagai ketahanan struktur material terhadap range
tegangan tertentu yang dialami material saat diterapkan beban dinamis konstan
dimana saat mencapai kondisi tegangan tersebut, material diasumsikan menghasil
jumlah siklus tak hingga atau tidak akan mengalami kegagalan lelah. Kekuatan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
kelelahan merupakan tingkat tegangan dimana kegagalan akan terjadi untuk
beberapa siklus tertentu. Defenisi lain dari kekuatan kelelahan diartikan sebagai
nilai yang dihasilkan oleh material dalam pengaruh pembebanan dinamis konstan
pada jumlah siklus yang dapat diperoleh hingga range tertentu dikaitkan dengan
besarnya tegangan yang dapat dicapai pada jumlah siklus tersebut. Selanjutnya
yaitu umur kelelahan yang didefenisikan sebagai jumlah siklus yang
menyebabkan kegagalan pada tingkat tegangan yang ditentukan, parameter ini
dapat dilihat pada range jumlah siklus yang dihasilkan pada grafik S-N yang
kemudian dikaitkan dengan besarnya tegangan yang terjadi pada material.
Telah dijelaskan bahwa terdapat dua metode yang digunakan untuk
mempelajari sifat kelelahan struktur material paduan aluminium 6061. Dari dua
metode yang digunakan, siklus stress-strain menjadi dasar acuan yang digunakan
dalam menghasilkan analisis terhadap perilaku kelelahan material paduan
aluminium 6061. Perilaku siklus stress-strain untuk tiap kondisi secara detail
ditunjukan pada grafik analisis siklus stress-strain (Gambar 4.5). Dari gambar
grafik siklus stress-strain terlihat bahwa perilaku dari grafik yang terbentuk
menggambarkan tingkatan untuk dua parameter pada tiap kondisi variasi. Dua
parameter yang ditunjukan dalam grafik analisis siklus stress-strain yaitu
koefisien kekuatan dan koefisien keuletan. Melalui analisis yang dilakukan
terhadap nilai koefisien kekuatan dan keuletan diperoleh hasil sebagai berikut
yaitu untuk semua kondisi yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061,
hasil tertinggi untuk koefisien kekuatan secara berturut-turut diawali dari kondisi
variasi artificial aging 3 jam, kemudian variasi artificial aging 5 jam, variasi
artificial aging 7 jam, dan terakhir kondisi normal. Untuk analisis kelelahan lebih
lanjut terhadap grafik siklus stress-strain, ditampilkan juga karakteristik dari nilai
keuletan pada tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada material paduan
aluminium 6061. Ditunjukan bahwa nilai dari perilaku sifat keuletan tertinggi
dihasilkan pada kondisi variasi artificial aging 7 jam, kemudian dilanjutkan pada
kondisi normal, kondisi artificial aging 5 jam, dan kondisi artificial aging 3 jam.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
Gambar 4.5. Grafik analisis siklus stress-strain untuk empat kondisi perlakuan
utama yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061.
Selain uraian mengenai karakteristik masing-masing parameter pada grafik
analisis siklus stress-strain, ditunjukan juga hubungan dari kedua parameter yang
saling terkait membentuk tingkatan terhadap perilaku struktur material. Pada
penjelasan sebelumnya dalam analisis uji tarik, telah dibahas secara detail
mengenai perilaku dari struktur material paduan aluminium 6061 terkait dengan
sifat ulet, getas, elastisitas, dan kekuatan mekanis. Pada grafik analisis siklus
stress-strain (Gambar 4.5) yang ditampilkan, diuraikan secara bertahap
karakteristik hubungan dari parameter koefisien kekuatan terhadap koefisien
keuletan. Secara skematik, proses perlakuan yang diterapkan pada material
paduan aluminium 6061 diawali dari kondisi normal, dimana dapat terlihat bahwa
pada kondisi ini nilai kekuatan dan keuletan mewakili kondisi mula-mula dari
material paduan aluminium 6061 dan menjadi acuan untuk perlakuan yang akan
diterapkan selajutnya. Pada kondisi normal nilai kekuatan yang dihasilkan sangat
kecil dimana berbanding terbalik dengan nilai keuletan. Sama halnya dengan yang
diperoleh dalam analisis uji tarik bahwa pada kondisi normal sifat alami dari
material paduan aluminium 6061 didominasi oleh sifat ulet yaitu sebagai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
karakteristik umum dari semua material paduan aluminium. Selanjutnya uraian
terhadap kondisi perlakuan artificial aging dengan variasi waktu penuaan
digambarkan sebagai berikut yaitu setelah mengalami fase perlakuan artificial
aging ditunjukan bahwa untuk tiap kondisi artificial aging memiliki tingkatan
masing-masing terhadap hasil dari koefisien kekuatan dan koefisien keuletan yang
diperoleh. Berdasarkan grafik yang ditampilkan (Gambar 4.5) diidentifikasi
bahwa masing-masing kondisi artificial aging yang diterapkan pada material
paduan aluminium 6061 menghasilkan suatu peningkatan koefisien kekuatan
terhadap kondisi normal sebagai kondisi mula-mula, kemudian peningkatan
tersebut diikuti dengan penurunan koefisien keuletan secara bertahap berdasarkan
kondisi variasi waktu penuaan yang diterapkan hingga pada kondisi tertentu
koefisien keuletan kembali mengalami peningkatan.
Dari uraian yang dipaparkan yaitu pada analisis uji tarik dan grafik siklus
stress-strain dapat diartikan bahwa material paduan aluminium 6061 secara
signifikan mengalami peningkatan kekuatan mekanis dengan diterapkannya
perlakuan artificial aging yang mengacu pada kondisi normal, namun untuk
masing-masing kondisi artificial aging yang diterapkan memiliki batasan terhadap
kekuatan mekanis yang dapat diperoleh sehingga dapat dilihat pada grafik siklus
stress-strain (Gambar 4.5), untuk kondisi artificial aging sendiri nilai koefisien
kekuatan secara bertahap mengalami penurunan dengan meningkatnya waktu
penuaan. Berbeda dengan perilaku yang terlihat melalui hasil pada koefisien
kekuatan, hasil yang diperoleh dari koefisien keuletan menunjukan bahwa
berdasarkan kondisi normal atau mula-mula dari material paduan aluminium, nilai
dari koefisien keuletan secara signifikan mengalami penurunan saat diberi
perlakuan artificial aging 3 jam dan 5 jam hingga pada artificial aging 7 jam
perilaku dari koefisien keuletan mengalami peningkatan yang sangat besar
melebihi kondisi mula-mula atau kondisi normal dari material paduan aluminium
6061. Pada kondisi artificial aging sendiri tanpa mengacu pada kondisi normal,
tiap kenaikan dari variasi waktu penuaan yaitu 3 jam, 5 jam, dan 7 jam
menghasilkan peningkatan dalam nilai koefisien keuletan pada material paduan
aluminium 6061. Dari kedua fenomena yang terjadi dalam siklus stress-strain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
dapat dihubungkan sebagai berikut yaitu dengan diterapkannya perlakuan
artificial aging mengahasilkan peningkatan kekuatan mekanis terhadap kondisi
normal pada waktu penuaan tertentu, namun hal tersebut juga dapat
mengahasilkan efek balik dari perlakuan artificial aging yang diterapkan dimana
dari grafik siklus stress-strain (Gambar 4.5) terlihat bahwa, ketika waktu penuaan
ditingkatkan kekuatan mekanis mengalami penurunan yang diikuti dengan
peningkatan keuletan secara signifikan hingga melebihi kondisi normal dari
material paduan aluminium 6061.
Berdasarkan grafik yang ditunjukan (Gambar 4.6), metode siklus stress-
strain menjadi metode awal yang digunakan dalam analisis perilaku kelelahan
pada material paduan aluminium 6061. Kondisi perlakuan yang menjadi awal
dalam analisis perilaku kelelahan pada material paduan aluminium 6061 yaitu
kondisi normal. Dalam proses analisis yang dilakukan terdapat dua kondisi normal
pada material yang digunakan untuk mengidentifikasi sifat kelelahan dari perilaku
struktur material paduan aluminium 6061. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa
dalam analisis perilaku kelelahan pada suatu material terdapat tiga parameter yang
menjadi tolak ukur terhadap perilaku kelelahan dari suatu material yaitu batas
kelelahan, kekuatan kelelahan, dan umur kelelahan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
Gambar 4.6. Analisis grafik kelelahan berdasarkan siklus stress-strain pada tiap
kondisi perlakuan yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061.
Dari analisis grafik kelelahan berdasarkan siklus stress-strain (Gambar 4.6a)
terlihat bahwa pada kedua kondisi normal yang ditunjukan ketika dilakukan
perbandingan diperoleh hasil bahwa nilai kelelahan yang terdiri dari batas
kelelahan, kekuatan kelelahan, dan umur kelelahan antara kedua kondisi memiliki
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
perbedaan range yang besar. Dari perbedaan range tersebut terlihat bahwa kondisi
normal 3 memiliki nilai batas kelelahan, kekuatan kelelahan, dan umur kelelahan
yang lebih tinggi dibandingkan pada kondisi normal 2. Hal tersebut terlihat dari
jangkauan range data yang dapat dicapai masing-masing kondisi, dimana ketika
salah satu kondisi normal diterapkan berdasarkan kondisi normal lainnya
diperoleh hasil yaitu pada siklus pembebanan tertentu material mengalami siklus
kelelahan yang berbeda.
