Penjelasan Kekuatan Hasil:Pengertian, Pentingnya, Grafik, dan Cara Menghitungnya

Memahami berbagai tekanan yang dialami suatu material adalah kunci untuk mengetahui bagaimana material tersebut akan merespons ketika menjadi sebuah produk dan menghadapi tekanan dan ketegangan di dunia nyata. Ketika Anda mempunyai gambaran tentang bagaimana bahan tersebut dapat bertahan, Anda akan memiliki ketenangan pikiran yang didukung oleh ilmu pengetahuan tentang bahan yang Anda pilih dan mengetahui seberapa jauh suatu benda dapat meregang, membengkok, atau menekan sebelum rusak dan berubah bentuk. Salah satu konsep praktis yang termasuk dalam payung tekanan ini adalah pengukuran kekuatan luluh, yang akan kita bahas lebih mendalam di bagian selanjutnya.

Apa Itu Kekuatan Hasil?

Kekuatan luluh memberi tahu para insinyur kapan suatu material berubah dari deformasi elastis menjadi deformasi plastis, dengan deformasi elastis adalah sesuatu yang harus dipantulkan kembali dan deformasi plastis adalah suatu titik di mana ia tidak dapat lagi kembali ke bentuk atau bentuk aslinya. Itu dapat dihitung melalui rumus tertentu, yang akan kita bahas. Namun pertama-tama, penting untuk memahami tampilannya pada grafik dan titik-titik lain yang ada pada grafik tegangan-regangan.

Apa Hubungan Kekuatan Hasil dengan Pencetakan 3D?

Kekuatan hasil cetak relevan dengan pencetakan 3D karena kekuatan komponen cetakan 3D sebagian besar didasarkan pada bahan, orientasi pencetakan, dan kualitas cetak. Bagian-bagian yang dicetak 3D lebih kuat di dalam bidang setiap lapisan yang dicetak dibandingkan dengan arah melintasi tumpukan lapisan yang dicetak. Ikatan molekul antar lapisan lebih lemah dibandingkan dengan ikatan molekul di dalam lapisan, sehingga jika gaya berlebihan diberikan pada lapisan tersebut, lapisan tersebut dapat mengalami delaminasi. Mengorientasikan suatu komponen untuk memanfaatkan kekuatan lapisan dalam yang lebih baik dapat meningkatkan kekuatan luluh keseluruhan komponen tersebut.

Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat panduan lengkap kami tentang segala hal yang perlu diketahui tentang pencetakan 3D.

Apakah Kekuatan Hasil Mempengaruhi Kinerja Bahan Cetak 3D?

Ya, kekuatan luluh bahan cetakan 3D mempunyai dampak besar pada kinerjanya. Komponen cetakan 3D dengan kekuatan luluh yang tidak memadai dapat berubah bentuk secara plastis di bawah beban servis normal dalam suatu aplikasi. Deformasi plastis tidak hanya mengurangi kapasitas menahan beban bagian tersebut tetapi juga meningkatkan kemungkinan terjadinya patah.

Bagaimana Memahami Grafik Kurva Stres-Regangan Kekuatan Hasil?

Untuk mendapatkan representasi visual kekuatan luluh, Anda dapat menempatkan titik-titik pada kurva tegangan-regangan—tetapi kekuatan luluh bukanlah satu-satunya hal yang dapat dihitung dan ditampilkan pada grafik ini. Di bawah, Anda dapat melihat contoh tampilannya, dan kami akan mengelompokkan fitur lain yang akan Anda lihat.

Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat artikel kami tentang kurva tegangan-regangan.

Apa Cara Berbeda untuk Menjelaskan Grafik Stres-Regangan Kekuatan Hasil?

Titik leleh hanyalah satu titik pada kurva tegangan-regangan. Di sekitar titik tersebut terdapat fitur-fitur lain yang dapat dijelaskan dan diukur dari kurva tegangan-regangan. Tempat-tempat menarik dan wilayah tersebut dijelaskan dalam daftar di bawah ini:

1. Poin Hasil

Ini adalah titik yang menunjukkan kapan deformasi plastis dimulai dan memberikan gambaran kepada produsen dan insinyur tentang bagaimana suatu material akan bertahan di bawah kekuatan tarik. Saat Anda memplotnya sendiri, setelah menghitung rumusnya, Anda akan menemukan bahwa rumus tersebut ada di tempat berakhirnya bagian linier dari kurva tegangan-regangan dan di mana bagian non-linier dimulai. Menariknya, Anda juga akan melihat bahwa beberapa materi memiliki dua titik luluh, seperti baja ringan.

