Kekuatan Dampak:Pengertian, Pentingnya, dan Teknik Pengukuran Yang Tepat

Kekuatan tumbukan adalah ukuran kemampuan suatu material untuk menahan retak, patah, atau deformasi plastis akibat benturan atau beban kejut yang tiba-tiba dan kuat. Ini adalah sifat penting yang menentukan kemampuan material untuk menahan gaya yang tiba-tiba. Merancang komponen yang akan terkena dampak tinggi atau beban kejut bergantung pada pemahaman pengukuran ini, untuk memungkinkan potensi kegagalan. Kekuatan benturan suatu bahan biasanya diukur dengan menggunakan uji IZOD atau uji Charpy. Ini adalah tes indikatif dan standar, yang digunakan untuk menilai materi. Namun, mereka tidak mewakili penggunaan sebenarnya dan memberikan informasi terbatas tentang pembebanan siklik atau dunia nyata. Artikel ini akan menjelaskan kekuatan dampak, cara menghitungnya, pentingnya, faktor-faktor yang mempengaruhinya, dan berbagai jenis kegagalan kekuatan dampak.

Apa Itu Kekuatan Dampak?

Kekuatan impak adalah ukuran kemampuan material untuk menahan patah akibat guncangan dan pembebanan impuls. Ini hanya berlaku untuk bahan yang mengalami patah getas. Hal ini juga digunakan dalam pengujian bahan ulet yang menampilkan transisi ulet-getah yang bergantung pada suhu dan/atau bergantung pada impuls. Banyak material yang bersifat ulet pada pembebanan dan kondisi operasional “normal” dapat menunjukkan perilaku getas ketika dingin dan/atau terbentur secara tiba-tiba. Mengevaluasi perilaku ini bersifat informatif dalam desain produk dan pemilihan material.

Apa Pentingnya Kekuatan Dampak?

Memahami perilaku dampak material adalah bagian penting dari informasi desain yang mendorong pemilihan material dan desain detail. Komponen-komponen yang kemungkinan besar akan terkena dampak besar (misalnya jangka pendek) harus dibuat untuk menahan dampak bencana yang dapat ditimbulkannya.

Desain produk berketahanan yang baik memerlukan pemahaman berbagai perilaku selain kekuatan dampak dasar. Memahami sifat-sifat seperti kelelahan, patah mikro, dan perilaku campuran ulet/getah juga berkontribusi dalam mengurangi/menghindari pembuatan produk yang gagal sebelum waktunya dalam pelayanan. Kehidupan pelayanan sangat penting di banyak bidang. Hal ini memungkinkan pemeliharaan preventif dan mendorong pemahaman tentang proses dan jadwal inspeksi untuk mencegah kegagalan.

Bagaimana Kekuatan Dampak Dihitung atau Diukur?

Di bawah ini tercantum dua metode untuk menghitung kekuatan benturan:

1. Uji Dampak Charpy

Uji Charpy lebih jarang digunakan dibandingkan uji IZOD dan menghasilkan pengukuran energi tumbukan Charpy V yang diserap, dalam Joule. Hal ini diukur dengan pergerakan palu pascabenturan, karena energi yang tersisa hilang dalam ayunan terus menerus dari palu ayun.

Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat panduan lengkap kami tentang Uji Dampak Charpy.

Apa Saja Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Dampak Material?

Di bawah ini tercantum faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan impak material:

1. Ketebalan Bahan

Bahan yang lebih tebal akan mempengaruhi kekuatan dengan menyediakan lebih banyak struktur/ikatan yang mungkin perlu diputus untuk mencapai patah.

2. Suhu

Banyak bahan menunjukkan perubahan sifat yang signifikan seiring perubahan suhu. Mengkarakterisasi perubahan ini adalah bagian penting dari definisi material/proses pengujian, dan pengujian IZOD dan Charpy dilakukan pada kisaran suhu standar.

Logam, khususnya, memiliki suhu anil, yang memungkinkannya menjadi lebih dapat menyembuhkan diri sendiri. Aluminium, misalnya, mengalami anil pada suhu 570°F, sehingga semua batas kristal menyatu satu sama lain dan material menjadi sangat ulet. Beberapa bahan mengalami penggetasan pada suhu rendah. Banyak material yang melemah seiring bertambahnya suhu, dengan transisi yang tidak biasa terlihat jelas pada suhu seperti permulaan transisi kaca.