Analisis grafik kelelahan selanjutnya yaitu terkait dengan perilaku kelelahan
pada kondisi artificial aging dengan variasi waktu penuaan. Dari analisis grafik
kelelahan yang ditunjukan (Gambar 4.6b) dijelaskan bahwa hasil tertinggi dari
tiga parameter kelelahan yang ditinjau diperoleh pada kondisi artificial aging 3
jam, kemudian dilanjutkan dengan kondisi artificial aging 7 jam, dan artificial
aging 5 jam. Hasil tersebut dibuktikan dengan range siklus pembebanan yang
dapat diterima material paduan aluminium 6061 pada masing-masing kodisi
variasi artificial aging, dapat dilihat pada grafik (Gambar 4.6b) bahwa range
pembebanan tertinggi diperoleh pada kondisi artificial aging 3 jam dimana
memiliki perbedaan range yang besar ketika dibandingkan dengan kondisi
artificial aging 5 jam dan 7 jam. Untuk masing-masing parameter yang ditinjau
yaitu batas kelelahan, kekuatan kelelahan, dan umur kelelahan pada material
paduan aluminium 6061 terkait masing-masing kondisi artificial aging, nilai yang
dihasilkan untuk masing-masing parameter kelelahan memiliki tingkatan
ukurannya masing-masing dimana kekuatan kelelahan merupakan parameter
utama yang dilihat dan menjadi dasar acuan untuk memperhitungkan tingkatan
karakteristik dan ketahanan suatu material terhadap suatu siklus kegagalan lelah.
Perbedaan secara signifikan dapat terlihat melalui gambar grafik analisis
kelelahan lebih lanjut untuk tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada material
paduan aluminium 6061 (Gambar 4.6c). Ditunjukan bahwa pada masing-masing
kondisi perlakuan yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061, tiap
kondisi perlakuan yang diterapkan menunjukan tingkatan untuk masing-masing
parameter kelelahan yang berbeda, hal tersebut disebabkan karena tingkatan siklus
kegagalan lelah yang berbeda dimana dihasilkan berdasarkan ketahanan mekanis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
struktur material paduan aluminium 6061 terhadap siklus pembebanan yang
dialami material tersebut.
Dalam analisis lebih lanjut, dijelaskan metode kedua yang diterapkan yaitu
metode 90% ultimate tensile strength (UTS) dimana analisis yang digunakan
didasarkan pada penelitian yang telah dilakukan oleh Wong. Dari analisis yang
dilakukan terhadap hasil perhitungan diperoleh gambaran dimana hasil
perhitungan ditampilkan melalui grafik kelelahan yang didasarkan pada referensi
dari penelitian Wong. Terkait dengan gambaran pada grafik siklus kelelahan
(Gambar 4.7a) terlihat bahwa sesuai dengan yang dijelaskan pada metode analisis
sebelumnya yaitu pada metode siklus stress-strain dimana dijelaskan hubungan
dari dua kondisi mula-mula atau kondisi normal dari material paduan aluminium
6061 yang memiliki perbedaan dalam range data yang diperoleh, kemudian dari
data yang diperoleh dikoreksi terhadap data acuan berdasarkan referensi Wong.
Dapat diperhatikan bahwa range data dari kondisi normal 3 memiliki ukuran
range data kelelahan yang besar terhadap kondisi normal 2 serupa dengan
referensi pada penelitian Wong, namun memiliki perbedaan dalam ukuran
ketahanan mekanis terhadap pembebanan yang dapat diterima oleh material
paduan aluminium 6061. Berdasarkan uraian dari analisis yang dilakukan
terhadap tiap kondisi mula-mula atau normal pada material paduan aluminium
6061 dapat dijelaskan bahwa nilai parameter kelelahan yaitu batas kelelahan,
kekuatan kelelahan, dan umur kelelahan yang dihasilkan pada kondisi normal 3
dan dikoreksi melalui kondisi normal referensi memiliki nilai parameter kelelahan
yang lebih besar dibandingkan dengan kondisi normal 2, dapat dilihat pada range
nilai kekuatan kelelahan antara 30 hingga 60 MPa menghasilkan siklus umur
kelelahan yang berbeda untuk kondisi normal 2 dan normal 3 dimana pada kondisi
normal 2 menghasilkan siklus umur kelelahan antara 1500 hingga 2000 siklus,
sedangkan untuk kondisi normal 3 menghasilkan siklus umur kelelahan yaitu >
3500 siklus. Serupa dengan hasil yang diperoleh pada kondisi normal 3, kondisi
normal pada referensi dari penelitian Wong menghasil siklus umur kelelahan yang
sama yaitu > 3500 siklus namun pada kekuatan kelelahan yang berbeda dimana
nilai dari kekuatan kelelahan yang dihasilkan berada diantara 180 hingga 210
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
MPa. Perbedaan terkait dengan uraian analisis yang dihasilkan dari kekuatan dan
umur kelelahan pada material paduan aluminium 6061 disebabkan karena terdapat
beberapa faktor dalam penerapan kondisi dari perlakuan yang berbeda. Dari hasil
penyesuain terhadap teori dan referensi penelitian, faktor yang mengalami
perbedaan terkait dengan kondisi perlakuan yang diterapkan pada material paduan
aluminium 6061 yaitu temperatur, dimana temperatur yang digunakan pada
kondisi normal 2 dan normal 3 sebasar 430°C dengan penahanan selama 2 jam
dan kemudian didinginkan secara perlahan pada temperatur ruangan, berbeda
dengan temperatur yang digunakan dalam referensi penelitian Wong dimana
temperatur maksimum yang digunakan berkisar hingga 300°C.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gambar 4.7. Analisis grafik kelelahan berdasarkan 90% UTS dari referensi
Wong pada tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada
material paduan aluminium 6061.
Setelah membahas mengenai siklus kelelahan pada kondisi normal,
berikutnya ditampilkan perilaku dari siklus kelelahan pada tiap variasi kondisi
artificial aging (Gambar 4.7b) dimana pada kondisi tersebut divariasikan waktu
penuaan atau penahanan terhadap temperatur yang diterapkan pada material
paduan aluminium 6061. Dari hasil yang ditunjukan terlihat bahwa perilaku dari
siklus kelelahan yang diperoleh pada analisis grafik kelelahan dalam kondisi
artificial aging (Gambar 4.7b) serupa dengan perilaku dari siklus kelelahan yang
ditunjukan pada analisis grafik kelelahan berdasarkan siklus stress-strain. Dapat
diperhatikan bahwa pada kondisi artificial aging 5 jam dan 7 jam memiliki range
nilai yang tidak terlampau jauh, berbeda dengan kondisi pada artificial aging 3
jam yang memiliki range nilai yang sangat besar terhadap kondisi artificial aging
5 jam maupun 7 jam, sehingga grafik dari perilaku siklus kelelahan pada kondisi
tersebut tidak ditampilkan dimana sebagai gantinya ditunjukan garfik siklus
kelelahan referensi pada kondisi artificial aging T6 tanpa diberi perlakuan T4.
Ditunjukan bahwa ketika dibuat perbandingan terhadap hasil yang diperoleh
dalam referensi dengan hasil yang peroleh dalam analisis uji eksperimental,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
diketahui bahwa range nilai siklus kelelahan yang dihasilkan memiliki kemiripan
dalam hal jarak antara data pada kondisi yang satu dengan yang lainnya. Dari
grafik (Gambar 4.7b) dapat dilihat bahwa hasil tertinggi untuk parameter
kelelahan pada material paduan aluminium 6061 diperoleh pada kondisi variasi
artificial aging 3 jam, kemudian kondisi variasi artificial aging 7 jam, kondisi
variasi artificial aging 5 jam, dan terakhir kondisi artificial aging referensi.
Berdasarkan hasil dari analisis grafik kelelahan tersebut (Gambar 4.7b)
maka secara berturut-turut ditunjukan nilai dari parameter kelelahan yang
diperoleh dari tiap kondisi artificial aging pada material paduan aluminium 6061
yaitu sebagai berikut, pada kondisi artificial aging 7 jam dihasilkan nilai siklus
umur kelelahan antara hingga siklus dengan nilai kekuatan
kelelahan yang dicapai sebesar 120 hingga 150 MPa. Selanjutnya yaitu kondisi
artificial aging 5 jam dimana nilai siklus umur kelelahan yang dihasilkan antara
kelelahan maksimum yang dapat dicapai yaitu berkisar antara hingga
siklus dengan kekuatan kelelahan yang dihasilkan antara 90 hingga 120
MPa. Dapat dilihat bahwa pada siklus umur kelelahan hingga
merupakan siklus yang menjadi batas kelelahan dimana pada range siklus tersebut
kondisi artificial aging referensi mencapai umur kelelahan maksimum.