2. Batas Elastis

Melihat titik ini memberi tahu Anda jumlah regangan maksimum yang dapat ditangani suatu material sebelum berubah bentuk secara permanen. Setelah tegangannya berkurang, ia akan kembali ke bentuk aslinya, tetapi jika Anda mendorongnya melewati batas ini, deformasi akan terjadi. Ini adalah perhentian terakhir menuju deformasi sebelum titik leleh muncul. 

3. Batas Proporsionalitas

Anda akan menemukan titik ini berada di ujung bagian linier kurva tegangan-regangan dan titik ini berbagi titik ketika tegangan dan regangan tidak lagi berbanding lurus satu sama lain. Untuk mencari bilangan ini, gunakan modulus Young, yang juga dikenal sebagai modulus elastisitas. 

4. Batas Elastis Sebenarnya

Titik ini tidak sering digunakan, namun titik ini menunjukkan kapan struktur kristal suatu material mulai bergeser karena adanya tekanan—khususnya jumlah tegangan terendah saat hal ini mulai terjadi. Alasan mengapa hal ini jarang ditampilkan atau terlalu dipikirkan adalah karena hal ini sulit dideteksi.

5. Poin Hasil Atas dan Bawah

Batas luluh atas menunjukkan kapan kisi kristal material mulai mengalami dislokasi pada strukturnya, namun hal ini sangat dipengaruhi oleh pengaruh terkecil sekalipun terhadap regangan dan peralatan uji yang digunakan, sehingga tidak sepenuhnya dapat diandalkan dalam hal pilihan desain dan rekayasa. Namun, titik luluh yang lebih rendah jauh lebih mudah untuk diulangi dalam pengujian dan merupakan periode ketika pita Luders muncul di bagian pengujian, tepat sebelum pengerasan regangan dimulai.

6. Stres Hasil Offset (Stres Bukti)

Ini juga disebut tegangan bukti, dan merupakan metode paling umum untuk menggambarkan kekuatan luluh suatu material. Anda dapat menemukannya dengan menggambar garis yang sejajar dengan bagian linier kurva tegangan-regangan. Perpotongan titik ini dan kurva tegangan-regangan merupakan kekuatan luluh. 

Apa Arti Necking dan Fraktur dalam Uji Kekuatan Hasil?

Ini bukanlah titik-titik pada kurva, melainkan hal-hal yang dapat terjadi pada suatu material selama pengujian kekuatan luluhnya. Necking adalah suatu bentuk deformasi yang terjadi sebelum terjadinya patahan pada tingkat tegangan teknik puncak, dan biasanya terbatas pada bagian material tertentu. Maka akan terjadi patah tulang atau patah. Begitu terjadi necking, maka tegangan akan berkurang karena luas sampel semakin berkurang.

Apa Pentingnya Kekuatan Hasil?

Kekuatan luluh penting karena mencirikan tegangan tertinggi yang dapat ditoleransi suatu material sebelum terjadi deformasi permanen. Tegangan luluh suatu material sering digunakan oleh para insinyur untuk menentukan beban maksimum yang diijinkan yang dapat ditahan oleh suatu bagian atau struktur yang dirancang. Dengan mengetahui kekuatan luluh suatu material, para insinyur dapat merancang komponen yang lebih aman dan tahan lama.

Apa Rumus Kekuatan Hasil?

Untuk menghitung kekuatan luluh, Anda dapat mengandalkan rumus yang selalu digunakan untuk menentukan tegangan secara umum. Anda dapat melihat tampilan rumusnya di bawah ini.

Simbol F dalam persamaan ini berarti gaya yang diterapkan, dan A0 adalah luas penampang benda uji material yang Anda uji.

Nilainya biasanya dinyatakan dalam Pascal (Pa), satuan SI untuk tegangan, atau dalam pound per inci persegi (psi). Kekuatan hasil biasanya ditulis sebagai σY, yang menggunakan huruf Yunani Sigma untuk tegangan teknik dan Y untuk hasil. Anda juga mungkin menemukannya ditulis sebagai SY.