3. Radius Takik

Konsentrasi tegangan merupakan faktor utama dalam kekuatan material. Takik dengan ujung yang tajam akan menyebabkan patah dengan memfokuskan tegangan pada suatu titik, sehingga radius takik sangat penting dalam membandingkan pengujian untuk material sejenis.

Apa Saja Jenis Kegagalan Kekuatan Dampak yang Berbeda?

Di bawah ini tercantum berbagai jenis kegagalan kekuatan dampak:

1. Fraktur Rapuh

Patah getas adalah patahan dimana sampel material terbelah menjadi dua bagian atau lebih. Bagian-bagian ini dapat dipasang kembali untuk membentuk bentuk/garis besar asli bagian tersebut. Kerupuk mengalami patah getas, bila masih segar dan renyah.

2. Fraktur Ulet

Fraktur ulet jarang terjadi. Mode keruntuhan ulet terjadi ketika suatu material mengalami leher yang tidak dapat balik (yaitu mengalami deformasi plastis) dan secara ekstensif. Secara umum, keruntuhan ulet masif pada benda uji tarik tampak seperti plastisin yang ditarik membentuk leher. Hal ini biasanya diikuti dengan patahan kecil yang rapuh yang dapat menyatu kembali dengan rapi—bukannya meluas hingga menjadi seutas benang halus.

3. Menghasilkan

Yielding adalah ciri bahan elastis yang mencapai batas elastisnya dan kemudian mengalami distorsi plastis. Bila mengalami gaya di bawah titik leleh, maka material akan kembali ke bentuk/dimensi semula bila gaya dilepaskan. Di sisi lain, ketika titik leleh atau kekuatan luluh terlampaui, material akan mengalami sejumlah plastis (yaitu deformasi permanen). Ketika gaya dilepaskan, material akan memulihkan distorsi elastisnya, namun komponen plastiknya tidak akan pulih.

4. Sedikit Retak

Tujuan pengujian Charpy dan IZOD jika dilakukan dengan benar adalah untuk membelah atau mematahkan sampel material menjadi dua bagian atau lebih. Jika sampel hanya rusak ringan atau pecah sebagian, uji takik dengan energi lebih tinggi atau lebih dalam mungkin diperlukan. Kegagalan dapat disebabkan oleh berbagai cara, yaitu geser, ulet, dan getas. Jenis kegagalan dicantumkan sebagai:putus total, putus berengsel, putus tidak lengkap, dan tidak putus.

Apa Hubungan Kekuatan Dampak dengan Pencetakan 3D?

Sebagian besar plastik cetakan 3D menunjukkan kekuatan benturan yang jauh lebih rendah dibandingkan balok cetakan atau mesin dari bahan yang sama. Ini adalah fungsi dari sifat anisotropik metode konstruksi yang digunakan untuk pencetakan 3D dan dapat berhubungan secara signifikan dengan orientasi bangunan. Misalnya, suku cadang FDM secara umum menawarkan antar yang lebih baik -ikatan lapisan dibandingkan intra -lapisan, sehingga model memiliki tingkat kekuatan yang wajar pada bidang X-Y tetapi jauh lebih lemah di sepanjang sumbu Z. Variasi/arah ini berlaku untuk jenis model lainnya, pada tingkat yang berbeda-beda.

Berapa Kekuatan Benturan Ideal untuk Bahan Cetak 3D?

Kekuatan benturan ideal untuk material cetakan 3D bervariasi bergantung pada karakteristik material. Secara umum, kekuatan benturan komponen cetakan FDM, misalnya, PLA mendekati nol pada sumbu Z dan hingga 23 kJ/m2 pada sumbu X-Y dalam pengujian Charpy.

Apa Penerapan Kekuatan Dampak?