Secara detail, masing-masing kondisi perlakuan yang diterapkan pada
material paduan aluminium 6061 ditunjukan melalui analisis grafik kelelahan
(Gambar 4.7c) yang disertakan dengan kondisi referensi sebagai pembanding dan
faktor koreksi untuk menilai tingkat eror yang dihasilkan dalam grafik hasil uji
eksperimental pengujian tarik untuk analisis perilaku kelelahan. Dapat diurutkan
bahwa hasil dari perilaku kelelahan material paduan aluminium 6061 diperoleh
sebagai berikut yaitu untuk tiap kondisi artificial aging yang diterapkan pada
material paduan aluminium 6061 menghasilkan nilai batas kelelahan >
siklus, dimana material hasil perlakuan kondisi artificial aging dapat dianggap
memiliki siklus kelelahan tak hingga atau kegagalan akibat lelah dari material
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
paduan aluminium 6061 tidak dapat didefinisi. Pada umur kelelahan
siklus untuk tiap kondisi artificial aging menghasilkan nilai kekuatan kelelahan
yang berbeda yaitu untuk kondisi artificial aging 7 jam berada diantara 150
hingga 200 MPa, untuk kondisi artificial aging 5 jam berada diantara 100 hingga
150 MPa, dan untuk kondisi artificial aging referensi berada diantara 150 hingga
200 MPa. Jika mengacu pada kondisi normal, nilai dari parameter kelelahan yang
dihasilkan melalui perlakuan artificial aging memiliki perbedaan yang sangat
besar terutama terhadap kondisi normal 3 dimana pada kondisi normal 3 nilai
parameter kelelahan yang dihasilkan adalah sebagai berikut yaitu, untuk batas
kelelahan dari kondisi normal 3 dicapai pada nilai antara hingga
siklus, dimana untuk umur kelelaha pada siklus tersebut dihasilkan kekuatan
kelelahan dengan nilai < 50 MPa.
Sehingga dari uraian analisis perilaku kelelahan berdasarkan dua metode
yaitu siklus stress-srain dan 90% ultimate tensile strength dapat dibuat suatu
penjelasan bahwa, dengan diterapkan perlakuan panas yaitu T4 dan T6 dimana
variasi yang dilakukan berupa waktu penuaan yang berbeda pada kondisi artificial
aging T6, menghasilkan peningkatan parameter kelelahan yaitu batas kelelahan,
kekuatan kelelahan, dan umur kelelahan terhadap kondisi mula-mula atau kondisi
normal pada material paduan aluminium 6061. Peningkatan parameter kelelahan
terjadi pada tiap kondisi perlakuan artificial aging dimana kondisi normal menjadi
acuan dari nilai parameter kelelahan yang dihasilkan dan hasil tersebut serupa
untuk dua metode yang digunakan terkait dengan perilaku kelelahan dari grafik.
Untuk perilaku parameter kelelahan terhadap variasi waktu penuaan ditunjukan
bahwa dengan ditingkatkannya waktu penuaan yaitu 3 jam, 5 jam, dan 7 jam
mengakibatkan terjadinya penurunan dari nilai parameter kelelahan pada material
paduan aluminium 6061. Berdasarkan tinjauan dari nilai parameter kelelahan yang
dihasilkan pada material paduan aluminium 6061 setelah mengalami perlakuan
artificial aging ditunjukan bahwa, nilai siklus kelelahan yang dicapai dapat
dikategorikan sebagai high-cycle fatigue dengan tipe material baru yaitu high
strength material serupa dengan material paduan aluminium 2024 dan 7075.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
4.2.2. Simulasi Elemen Hingga Kelelahan
Berikut ditampilkan gambaran secara visual beberapa kondisi parameter dari
perilaku struktur material paduan aluminium 6061. Dapat dilihat bahwa pada
gambar yang pertama (Gambar 4.8) menunjukan perbedaan dari hasil demage
kelelahan yang diterima oleh material paduan aluminium 6061. Demage kelelahan
tersebut merupakan hasil dari analisis kelelahan yang dialami oleh material
paduan aluminium 6061 yang diperoleh dari data hasil analisis kelelahan
berdasarkan pendekatan analitikal dari teori dan referensi yang dipaparkan.
Berdasarkan hasil simulasi ditunjukan bahwa secara visual perbedaan dari hasil
demage kelelahan yang dialami material paduan aluminium 6061 yaitu, pada
kondisi referensi dan normal 3 memiliki respon terhadap demage kelelahan yang
sama dimana terlihat dari struktur warna yang ditampilkan.
Gambar 4.8. Simulasi demage kelelahan dari hasil analisis data
kelelahan untuk tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada
material paduan aluminium 6061.
Untuk kondisi normal 2 mengalami respon terhadap demage kelelahan tertinggi,
kemudian ketika memasuki kondisi variasi artificial aging respon terhadap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
demage kelelahan yang dialami struktur material paduan aluminium 6061
mengalami penurunan dimana pengaruh demage akibat kelelahan tidak
berpengaruh terhadap perubahan pada struktur material paduan aluminium 6061.
Hal tersebut berlaku untuk tiap kondisi variasi waktu penuaan dari perlakuan
artificial aging, sehingga terlihat bahwa perilaku dari struktur material paduan
aluminium 6061 memiliki gambaran secara visual yang sama.
Pada hasil simulasi selanjutnya, gambaran dari struktur material paduan
aluminium 6061 menampilkan hasil visualisasi dari umur kelelahan (Gambar 4.9)
dimana dapat dilihat bahwa sebelum diterapkan perlakuan artificial aging yaitu
kondisi normal, respon tertinggi dari perilaku struktur material paduan aluminium
6061 terhadap kegagalan lelah berpusat pada area tengah dari geometri material
paduan aluminium 6061, dimana dapat diartikan bahwa area bagian tengah dari
geometri material paduan aluminium 6061 merupakan area terlemah dan dapat
menjadi pusat terbentuknya awal mula suatu kegagalan struktur.
Gambar 4.9. Simulasi umur kelelahan dari hasil analisis data
kelelahan untuk tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada
material paduan aluminium 6061.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
105
Berbeda dengan kondisi normal dimana setelah material mengalami perlakuan
artificial aging, dapat dilihat bahwa respon umur kelelahan terhadap kegagalan
lelah pada tiap kondisi artificial aging yang diterapkan pada material paduan
aluminium 6061 menggambarkan perilaku struktur terkait tingkat umur kelelahan
yang seragam dimana tidak terdapat perbedaan dalam visualisasi dari struktur
material paduan aluminium 6061 yang menunjukan area terlemah pada struktur
material hasil perlakuan kondisi artificial aging. Hal tersebut menjelaskan bahwa,
setelah material paduan aluminium 6061 mengalami perlakuan artificial aging
yaitu variasi waktu penuaan, hasil perilaku kelelahan terkait dengan tiga
parameter kelelahan yaitu batas kelelahan, kekuatan kelelahan, dan umur
kelelahan dari material paduan aluminium 6061 mengalami peningkatan kualitas
pakai dan mutu dari nilai ketahanan struktur terhadap beban statis maupun
dinamis.
Gambar 4.10. Simulasi faktor keamanan dari hasil analisis data
kelelahan untuk tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada
material paduan aluminium 6061.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
106
Hasil tersebut dibuktikan dengan gambaran dari nilai faktor keamanaan
(Gambar 4.10) dimana dari visualisasi yang ditunjukan menggambarkan bahwa
tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061
menunjukan perbedaan dalam tingkat keamanan yang dihasilkan, hal tersebut
diartikan sebagai suatu respon terhadap kegagalan lelah yang akan terjadi pada
material paduan aluminium 6061. Ditunjukan bahwa pada kondisi normal dan
referensi memiliki visualisasi yang sama dimana area tengah dari geometri
material merupakan area dengan nilai faktor keamanan terendah. Serupa dengan
kondisi normal 3 dan referensi, pada kondisi variasi artificial aging 5 jam dan 7
jam juga memiliki visualisasi yang sama dalam perilaku struktur material dimana
secara terurut nilai faktor keamanan mengalami penurunan hingga berpusat pada
area tengah dari geometri material, yang mana area tersebut menjadi area terlemah
terkait respon terhadap kegagalan lelah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis pengaruh perlakuan artificial aging T6 terhadap
perilaku kelelahan paduan aluminium 6061-T4 menggunakan pendekatan
analitikal, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Kekuatan tarik mekanis pada material paduan aluminium 6061 mengalami
peningkatan untuk tiap variasi kondisi artificial aging yang berdasarkan
kondisi normal, hasil kekuatan tarik mekanis untuk kodisi artificial aging
sendiri mengalami penurunan dengan meningkatnya waktu penuaan. Hasil
yang diperoleh yaitu sebagai berikut, untuk kekuatan tarik mekanis sebesar
102 MPa diperoleh pada kondisi normal, selanjutnya sebesar 265 MPa
diperoleh pada kondisi artificial aging 3 jam, 220 MPa diperoleh pada
kondisi artificial aging 5 jam, dan terakhir untuk kekuatan tarik mekanis
sebesar 200 MPa diperoleh pada kondisi artificial aging 7 jam.