Apa Satuan Kekuatan Hasil?

Kekuatan luluh biasanya dinyatakan dalam Pascal (Pa), satuan SI untuk tegangan, atau dalam pon per inci persegi (psi). 

Apa Simbol Kekuatan Hasil?

Simbol kekuatan luluh adalah σY. Huruf Yunani σ adalah simbol yang digunakan untuk tegangan teknik, sedangkan subskrip “Y” berarti “hasil”. Kadang-kadang, “SY” juga digunakan untuk menunjukkan kekuatan luluh.

Bagaimana Cara Membaca Kekuatan Hasil dari Grafik Stres-Regangan?

Untuk membaca grafik kekuatan luluh (kurva tegangan-regangan), pertama-tama pilihlah nilai tegangan pada sumbu Y. Kedua, gambarlah garis horizontal yang membentang antara titik yang dipilih pada sumbu Y hingga garis grafik tegangan-regangan. Ketiga, tandai titik potong garis yang ditarik dan grafik kekuatan luluh. Selanjutnya, tarik garis vertikal mulai dari titik yang ditandai hingga ke sumbu X. Titik perpotongan garis vertikal garis dengan sumbu X adalah regangan yang sesuai dengan tegangan yang dipilih pada sumbu Y.

Apa Contoh Kekuatan Hasil

Membandingkan bahan sering kali dapat memberikan gambaran terbaik tentang bagaimana kekuatan luluh direpresentasikan dan seperti apa nilai umumnya—kami telah memberikan beberapa contoh di sini:

1. Baja: Hal ini bergantung pada cara baja ditempa, dibentuk, dan dibuat, namun baja canai panas A36 memiliki nilai yang rendah yaitu 220 MPa, dan baja yang telah diquench atau ditempa dengan minyak dapat memiliki nilai yang lebih tinggi hingga 1.570 MPa.
2. Baja tahan karat: Kisaran baja tahan karat bisa mulai dari sekitar 250 MPa untuk baja tahan karat austenitik, sedangkan baja tahan karat yang diperkeras dengan presipitasi dapat memiliki kekuatan luluh hingga 1.000 MPa.
3. Paduan aluminium: Ini cenderung lebih rendah dari baja, namun lebih tinggi dari plastik. Aluminium kelas 1100 memiliki kekuatan luluh rata-rata sekitar 24 MPa, sedangkan aluminium 7075 memiliki kekuatan luluh rata-rata sekitar 483 MPa. 
4. Plastik: Tergantung pada plastik yang Anda gunakan, Anda dapat mengharapkan kekuatan luluh sebesar 4 MPa untuk bahan seperti PVC plastik dan 300 MPa dari poliamida berisi serat karbon.

Perangkat Apa yang Digunakan untuk Mengukur Kekuatan Hasil?

Mesin uji universal, juga dikenal sebagai mesin uji tarik, digunakan untuk mengukur kekuatan luluh. Mesin-mesin ini melakukan uji tarik dimana beban tarik yang terus meningkat diterapkan pada benda uji secara normal pada laju regangan yang konstan. Saat beban diterapkan, tegangan dan regangan yang dialami benda uji ditangkap secara digital dan dibuat grafiknya.  Tegangan ditampilkan pada sumbu Y, sedangkan regangan ditampilkan pada sumbu X. Kekuatan luluh ditentukan dengan membuat garis paralel dan offset pada regangan positif 0,2% dari bagian linier grafik tegangan-regangan. Tegangan pada titik perpotongan garis offset dan grafik tegangan-regangan merupakan kekuatan luluh material.

Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat artikel kami tentang mesin uji tarik.

Kat de Naoum

Kat de Naoum adalah seorang penulis, penulis, editor, dan spesialis konten dari Inggris dengan pengalaman menulis lebih dari 20 tahun. Kat memiliki pengalaman menulis untuk berbagai organisasi manufaktur dan teknis serta menyukai dunia teknik. Selain menulis, Kat juga menjadi paralegal selama hampir 10 tahun, tujuh di antaranya bekerja di bidang keuangan kapal. Dia telah menulis untuk banyak publikasi, baik cetak maupun online. Kat memiliki gelar BA dalam bidang sastra dan filsafat Inggris, dan MA dalam penulisan kreatif dari Kingston University.

Baca artikel lainnya oleh Kat de Naoum