pengaruh tempering t6 pada perilaku kelelahan …

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


xviii

paduan aluminium 6061 ........................................................................... 103

Gambar 4.9. Simulasi umur kelelahan dari hasil analisis data kelelahan untuk


aluminium 6061 .......................................................................................... 104

Gambar 4.10. Simulasi faktor keamanan dari hasil analisis data kelelahan untuk


aluminium 6061 .......................................................................................... 105


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


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


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.


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.


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


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.


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


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).


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


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


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


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


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).


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-


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


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


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.


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).


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


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).


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


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-


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).


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


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


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


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


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


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


Gambar 2.22. Ilustrasi diagram fase liquidus, solidus, dan solvus

yang ditunjukkan untuk material paduan aluminium 6061

(Avner, Sidney H, 1974).


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-


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


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


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.


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).


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).


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


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


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 :


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


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



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


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)


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)


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



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


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 :


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


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)


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


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.


47

Gambar 2.34. Lingkaran histerisis


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


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


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


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


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


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)


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


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


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


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


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).


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


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


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).


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).


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).


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


62

Gambar 3.1. Diagram alir proses penelitian.


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.


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


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


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


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


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


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



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


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


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.


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


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


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


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


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).


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


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


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


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.


81

Gambar 4.2. Analisis grafik tegangan tarik untuk tiap kondisi perlakuan

yang diterapkan pada material paduan aluminium 6061.


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


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.


84


85

Gambar 4.3. Analisis grafik tegangan luluh untuk tiap kondisi perlakuan


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


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


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.


88


89

Gambar 4.4. Analisis grafik plastic strain untuk tiap kondisi perlakuan


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


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


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


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.


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


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


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.


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


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


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


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.


100

Gambar 4.7. Analisis grafik kelelahan berdasarkan 90% UTS dari referensi

Wong pada tiap kondisi perlakuan yang diterapkan pada


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,


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


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.


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


Untuk kondisi normal 2 mengalami respon terhadap demage kelelahan tertinggi,

kemudian ketika memasuki kondisi variasi artificial aging respon terhadap


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




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




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.


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


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.


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.


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


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.


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.


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


114


d0 df RA εf ε'f

n'

K'


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


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


115

Artificial Aging 3 Jam

d0 df RA εf ε'f

n'

K'


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


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


116


d0 df RA εf ε'f

n'

K'


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


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


117


d0 df RA εf ε'f

n'

K'


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


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


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


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


120


% σuts % σa K'


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


121


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


122


% σuts % σa K'


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


123


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


124


% σuts % σa K'


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


125


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


126


% σuts % σa K'


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


127


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


128


% σuts % σa K'


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


129


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


pengaruh tempering t6 pada perilaku kelelahan …

Documents