2. Parameter kelelahan yaitu batas kelelahan, kekuatan kelelahan, dan umur
kelelahan dari material paduan aluminium 6061 berhasil ditingkatkan
dengan memvariasikan waktu penuaan pada kondisi artificial aging dimana
hasilnya secara berturut-turut ditunjukan sebagai berikut, untuk kondisi
normal 3 menghasilkan siklus umur kelelahan yaitu > 3500 siklus dengan
range nilai kekuatan kelelahan antara 30 hingga 60 MPa, pada kondisi
artificial aging 7 jam dihasilkan nilai siklus umur kelelahan antara 6 × 10^8
hingga 7,5 × 10^8 siklus dengan nilai kekuatan kelelahan yang dicapai
sebesar 120 hingga 150 MPa, dan kondisi artificial aging 5 jam dimana nilai
siklus umur kelelahan yang dihasilkan antara 6 × 10^8 hingga 7,5 × 10^8
siklus dengan nilai kekuatan kelelahan yang dicapai sebesar 90 hingga 120
MPa.
107
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
108
3. Melalui penerapan dari kondisi artificial aging dengan variasi waktu
penuaan pada material paduan aluminium 6061, material berhasil
mengalami pengerasan presipitasi yang ditunjukan melalui nilai rasio
pengerasan renggangan yaitu sebagai berikut, pada kondisi normal 3
dihasilkan nilai rasio pengerasan renggangan sebesar 2,1, kondisi artificial
aging 5 jam sebesar 1,2, kondisi artificial aging 3 jam sebesar 1,2, dan
kondisi artificial aging 7 jam sebesar 1,1, dimana berdasarkan faktor acuan
bahwa untuk rasio pengerasan > 1,4 maka material paduan akan mengalami
pelunakan secara siklus, sedangkan untuk rasio pengerasan > 1,2 maka
material paduan akan mengalami pengerasan secara siklus.
5.2. Saran
Saran dari penulis untuk memperbaiki penelitian-penelitian berikutnya
antara lain :
1. Perlunya memperhitungkan ukuran temperatur yang digunakan baik pada
kondisi normal maupun kondisi perlakuan pengerasan presipitasi yang juga
disesuaikan terhadap teori dan referensi yang ada dikarenakan temperatur
yang digunakan pada kondisi normal dalam penelitian berbeda dengan
temperatur pada kondisi normal dalam referensi yaitu 430°C untuk kondisi
normal dalam penelitian dan maksimum 300°C untuk kondisi normal dalam
referensi.
2. Penggunaan referensi dan faktor acuan merupakan bentuk koreksi yang
dilakukan untuk memperoleh hasil yang valid dengan tingkat eror yang
kecil, namun tingkat presisi tidak hanya dilihat dari perbandingan hasil yang
diperoleh dalam penelitian terhadap referensi dan faktor acuan melainkan
dapat dilihat juga dari kesamaan pada sifat perilaku struktur dari material
paduan aluminium 6061 yang dihasilkan.
3. Perlunya dibuat hasil perbandingan yang didasarkan pada pengujian
kelelahan secara eksperimental yang kemudian dibandingkan dengan hasil
yang diperoleh dalam simulasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
109
4. Penggunaan referensi dan faktor acuan merupakan bentuk koreksi yang
dilakukan untuk memperoleh hasil yang valid dengan tingkat eror yang
kecil, namun tingkat presisi tidak hanya dilihat dari perbandingan hasil yang
diperoleh dalam penelitian terhadap referensi dan faktor acuan melainkan
dapat dilihat juga dari kesamaan pada sifat perilaku struktur dari material
paduan aluminium 6061 yang dihasilkan.
5. Perlunya dibuat hasil perbandingan yang didasarkan pada pengujian
kelelahan secara eksperimental yang kemudian dibandingkan dengan hasil
yang diperoleh dalam simulasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR PUSTAKA
Bannantine, J. A, dkk. (1989). „Fundamentals of Metal Fatigue Analysis‟.
Englewood Cliffs: New Jersey.
Callister, W. D. (2007). „Materials Science and Engineering. Jhon Wiley &
Sons‟, Inc: USA.
Chee Fai Tan dan M. R. Said. (2009). „Effect of Hardness Test on Precipitation
Hardening Aluminium Alloy 6061-T6‟. Chiang Mai J. Sci. 2009; 36(3) :
276-286.
Christoffer Fransso. (2009). „Accelerated aging of aluminum alloys‟. Faculty of
Technology and Science. Materials Engineering. Serial Number: 2009-01.
Karlstads universitet 651 88: Karlstad.
D. A. Nikolaos, dkk. (2017). „Effect of ageing on precipitation kinetics, tensile
and work hardeningbehavior of Al-Cu-Mg (2024) alloy‟. Materials Science
& Engineering A 700 (2017) 457–467. dx.doi.org/10.1016 /j.msea.2017.05.
090.
Dowling, N. E. (2013). „Mechanical Behavior of Materials: Engineering Methods
for Deformation, Fracture, and Fatigue‟. Pearson Education Limited:
England. ISBN 13: 978-0-273-76455-7.
Eda Da delen dan Ali Ulus. (2016). „Aluminum Sheet Production: Heat Treatment
of Aluminium and Temper Designations of Aluminium Alloys‟. International
Metallurgy & Materials Congress. Teknik Alüminyum A.Ş: Türkiye.
Ekaputra, I.M.W, dkk. (2019). „Probabilistic Evaluation of Fatigue Crack Growth
Rate for Longitudinal Tungsten Inert Gas Welded Al 6013-T4 Under
Various PostWeld Heat Treatment Conditions‟. IC-AMME.
doi.org/10.1051 /e3sconf/201913001016.
Ekaputra, I.M.W, dkk. (2016). „Influence of Dynamic Strain Aging on Tensile
Deformation Behavior of Alloy 617‟. Nuclear Engineering and Technology.
dx.doi.org/10.1016/j.net.2016.06.013.
Gon Kim, W, dkk. (2015). „Creep Deformation and Rupture Behavior of Alloy
110
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
111
617‟. Engineering Failure Analysis.dx.doi.org/10.1016/j.engfailanal.
2015.07.041.
Haryadi, G.D, dkk. (2018). „Fatigue Crack Growth and Probability Assessment
for Transverse Tig Welded Aluminum Alloy 6013-T4‟. Journal of
Theoretical and Applied Mechanics. 56, 1, pp. 179-190, Warsaw 2018.
DOI: 10.15632 /jtam-pl.56.1.179.
Hussain, F, dkk. (2016). „Effect of temperature on fatigue life behaviour of
aluminium alloy AA6061 using analytical approach‟. Journal of Mechanical
Engineering and Sciences (JMES). Volume 10, Issue 3, pp. 2324-2235,
December 2016. ISSN (Print): 2289-4659; e-ISSN: 2231-8380. University
Malaysia Pahang: Malaysia. doi.org/10.15282/jmes.10.3.2016.10.0216.
Hyung Jin Lim, dkk. (2018). „Continuous fatigue crack length estimation for
aluminum 6061-T6 plates with a notch‟. Mechanical Systems and Signal
Processing 120 (2019) 356–364. doi.org/10.1016/j.ymssp.2018.10.018.
Iain Le May. (2010). „Case Studies of three fatigue failure evaluations in
aircraft‟. Metallurgical Consulting Services, Saskatoon, S7K 4E3.
doi:10.1016/ j.proeng.2010.03.006.
Imam, M. F. I. A, dkk (2015). „Influence of Heat Treatment on Fatigue and
Fracture Behavior of Aluminium Alloy‟. Journal of Engineering Science
and Technology, Vol. 10, No. 6 (2015) 730 - 742. School of Engineering:
Taylor‟s University.
Mursalin, dkk. (2009). „Pengaruh Perlakuan Panas Aging Terhadap Perilaku
Korosi Paduan Aluminium Seri 6061 Dalam Larutan 0,05M HCl‟. Seminar
Nasional Pascasarjana IX – ITS. Surabaya.
Rafael Nunes, dkk. (1990). „ASM Handbooks, Volume 2 Properties and
Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials'. The Materials
Information Company: United States of America. ISBN 0-87170-378-5.
Reis. D. A. P, dkk. (2012). „Effect of Artificial Aging on the Mechanical
Properties of an Aerospace Aluminum Alloy 2024‟, Defect and Diffusion
Forum Vols. 326-328 (2012) pp 193-198. Trans Tech Publications:
Switzerland. doi:10.4028/www.scientific.net/DDF.326-328.193.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
112
Ridwan, J, dkk. (2014). 'Effect of Heat Treatment on Microstructure and
Mechanical Properties of 6061 Aluminium Alloy'. Journal of Engineering
and Technology. Vol. 5 No. 1 January - June 2014. ISSN: 2180-3811.
Selvakumar, J, dkk. (2016). 'Description of Fatigue Curve Parameters of 6061-T6
Aluminium Alloy Using Exponetial Function'. Int J Adv Engg Tech/Vol.
VII/Issue II/April-June,2016/1083-1085. E-ISSN 0976-3945.
Sidney H. Avner. (1974). „Introduction to Physical Metallurgy‟. McGraw-Hill
Book Co. ISBN 0-07-Y85018-6.
Tohru Arai. (1991). „ASM Handbooks, Volume 4 Heat Treating‟. The Materials
Information Company: United States of America. ISBN 0-87170-379-3.