Meskipun pengujian kekuatan impak tidak dapat memberikan titik referensi mutlak dalam desain komponen, pengujian ini merupakan pengukuran skala yang diperlukan. Di bawah ini tercantum beberapa penerapan kekuatan benturan:

1. Kekuatan relatif material.
2. Mode kegagalan dalam kondisi buruk “normal”. Hasil ini dapat menginformasikan proses desain, dengan meningkatkan kekakuan dan disipasi energi komponen. Hal ini membantu meningkatkan performa di dunia nyata, misalnya dengan lebih menoleransi distorsi ulet yang mungkin terjadi.
3. Memahami kinerja suhu, untuk memungkinkan pemilihan material yang sesuai dengan kondisi kerja yang diharapkan untuk komponen tersebut.
4. Memahami faktor lingkungan lainnya seperti paparan/penyerapan kelembapan dan pengaruhnya terhadap komponen.

Apa Contoh Kekuatan Dampak Beberapa Material?

Pengujian dampak material memiliki hasil yang beragam. Tidak semua pengujian seketat yang seharusnya. Pembuatan material dapat menimbulkan variabilitas yang tidak terlihat hingga terjadi kegagalan. Pada logam, perlakuan panas, dan perubahan struktur kristal yang diakibatkannya, dapat menimbulkan efek luas yang sulit dipahami atau diukur. Agen paduan juga sama pentingnya, meskipun tidak terlalu tersembunyi. Terakhir, proses manufaktur dapat mengubah kinerja secara drastis sehingga pengujian bahan dasar menjadi tidak informatif. Contoh yang baik adalah perbedaan antara bagian baja tempa dan baja tuang yang dibuat dari bahan yang sama. Bahan bakunya sama, tetapi bagian yang ditempa bisa lebih kaku, lebih kuat, dan lebih tahan patah.

Apa Kekuatan Dampak Plastik?

Kekuatan benturan beberapa polimer umum ditunjukkan pada Tabel 1 di bawah: 

Tabel 1:Kekuatan Dampak Beberapa Polimer Umum

Polimer Nilai IZOD minimum (J/m2) Nilai IZOD maks (J/m2)

Polimer

ABS - Akrilonitril Butadiena Stirena

Nilai IZOD minimum (J/m2)

200

Nilai IZOD maks (J/m2)

215

Polimer

ASA - Akrilonitril Styrene Akrilat

Nilai IZOD minimum (J/m2)

100

Nilai IZOD maks (J/m2)

600

Polimer

HDPE - Polietilen Kepadatan Tinggi

Nilai IZOD minimum (J/m2)

20

Nilai IZOD maks (J/m2)

220

Polimer

PINGGUL - Polistiren Berdampak Tinggi

Nilai IZOD minimum (J/m2)

50

Nilai IZOD maks (J/m2)

350

Polimer

LDPE - Polietilen Kepadatan Rendah

Nilai IZOD minimum (J/m2)

999

Nilai IZOD maks (J/m2)

999

Polimer

LLDPE - Polietilen Kepadatan Rendah Linier

Nilai IZOD minimum (J/m2)

54

Nilai IZOD maks (J/m2)

999

Polimer

PA 66 - Poliamida 6-6

Nilai IZOD minimum (J/m2)

50

Nilai IZOD maks (J/m2)

150

Polimer

PBT - Polibutilena Tereftalat

Nilai IZOD minimum (J/m2)

27

Nilai IZOD maks (J/m2)

999

Polimer

PC - Polikarbonat

Nilai IZOD minimum (J/m2)

80

Nilai IZOD maks (J/m2)

650

Polimer

PET - Polietilen Tereftalat

Nilai IZOD minimum (J/m2)

140

Nilai IZOD maks (J/m2)

140

Polimer

PETG - Polietilen Tereftalat Glikol

Nilai IZOD minimum (J/m2)

50

Nilai IZOD maks (J/m2)

50

Polimer

PMMA - Polimetil metakrilat/Akrilik

Nilai IZOD minimum (J/m2)

10

Nilai IZOD maks (J/m2)

25

Polimer

POM - Polioksimetilen (Asetal)

Nilai IZOD minimum (J/m2)

60

Nilai IZOD maks (J/m2)

120

Polimer

PP - Serat Kaca Polipropilena 10–20%

Nilai IZOD minimum (J/m2)

50

Nilai IZOD maks (J/m2)

145

Polimer

PTFE - Politetrafluoroetilen

Nilai IZOD minimum (J/m2)

160

Nilai IZOD maks (J/m2)

200

Polimer

PVC Kaku

Nilai IZOD minimum (J/m2)

20

Nilai IZOD maks (J/m2)

110

Kredit Tabel:https://omnexus.specialchem.com/

Pertanyaan Umum Tentang Kekuatan Dampak

Logam Apa yang Memiliki Kekuatan Dampak Terkuat?