Versteeg, H. K. dan Malalasekere, W. (2007). An Introduction to Computational
Fluid Dynamics. Pearson Education Limited: England. ISBN: 978-0-13-
127498-3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LAMPIRAN
Lampiran 4.1. Hasil perhitungan menggunakan siklus stress-strain
Metode Siklus Stress-Strain ASTM Al 6061 Normalising Bahan ke-2
d0 df RA εf ε'f
n'
K'
mm mm mm/mm mm/mm mm/mm MPa
6 5,9968187 0,000530217 0,000530357 0,000530357 0,36733 373,6262
6 5,9840935 0,002651083 0,002654604 0,002654604 0,36733 373,6262
6 5,9650057 0,005832383 0,005849458 0,005849458 0,36733 373,6262
6 5,9395553 0,010074117 0,010125204 0,010125204 0,36733 373,6262
6 5,9013797 0,016436717 0,016573298 0,016573298 0,36733 373,6262
6 5,8345724 0,027571267 0,027958488 0,027958488 0,36733 373,6262
6 5,7582212 0,040296467 0,041130862 0,041130862 0,36733 373,6262
6 5,6850513 0,05249145 0,053919318 0,053919318 0,36733 373,6262
6 5,5991562 0,0668073 0,069143561 0,069143561 0,36733 373,6262
6 5,5259863 0,079002283 0,082297722 0,082297722 0,36733 373,6262
6 5,4528164 0,091197267 0,095627223 0,095627223 0,36733 373,6262
6 5,3828278 0,102862033 0,10854562 0,10854562 0,36733 373,6262
6 5,0233409 0,162776517 0,177664239 0,177664239 0,36733 373,6262
6 4,7720182 0,204663633 0,228990151 0,228990151 0,36733 373,6262
6 4,6034093 0,232765117 0,264962288 0,264962288 0,36733 373,6262
6 4,4125313 0,264578117 0,307310954 0,307310954 0,36733 373,6262
6 3,7762713 0,37062145 0,463022375 0,463022375 0,36733 373,6262
6 3,6172063 0,397132283 0,506057482 0,506057482 0,36733 373,6262
6 3,0000341 0,499994317 0,693135814 0,693135814 0,36733 373,6262
Normalising Bahan ke-2
σ'f
c b
E
Nf
σa
MPa MPa MPa
23,40308355 0,91709 0,18231 4935,1029 9,858042329 40,30248641
42,28585631 0,91709 0,18231 4935,1029 2,463526328 56,55365821
56,52387262 0,91709 0,18231 4935,1029 1,247736782 66,77853199
69,14524086 0,91709 0,18231 4935,1029 0,777945127 74,94833305
82,86531975 0,91709 0,18231 4935,1029 0,508959712 83,13406962
100,4142142 0,91709 0,18231 4935,1029 0,324443202 92,80078822
115,7123154 0,91709 0,18231 4935,1029 0,232692779 100,6511065
127,8112231 0,91709 0,18231 4935,1029 0,184308582 106,5494911
140,0371719 0,91709 0,18231 4935,1029 0,148781056 112,2719511
149,2886286 0,91709 0,18231 4935,1029 0,128062646 116,4613171
157,7518068 0,91709 0,18231 4935,1029 0,112535229 120,1975255
165,2680071 0,91709 0,18231 4935,1029 0,100903258 123,4444371
198,0582321 0,91709 0,18231 4935,1029 0,066016828 136,9256832
217,4096563 0,91709 0,18231 4935,1029 0,053058423 144,4340441
229,379988 0,91709 0,18231 4935,1029 0,046794307 148,9358313
242,2196456 0,91709 0,18231 4935,1029 0,041185815 153,6543254
281,5807087 0,91709 0,18231 4935,1029 0,028937642 167,4915962
290,9250072 0,91709 0,18231 4935,1029 0,02680582 170,6523518
326,5616062 0,91709 0,18231 4935,1029 0,02044542 182,3268649
113
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
114
Normalising Bahan ke-3
d0 df RA εf ε'f
n'
K'
mm mm mm/mm mm/mm mm/mm MPa
8,9 8,8998636 1,53258E-05 1,5326E-05 1,5326E-05 0,19372 145,92845
8,9 8,8997272 3,06517E-05 3,06522E-05 3,06522E-05 0,19372 145,92845
8,9 8,8995908 4,59775E-05 4,59786E-05 4,59786E-05 0,19372 145,92845
8,9 8,8994544 6,13034E-05 6,13052E-05 6,13052E-05 0,19372 145,92845
8,9 8,899318 7,66292E-05 7,66321E-05 7,66321E-05 0,19372 145,92845
8,9 8,8991816 9,19551E-05 9,19593E-05 9,19593E-05 0,19372 145,92845
8,9 8,8990452 0,000107281 0,000107287 0,000107287 0,19372 145,92845
8,9 8,8989088 0,000122607 0,000122614 0,000122614 0,19372 145,92845
8,9 8,8987724 0,000137933 0,000137942 0,000137942 0,19372 145,92845
8,9 8,898636 0,000153258 0,00015327 0,00015327 0,19372 145,92845
8,9 8,8984996 0,000168584 0,000168598 0,000168598 0,19372 145,92845
8,9 8,8983632 0,00018391 0,000183927 0,000183927 0,19372 145,92845
8,9 8,8982268 0,000199236 0,000199256 0,000199256 0,19372 145,92845
8,9 8,8980904 0,000214562 0,000214585 0,000214585 0,19372 145,92845
8,9 8,897954 0,000229888 0,000229914 0,000229914 0,19372 145,92845
8,9 8,8978176 0,000245213 0,000245244 0,000245244 0,19372 145,92845
8,9 8,8976812 0,000260539 0,000260573 0,000260573 0,19372 145,92845
8,9 8,8975448 0,000275865 0,000275903 0,000275903 0,19372 145,92845
8,9 8,8974084 0,000291191 0,000291233 0,000291233 0,19372 145,92845
Normalising Bahan ke-3
σ'f
c b
E
Nf
σa
MPa MPa MPa
17,03966381 0,83164 0,07954 2305,76334 1847,589246 32,75146593
19,48844544 0,83164 0,07954 2305,76334 878,7921631 35,30838307
21,08095304 0,83164 0,07954 2305,76334 568,9918355 36,89566146
22,28917621 0,83164 0,07954 2305,76334 417,9875603 38,06495116
23,27384138 0,83164 0,07954 2305,76334 329,0550378 38,99738948
24,11058267 0,83164 0,07954 2305,76334 270,6323124 39,77618336
24,84146948 0,83164 0,07954 2305,76334 229,4069433 40,44677082
25,49248236 0,83164 0,07954 2305,76334 198,8077922 41,03679607
26,08086786 0,83164 0,07954 2305,76334 175,2235083 41,56437954
26,61869896 0,83164 0,07954 2305,76334 156,5074521 42,04206759
27,11477846 0,83164 0,07954 2305,76334 141,3047983 42,47892003
27,57573553 0,83164 0,07954 2305,76334 128,7189703 42,88170058
28,00669522 0,83164 0,07954 2305,76334 118,1333935 43,25559736
28,41170697 0,83164 0,07954 2305,76334 109,1103373 43,60468026
28,79402964 0,83164 0,07954 2305,76334 101,3305984 43,93220294
29,15632728 0,83164 0,07954 2305,76334 94,55601782 44,24080892
29,50080747 0,83164 0,07954 2305,76334 88,605356 44,53267627
29,82932135 0,83164 0,07954 2305,76334 83,33828789 44,80962156
30,1434374 0,83164 0,07954 2305,76334 78,64450288 45,07317628
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
115
Artificial Aging 3 Jam
d0 df RA εf ε'f
n'
K'
mm mm mm/mm mm/mm mm/mm MPa
8,9 8,879416625 0,002312739 0,002315417 0,002315417 0,03127 287,93886
8,9 8,8704605 0,003319045 0,003324565 0,003324565 0,03127 287,93886
8,9 8,865275375 0,003901643 0,003909275 0,003909275 0,03127 287,93886
8,9 8,85631925 0,004907949 0,004920033 0,004920033 0,03127 287,93886
8,9 8,852234 0,005366966 0,00538142 0,00538142 0,03127 287,93886
8,9 8,852076875 0,005384621 0,00539917 0,00539917 0,03127 287,93886
8,9 8,8453205 0,006143764 0,006162715 0,006162715 0,03127 287,93886
8,9 8,84437775 0,006249691 0,006269302 0,006269302 0,03127 287,93886
8,9 8,8440635 0,006285 0,006304834 0,006304834 0,03127 287,93886
8,9 8,839506875 0,00679698 0,006820185 0,006820185 0,03127 287,93886
8,9 8,834636 0,00734427 0,007371372 0,007371372 0,03127 287,93886
8,9 8,828351 0,008050449 0,008083029 0,008083029 0,03127 287,93886
8,9 8,821908875 0,008774284 0,008813004 0,008813004 0,03127 287,93886
8,9 8,815623875 0,009480463 0,009525689 0,009525689 0,03127 287,93886
8,9 8,79944 0,011298876 0,011363194 0,011363194 0,03127 287,93886
8,9 8,7962975 0,011651966 0,011720382 0,011720382 0,03127 287,93886
8,9 8,78341325 0,013099635 0,013186192 0,013186192 0,03127 287,93886
8,9 8,752773875 0,016542261 0,016680612 0,016680612 0,03127 287,93886
8,9 8,737847 0,018219438 0,018387456 0,018387456 0,03127 287,93886
Artificial Aging 3 Jam
σ'f
c b
E
Nf
σa
MPa MPa MPa
238,1728416 0,43546 0,01185 3086,4006 1967,03093 262,7187724
240,8823224 0,43546 0,01185 3086,4006 860,072816 263,1154665
242,1057634 0,43546 0,01185 3086,4006 593,78588 263,293324
243,85301 0,43546 0,01185 3086,4006 350,9445766 263,545984
244,537477 0,43546 0,01185 3086,4006 285,9000518 263,6445336
244,5626584 0,43546 0,01185 3086,4006 283,7551832 263,6481547
245,5763008 0,43546 0,01185 3086,4006 209,6891416 263,7936478
245,708016 0,43546 0,01185 3086,4006 201,6255178 263,8125153
245,7514424 0,43546 0,01185 3086,4006 199,0364268 263,818734
246,3559675 0,43546 0,01185 3086,4006 166,3028507 263,9052035
246,9553939 0,43546 0,01185 3086,4006 139,2239 263,9907624
247,6681297 0,43546 0,01185 3086,4006 112,7667138 264,0922605
248,3386454 0,43546 0,01185 3086,4006 92,53591181 264,1875154
248,9432594 0,43546 0,01185 3086,4006 77,46010051 264,2732173
250,3201317 0,43546 0,01185 3086,4006 51,74836703 264,4677128
250,5625097 0,43546 0,01185 3086,4006 48,21235234 264,5018549
251,4875061 0,43546 0,01185 3086,4006 36,82333508 264,63189
253,3429654 0,43546 0,01185 3086,4006 21,51063669 264,891484
254,1159194 0,43546 0,01185 3086,4006 17,2146292 264,9991407
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
116
Artificial Aging 5 Jam
d0 df RA εf ε'f
n'
K'
mm mm mm/mm mm/mm mm/mm MPa
9 8,999862168 1,53147E-05 1,53148E-05 1,53148E-05 0,08776 267,0582
9 8,999724336 3,06293E-05 3,06298E-05 3,06298E-05 0,08776 267,0582
9 8,999448672 6,12587E-05 6,12605E-05 6,12605E-05 0,08776 267,0582
9 8,99931084 7,65733E-05 7,65763E-05 7,65763E-05 0,08776 267,0582
9 8,999035176 0,000107203 0,000107208 0,000107208 0,08776 267,0582
9 8,998897344 0,000122517 0,000122525 0,000122525 0,08776 267,0582
9 8,998759512 0,000137832 0,000137841 0,000137841 0,08776 267,0582
9 8,998483848 0,000168461 0,000168476 0,000168476 0,08776 267,0582
9 8,998346016 0,000183776 0,000183793 0,000183793 0,08776 267,0582
9 8,998208184 0,000199091 0,00019911 0,00019911 0,08776 267,0582
9 8,998070352 0,000214405 0,000214428 0,000214428 0,08776 267,0582
9 8,99793252 0,00022972 0,000229746 0,000229746 0,08776 267,0582
9 8,997794688 0,000245035 0,000245065 0,000245065 0,08776 267,0582
9 8,997656856 0,000260349 0,000260383 0,000260383 0,08776 267,0582
9 8,997519024 0,000275664 0,000275702 0,000275702 0,08776 267,0582
9 8,997381192 0,000290979 0,000291021 0,000291021 0,08776 267,0582
9 8,996967696 0,000336923 0,000336979 0,000336979 0,08776 267,0582
9 8,996692032 0,000367552 0,00036762 0,00036762 0,08776 267,0582
9 8,996278536 0,000413496 0,000413582 0,000413582 0,08776 267,0582
Artificial Aging 5 Jam
σ'f
c b
E
Nf
σa
MPa MPa MPa
100,9371987 0,79167 0,03526 2003,603 22322,09475 147,2319146
107,2679379 0,79167 0,03526 2003,603 9675,757272 151,9215916
113,9958151 0,79167 0,03526 2003,603 4194,024586 156,7606999
116,2502841 0,79167 0,03526 2003,603 3204,440878 158,3511294
119,7343616 0,79167 0,03526 2003,603 2135,56103 160,7798849
121,1458295 0,79167 0,03526 2003,603 1817,895677 161,7540589
122,4046469 0,79167 0,03526 2003,603 1577,154932 162,6182462
124,5795588 0,79167 0,03526 2003,603 1238,11825 164,1012536
125,5345889 0,79167 0,03526 2003,603 1114,768358 164,7484936
126,419602 0,79167 0,03526 2003,603 1012,178442 165,3461554
127,2445642 0,79167 0,03526 2003,603 925,6310993 165,9014409
128,0174296 0,79167 0,03526 2003,603 851,72207 166,4200793
128,7446514 0,79167 0,03526 2003,603 787,9359128 166,9067045
129,431539 0,79167 0,03526 2003,603 732,3755745 167,3651182
130,082515 0,79167 0,03526 2003,603 683,5846234 167,7984785
130,7013032 0,79167 0,03526 2003,603 640,4272102 168,209438
132,3940269 0,79167 0,03526 2003,603 536,6263912 169,3288447
133,4090526 0,79167 0,03526 2003,603 483,1594995 169,9967621
134,7954774 0,79167 0,03526 2003,603 419,1677869 170,9051053
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
117
Artificial Aging 7 Jam
d0 df RA εf ε'f
n'
K'
mm mm mm/mm mm/mm mm/mm MPa
9 8,99974355 2,84944E-05 2,84949E-05 2,84949E-05 0,04759 234,294
9 8,9994871 5,69889E-05 5,69905E-05 5,69905E-05 0,04759 234,294
9 8,99923065 8,54833E-05 8,5487E-05 8,5487E-05 0,04759 234,294
9 8,9989742 0,000113978 0,000113984 0,000113984 0,04759 234,294
9 8,99871775 0,000142472 0,000142482 0,000142482 0,04759 234,294
9 8,9984613 0,000170967 0,000170981 0,000170981 0,04759 234,294
9 8,99820485 0,000199461 0,000199481 0,000199481 0,04759 234,294
9 8,9979484 0,000227956 0,000227982 0,000227982 0,04759 234,294
9 8,99769195 0,00025645 0,000256483 0,000256483 0,04759 234,294
9 8,9974355 0,000284944 0,000284985 0,000284985 0,04759 234,294
9 8,99717905 0,000313439 0,000313488 0,000313488 0,04759 234,294
9 8,9969226 0,000341933 0,000341992 0,000341992 0,04759 234,294
9 8,99666615 0,000370428 0,000370496 0,000370496 0,04759 234,294
9 8,9964097 0,000398922 0,000399002 0,000399002 0,04759 234,294
9 8,99615325 0,000427417 0,000427508 0,000427508 0,04759 234,294
9 8,99564035 0,000484406 0,000484523 0,000484523 0,04759 234,294
9 8,9953839 0,0005129 0,000513032 0,000513032 0,04759 234,294
9 8,994871 0,000569889 0,000570051 0,000570051 0,04759 234,294
9 8,99358875 0,000712361 0,000712615 0,000712615 0,04759 234,294
Artificial Aging 7 Jam
σ'f
c b
E
Nf
σa
MPa MPa MPa
142,3814787 0,82008 0,01488 2712,8533 5677,891682 163,6044565
147,1566224 0,82008 0,01488 2712,8533 2501,003143 167,0409984
150,0238438 0,82008 0,01488 2712,8533 1548,181686 169,0846431
152,0920163 0,82008 0,01488 2712,8533 1101,625683 170,5497985
153,715853 0,82008 0,01488 2712,8533 846,056234 171,6950151
155,0555049 0,82008 0,01488 2712,8533 681,9215586 172,6364449
156,1972853 0,82008 0,01488 2712,8533 568,2518022 173,43645
157,1931486 0,82008 0,01488 2712,8533 485,2205958 174,1324518
158,0768438 0,82008 0,01488 2712,8533 422,1117758 174,7486958
158,8715562 0,82008 0,01488 2712,8533 372,6465313 175,3018004
159,5939126 0,82008 0,01488 2712,8533 332,9120348 175,8036596
160,2562493 0,82008 0,01488 2712,8533 300,3481438 176,2630821
160,8679759 0,82008 0,01488 2712,8533 273,2122532 176,686776
161,4364359 0,82008 0,01488 2712,8533 250,2787812 177,0799688
161,9674726 0,82008 0,01488 2712,8533 230,6616987 177,4468143
162,9353342 0,82008 0,01488 2712,8533 198,9139711 178,1142807
163,37926 0,82008 0,01488 2712,8533 185,9071238 178,4199346
164,200741 0,82008 0,01488 2712,8533 164,1187964 178,9847358
165,954309 0,82008 0,01488 2712,8533 126,0358826 180,1869
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
118
Lampiran 4.2. Hasil perhitungan menggunakan 90% tegangan tarik maksimum
Metode 90% UTS ASTM Al 6061
Normalising Referensi
% σuts % σa K'
n' kg/mm^2 σuts MPa MPa
0,9 283 254,7 254,7 426 0,062
0,88 283 249,04 249,04 426 0,062
0,86 283 243,38 243,38 426 0,062
0,84 283 237,72 237,72 426 0,062
0,82 283 232,06 232,06 426 0,062
0,8 283 226,4 226,4 426 0,062
0,78 283 220,74 220,74 426 0,062
0,76 283 215,08 215,08 426 0,062
0,74 283 209,42 209,42 426 0,062
0,72 283 203,76 203,76 426 0,062
0,7 283 198,1 198,1 426 0,062
0,68 283 192,44 192,44 426 0,062
0,66 283 186,78 186,78 426 0,062
0,64 283 181,12 181,12 426 0,062
0,62 283 175,46 175,46 426 0,062
0,6 283 169,8 169,8 426 0,062
0,58 283 164,14 164,14 426 0,062
0,56 283 158,48 158,48 426 0,062
0,54 283 152,82 152,82 426 0,062
0,52 283 147,16 147,16 426 0,062
0,5 283 141,5 141,5 426 0,062
0,48 283 135,84 135,84 426 0,062
0,46 283 130,18 130,18 426 0,062
0,44 283 124,52 124,52 426 0,062
0,42 283 118,86 118,86 426 0,062
0,4 283 113,2 113,2 426 0,062
0,38 283 107,54 107,54 426 0,062
0,36 283 101,88 101,88 426 0,062
0,34 283 96,22 96,22 426 0,062
0,32 283 90,56 90,56 426 0,062
0,3 283 84,9 84,9 426 0,062
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
119
Metode 90% UTS ASTM Al 6061
Normalising Referensi
ε`f σ`f A
b Nf mm/mm MPa MPa
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 163,1842254
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 208,3355398
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 267,4776522
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 345,4342413
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 448,8695021
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 587,0618422
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 773,0345413
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 1025,223561
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 1369,961925
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 1845,218843
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 2506,288739
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 3434,546836
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 4751,088366
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 6638,249321
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 9374,027368
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 13387,93511
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 19353,0313
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 28340,06288
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 42080,18366
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 63421,18091
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 97135,79897
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 151385,1604
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 240430,6824
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 389788,0607
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 646294,6416
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 1098370,913
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 1918155,222
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 3452335,954
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 6425909,627
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 12419918,04
1,34 433,8005483 407,0008695 -0,092 25048329,59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
120
Normalising Bahan ke-2
% σuts % σa K'
n' kg/mm^2 σuts MPa MPa
0,9 149,248417 134,3235753 134,3235753 373,6262 0,36733
0,88 149,248417 131,338607 131,338607 373,6262 0,36733
0,86 149,248417 128,3536386 128,3536386 373,6262 0,36733
0,84 149,248417 125,3686703 125,3686703 373,6262 0,36733
0,82 149,248417 122,3837019 122,3837019 373,6262 0,36733
0,8 149,248417 119,3987336 119,3987336 373,6262 0,36733
0,78 149,248417 116,4137653 116,4137653 373,6262 0,36733
0,76 149,248417 113,4287969 113,4287969 373,6262 0,36733
0,74 149,248417 110,4438286 110,4438286 373,6262 0,36733
0,72 149,248417 107,4588602 107,4588602 373,6262 0,36733
0,7 149,248417 104,4738919 104,4738919 373,6262 0,36733
0,68 149,248417 101,4889236 101,4889236 373,6262 0,36733
0,66 149,248417 98,50395522 98,50395522 373,6262 0,36733
0,64 149,248417 95,51898688 95,51898688 373,6262 0,36733
0,62 149,248417 92,53401854 92,53401854 373,6262 0,36733
0,6 149,248417 89,5490502 89,5490502 373,6262 0,36733
0,58 149,248417 86,56408186 86,56408186 373,6262 0,36733
0,56 149,248417 83,57911352 83,57911352 373,6262 0,36733
0,54 149,248417 80,59414518 80,59414518 373,6262 0,36733
0,52 149,248417 77,60917684 77,60917684 373,6262 0,36733
0,5 149,248417 74,6242085 74,6242085 373,6262 0,36733
0,48 149,248417 71,63924016 71,63924016 373,6262 0,36733
0,46 149,248417 68,65427182 68,65427182 373,6262 0,36733
0,44 149,248417 65,66930348 65,66930348 373,6262 0,36733
0,42 149,248417 62,68433514 62,68433514 373,6262 0,36733
0,4 149,248417 59,6993668 59,6993668 373,6262 0,36733
0,38 149,248417 56,71439846 56,71439846 373,6262 0,36733