Dalam hasil penelitian, nilai uji Charpy tertinggi yang pernah dicapai adalah untuk sampel komposit logam (~450J). Itu untuk blok laminasi yang terdiri dari lembaran-lembaran ferit dan baja martensit yang diikat dengan gulungan panas.

Perangkat Apa yang Digunakan Untuk Mengukur Kekuatan Dampak Material?

Dalam pengujian IZOD dan Charpy, sampel dipukul dengan palu ayun yang energinya dapat disesuaikan dengan bobot bob yang lebih tinggi atau lebih rendah. Dalam pengujian IZOD, sampel umumnya dijepit pada salah satu ujungnya, dipasang secara vertikal, dan dapat diberi lekukan atau (lebih jarang) tidak. Takiknya bisa menghadap palu atau dibalik. Meskipun pengukurannya, pada prinsipnya, sedikit berbeda, konsistensi dalam setiap siklus pengujian sangatlah penting. Dalam pengujian Charpy, sampel menjembatani celah horizontal antara dua penyangga yang menjadi sandarannya. Palu berayun di antara penyangga ini dan lebih berat untuk material berkekuatan lebih tinggi.

Apa Perbedaan Antara Kekuatan Benturan dan Kekuatan Tarik?

Kekuatan benturan mendefinisikan kemampuan suatu komponen untuk menahan distorsi dan patah ketika terkena benturan secara lateral dan salah satu atau kedua ujungnya ditopang. Pengujian tarik menerapkan beban memanjang pada salah satu ujung sampel, sementara ujung lainnya ditahan kuat dalam collet 2D. Kapasitas tarik adalah ukuran yang lebih jelas dengan keluaran terukur yang lebih baik, yang berarti kekuatan tarik yang sederhana dan dapat dihitung untuk komponen.

Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat panduan lengkap kami tentang Kekuatan Tarik.

Ringkasan

Artikel ini menyajikan kekuatan benturan, menjelaskan apa itu kekuatan tumbukan, dan membahas apa artinya dalam bidang manufaktur. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang kekuatan benturan, hubungi perwakilan Xometry.

Xometry menyediakan berbagai kemampuan manufaktur, termasuk pencetakan 3D dan layanan bernilai tambah lainnya untuk semua kebutuhan pembuatan prototipe dan produksi Anda. Kunjungi situs web kami untuk mempelajari lebih lanjut atau meminta penawaran gratis tanpa kewajiban.

Penafian

Konten yang muncul di halaman web ini hanya untuk tujuan informasi. Xometry tidak membuat pernyataan atau jaminan apa pun, baik tersurat maupun tersirat, mengenai keakuratan, kelengkapan, atau validitas informasi. Parameter kinerja apa pun, toleransi geometrik, fitur desain spesifik, kualitas dan jenis bahan, atau proses tidak boleh dianggap mewakili apa yang akan dikirimkan oleh pemasok atau produsen pihak ketiga melalui jaringan Xometry. Pembeli yang mencari penawaran suku cadang bertanggung jawab untuk menentukan persyaratan khusus untuk suku cadang tersebut. Silakan lihat syarat dan ketentuan kami untuk informasi lebih lanjut.

Dekan McClements

Dean McClements adalah lulusan B.Eng Honors di bidang Teknik Mesin dengan pengalaman lebih dari dua dekade di industri manufaktur. Perjalanan profesionalnya mencakup peran penting di perusahaan terkemuka seperti Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace, dan Hyster-Yale, tempat ia mengembangkan pemahaman mendalam tentang proses teknik dan inovasi.

Baca lebih banyak artikel oleh Dean McClements