0,36 149,248417 53,72943012 53,72943012 373,6262 0,36733
0,34 149,248417 50,74446178 50,74446178 373,6262 0,36733
0,32 149,248417 47,75949344 47,75949344 373,6262 0,36733
0,3 149,248417 44,7745251 44,7745251 373,6262 0,36733
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
121
Normalising Bahan ke-2
ε`f σ`f A
b Nf mm/mm MPa MPa
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 18,97469
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 20,80287062
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 22,85547676
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 25,16627666
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 27,77510213
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 30,72912294
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 34,08443001
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 37,90801292
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 42,28024364
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 47,29801449
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 53,07872738
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 59,7653983
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 67,53323413
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 76,59816851
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 87,22802607
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 99,75724464
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 114,6064594
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 132,3087975
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 153,5455344
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 179,1949604
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 210,4001186
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 248,6638571
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 295,9839821
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 355,048191
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 429,519616
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 524,4622104
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 646,9862577
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 807,2479413
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 1020,032136
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 1307,321555
0,693147181 326,5635733 275,6913254 -0,24431 1702,583739
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
122
Normalising Bahan ke-3
% σuts % σa K'
n' kg/mm^2 σuts MPa MPa
0,9 102,360601 92,1245409 92,1245409 145,92845 0,19372
0,88 102,360601 90,07732888 90,07732888 145,92845 0,19372
0,86 102,360601 88,03011686 88,03011686 145,92845 0,19372
0,84 102,360601 85,98290484 85,98290484 145,92845 0,19372
0,82 102,360601 83,93569282 83,93569282 145,92845 0,19372
0,8 102,360601 81,8884808 81,8884808 145,92845 0,19372
0,78 102,360601 79,84126878 79,84126878 145,92845 0,19372
0,76 102,360601 77,79405676 77,79405676 145,92845 0,19372
0,74 102,360601 75,74684474 75,74684474 145,92845 0,19372
0,72 102,360601 73,69963272 73,69963272 145,92845 0,19372
0,7 102,360601 71,6524207 71,6524207 145,92845 0,19372
0,68 102,360601 69,60520868 69,60520868 145,92845 0,19372
0,66 102,360601 67,55799666 67,55799666 145,92845 0,19372
0,64 102,360601 65,51078464 65,51078464 145,92845 0,19372
0,62 102,360601 63,46357262 63,46357262 145,92845 0,19372
0,6 102,360601 61,4163606 61,4163606 145,92845 0,19372
0,58 102,360601 59,36914858 59,36914858 145,92845 0,19372
0,56 102,360601 57,32193656 57,32193656 145,92845 0,19372
0,54 102,360601 55,27472454 55,27472454 145,92845 0,19372
0,52 102,360601 53,22751252 53,22751252 145,92845 0,19372
0,5 102,360601 51,1803005 51,1803005 145,92845 0,19372
0,48 102,360601 49,13308848 49,13308848 145,92845 0,19372
0,46 102,360601 47,08587646 47,08587646 145,92845 0,19372
0,44 102,360601 45,03866444 45,03866444 145,92845 0,19372
0,42 102,360601 42,99145242 42,99145242 145,92845 0,19372
0,4 102,360601 40,9442404 40,9442404 145,92845 0,19372
0,38 102,360601 38,89702838 38,89702838 145,92845 0,19372
0,36 102,360601 36,84981636 36,84981636 145,92845 0,19372
0,34 102,360601 34,80260434 34,80260434 145,92845 0,19372
0,32 102,360601 32,75539232 32,75539232 145,92845 0,19372
0,3 102,360601 30,7081803 30,7081803 145,92845 0,19372
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
123
Normalising Bahan ke-3
ε`f σ`f A
b Nf mm/mm MPa MPa
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 6,72198342
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 8,394148557
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 10,53595655
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 13,29516688
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 16,87128105
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 21,5356017
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 27,65986235
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 35,75744893
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 46,54329881
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 61,02178568
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 80,61698528
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 107,3678443
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 144,2239259
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 195,4989754
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 267,575429
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 370,0135878
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 517,323167
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 731,8364374
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 1048,444811
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 1522,545396
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 2243,62584
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 3358,962444
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 5115,872545
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 7938,849138
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 12574,03576
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 20367,50861
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 33817,96149
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 57711,95821
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 101544,2022
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 184895,0924
0,361501985 119,8221676 111,7081803 -0,10116 349944,0155
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
124
Artificial Aging 3 Jam
% σuts % σa K'
n' kg/mm^2 σuts MPa MPa
0,9 264,72635 238,253715 238,253715 287,93886 0,03127
0,88 264,72635 232,959188 232,959188 287,93886 0,03127
0,86 264,72635 227,664661 227,664661 287,93886 0,03127
0,84 264,72635 222,370134 222,370134 287,93886 0,03127
0,82 264,72635 217,075607 217,075607 287,93886 0,03127
0,8 264,72635 211,78108 211,78108 287,93886 0,03127
0,78 264,72635 206,486553 206,486553 287,93886 0,03127
0,76 264,72635 201,192026 201,192026 287,93886 0,03127
0,74 264,72635 195,897499 195,897499 287,93886 0,03127
0,72 264,72635 190,602972 190,602972 287,93886 0,03127
0,7 264,72635 185,308445 185,308445 287,93886 0,03127
0,68 264,72635 180,013918 180,013918 287,93886 0,03127
0,66 264,72635 174,719391 174,719391 287,93886 0,03127
0,64 264,72635 169,424864 169,424864 287,93886 0,03127
0,62 264,72635 164,130337 164,130337 287,93886 0,03127
0,6 264,72635 158,83581 158,83581 287,93886 0,03127
0,58 264,72635 153,541283 153,541283 287,93886 0,03127
0,56 264,72635 148,246756 148,246756 287,93886 0,03127
0,54 264,72635 142,952229 142,952229 287,93886 0,03127
0,52 264,72635 137,657702 137,657702 287,93886 0,03127
0,5 264,72635 132,363175 132,363175 287,93886 0,03127
0,48 264,72635 127,068648 127,068648 287,93886 0,03127
0,46 264,72635 121,774121 121,774121 287,93886 0,03127
0,44 264,72635 116,479594 116,479594 287,93886 0,03127
0,42 264,72635 111,185067 111,185067 287,93886 0,03127
0,4 264,72635 105,89054 105,89054 287,93886 0,03127
0,38 264,72635 100,596013 100,596013 287,93886 0,03127
0,36 264,72635 95,301486 95,301486 287,93886 0,03127
0,34 264,72635 90,006959 90,006959 287,93886 0,03127
0,32 264,72635 84,712432 84,712432 287,93886 0,03127
0,3 264,72635 79,417905 79,417905 287,93886 0,03127
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
125
Artificial Aging 3 Jam
ε`f σ`f A
b Nf mm/mm MPa MPa
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 7,7265E+35
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,78045E+41
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 5,44962E+46
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 2,24539E+52
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,26337E+58
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 9,85745E+63
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,08439E+70
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,71215E+76
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 3,95556E+82
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,36535E+89
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 7,2023E+95
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 5,9508E+102
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 7,9102E+109
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,7419E+117
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 6,5615E+124
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 4,3795E+132
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 5,3842E+140
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,2727E+149
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 6,066E+157
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 6,1464E+166
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,4048E+176
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 7,7389E+185
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,1076E+196
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 4,4836E+206
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 5,6544E+217
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 2,4823E+229
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 4,3116E+241
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 3,4383E+254
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,4985E+268
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 4,3865E+282
0,298981628 277,270512 276,9209481 -0,00182 1,1029E+298
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
126
Artificial Aging 5 Jam
% σuts % σa K'
n' kg/mm^2 σuts MPa MPa
0,9 219,743503 197,7691527 197,7691527 267,0582 0,08776
0,88 219,743503 193,3742826 193,3742826 267,0582 0,08776
0,86 219,743503 188,9794126 188,9794126 267,0582 0,08776
0,84 219,743503 184,5845425 184,5845425 267,0582 0,08776
0,82 219,743503 180,1896725 180,1896725 267,0582 0,08776
0,8 219,743503 175,7948024 175,7948024 267,0582 0,08776
0,78 219,743503 171,3999323 171,3999323 267,0582 0,08776
0,76 219,743503 167,0050623 167,0050623 267,0582 0,08776
0,74 219,743503 162,6101922 162,6101922 267,0582 0,08776
0,72 219,743503 158,2153222 158,2153222 267,0582 0,08776
0,7 219,743503 153,8204521 153,8204521 267,0582 0,08776
0,68 219,743503 149,425582 149,425582 267,0582 0,08776
0,66 219,743503 145,030712 145,030712 267,0582 0,08776
0,64 219,743503 140,6358419 140,6358419 267,0582 0,08776
0,62 219,743503 136,2409719 136,2409719 267,0582 0,08776
0,6 219,743503 131,8461018 131,8461018 267,0582 0,08776
0,58 219,743503 127,4512317 127,4512317 267,0582 0,08776
0,56 219,743503 123,0563617 123,0563617 267,0582 0,08776
0,54 219,743503 118,6614916 118,6614916 267,0582 0,08776
0,52 219,743503 114,2666216 114,2666216 267,0582 0,08776
0,5 219,743503 109,8717515 109,8717515 267,0582 0,08776
0,48 219,743503 105,4768814 105,4768814 267,0582 0,08776
0,46 219,743503 101,0820114 101,0820114 267,0582 0,08776
0,44 219,743503 96,68714132 96,68714132 267,0582 0,08776
0,42 219,743503 92,29227126 92,29227126 267,0582 0,08776
0,4 219,743503 87,8974012 87,8974012 267,0582 0,08776
0,38 219,743503 83,50253114 83,50253114 267,0582 0,08776
0,36 219,743503 79,10766108 79,10766108 267,0582 0,08776
0,34 219,743503 74,71279102 74,71279102 267,0582 0,08776
0,32 219,743503 70,31792096 70,31792096 267,0582 0,08776
0,3 219,743503 65,9230509 65,9230509 267,0582 0,08776
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
127
Artificial Aging 5 Jam
ε`f σ`f A
b Nf mm/mm MPa MPa
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 1260,63742
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 3015,218878
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 7357,913141
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 18336,11982
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 46710,72656
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 121773,896
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 325258,024
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 891221,1925
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 2508521,858
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 7263818,941
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 21673087,73
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 66748191,75
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 212590084,1
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 701663712,3
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 2405363970
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 8585752422
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 31997170169
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 1,24881E+11
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 5,12141E+11
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 2,21522E+12
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 1,01483E+13
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 4,94713E+13
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 2,57987E+14
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 1,44788E+15
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 8,80481E+15
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 5,84745E+16
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 4,27955E+17
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 3,48801E+18
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 3,20518E+19
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 3,36931E+20
0,3254224 242,0016378 237,7172854 -0,02577 4,12279E+21
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
128
Artificial Aging 7 Jam
% σuts % σa K'
n' kg/mm^2 σuts MPa MPa
0,9 199,506586 179,5559274 179,5559274 234,294 0,04759
0,88 199,506586 175,5657957 175,5657957 234,294 0,04759
0,86 199,506586 171,575664 171,575664 234,294 0,04759
0,84 199,506586 167,5855322 167,5855322 234,294 0,04759
0,82 199,506586 163,5954005 163,5954005 234,294 0,04759
0,8 199,506586 159,6052688 159,6052688 234,294 0,04759
0,78 199,506586 155,6151371 155,6151371 234,294 0,04759
0,76 199,506586 151,6250054 151,6250054 234,294 0,04759
0,74 199,506586 147,6348736 147,6348736 234,294 0,04759
0,72 199,506586 143,6447419 143,6447419 234,294 0,04759
0,7 199,506586 139,6546102 139,6546102 234,294 0,04759
0,68 199,506586 135,6644785 135,6644785 234,294 0,04759
0,66 199,506586 131,6743468 131,6743468 234,294 0,04759
0,64 199,506586 127,684215 127,684215 234,294 0,04759
0,62 199,506586 123,6940833 123,6940833 234,294 0,04759
0,6 199,506586 119,7039516 119,7039516 234,294 0,04759
0,58 199,506586 115,7138199 115,7138199 234,294 0,04759
0,56 199,506586 111,7236882 111,7236882 234,294 0,04759
0,54 199,506586 107,7335564 107,7335564 234,294 0,04759
0,52 199,506586 103,7434247 103,7434247 234,294 0,04759
0,5 199,506586 99,753293 99,753293 234,294 0,04759
0,48 199,506586 95,76316128 95,76316128 234,294 0,04759
0,46 199,506586 91,77302956 91,77302956 234,294 0,04759
0,44 199,506586 87,78289784 87,78289784 234,294 0,04759
0,42 199,506586 83,79276612 83,79276612 234,294 0,04759
0,4 199,506586 79,8026344 79,8026344 234,294 0,04759
0,38 199,506586 75,81250268 75,81250268 234,294 0,04759
0,36 199,506586 71,82237096 71,82237096 234,294 0,04759
0,34 199,506586 67,83223924 67,83223924 234,294 0,04759
0,32 199,506586 63,84210752 63,84210752 234,294 0,04759
0,3 199,506586 59,8519758 59,8519758 234,294 0,04759
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
129
Artificial Aging 7 Jam
ε`f σ`f A
b Nf mm/mm MPa MPa
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 14607,93278
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 41148,20064
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 118700,6767
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 351060,9031
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 1065762,697
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 3325430,385
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 10679418,31
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 35351661,41
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 120819400
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 427059098,3
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 1564183908
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 5948835081
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 23544870962
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 97218088484
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 4,19906E+11
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 1,9028E+12
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 9,07579E+12
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 4,57285E+13
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 2,44362E+14
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 1,39108E+15
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 8,4781E+15
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 5,56279E+16
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 3,95423E+17
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 3,06691E+18
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 2,61657E+19
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 2,47855E+20
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 2,63487E+21
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 3,18301E+22
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 4,43386E+23
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 7,24598E+24
0,405465108 224,441764 221,0911316 -0,0217 1,41822E+26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI