Efek Tegangan vs. Gaya Kompresi pada Logam

Kekuatan suatu logam memegang peranan penting dalam merancang produk atau arsitektur struktural. Ada elemen yang berbeda untuk kekuatan logam, termasuk kekuatan tarik, kekuatan luluh, kekerasan, dan kepadatan. Ketegangan vs. gaya tekan dapat berpengaruh pada jumlah tegangan atau tekanan yang dapat ditangani logam sebelum gagal, oleh karena itu penting untuk menentukan kekuatan material mana yang akan bekerja paling baik tergantung pada aplikasi yang diperlukan.

Ketegangan vs. Gaya Kompresi:Panduan Singkat

Di bawah ini, kami menjelaskan secara singkat gaya tarik dan tekan pada logam, menguraikan cara kerja masing-masing dan pengaruhnya terhadap berbagai logam.

Gaya Tarik pada Logam

Setiap kali logam membentang, itu berada di bawah gaya tarik. Secara matematis, tegangan tarik sama dengan gaya/luas. Tegangan maksimum yang dapat ditangani logam menunjukkan kekuatan tariknya.

Kekuatan tarik dapat dibagi lagi menjadi dua bagian:

• Kekuatan Hasil: Ketika logam mengalami beban tarik eksternal, ia akan mengalami deformasi elastis dan plastis. Kekuatan luluh menunjukkan gaya tarik di mana logam dapat memperoleh kembali bentuk aslinya setelah gaya dihilangkan.
• Kekuatan Tarik Ultimate: Di luar titik luluh, logam akan terus menunjukkan deformasi plastis sampai titik sebelum necking terjadi. Batas ini dikenal sebagai kekuatan tarik ultimit. Singkatnya, ini mewakili tegangan maksimum yang dapat ditangani logam tanpa pecah menjadi dua bagian.

Gaya Tekan pada Logam

Gaya tekan mewakili kompresi atau tekanan maksimum yang dapat ditangani logam tanpa putus. Ada pengurangan panjang dibandingkan dengan ukuran aslinya.

Ada enam jenis mode kegagalan tekan yang berbeda:

1. Tekuk: Perubahan bentuk menyamping yang tiba-tiba di bawah beban aksial
2. Geser: Kegagalan geser sepanjang arah gaya yang diterapkan
3. Laras ganda: Pembentukan dua barel selama kompresi benda prismatik tinggi tanpa zona eksternal
4. Berlaras: Pembentukan permukaan cembung di bagian luar silinder
5. Kompresi homogen: Tidak ada gesekan pada permukaan kontak
6. Ketidakstabilan kompresi: Kegagalan karena kerja pelunakan logam

Tes yang diterima secara luas untuk menentukan kekuatan tekan adalah uji kekerasan Mohs.

Logam Berbeda Di Bawah Ketegangan vs. Gaya Kompresi

Nilai maksimum kuat tekan dan kuat tarik bervariasi antar logam. Beberapa logam menunjukkan kekuatan tarik yang luar biasa di bawah tegangan, sedangkan beberapa logam baik dalam menangani gaya tekan maksimum. Jadi, membandingkan dua logam di bawah tekanan vs gaya kompresi membutuhkan pengakuan penerapan logam di tempat pertama; baru kemudian menjadi mudah untuk membandingkannya dengan logam lain.

Bagan di bawah ini membandingkan kekuatan, kekerasan, dan kepadatan berbagai logam:

Baja memiliki kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang lebih tinggi daripada aluminium; Namun, aluminium ringan dan menawarkan ketahanan yang lebih baik terhadap korosi daripada baja. Oleh karena itu, penting untuk mempelajari parameter saat mempertimbangkan persyaratan aplikasi.

Juga, logam dapat memiliki kekuatan tarik tinggi namun kuat tekan rendah dan sebaliknya. Misalnya, kuat tekan besi tuang lebih besar daripada kuat tariknya, tetapi untuk baja ringan justru sebaliknya.

Bahan rapuh, seperti besi tuang, mengandung banyak rongga. Di bawah kekuatan tarik, rongga ini bertindak sebagai takik, menghasilkan perambatan retak yang tinggi melalui material. Namun di bawah gaya tekan, rongga ini menutup, meniadakan kemungkinan perambatan retak.

Di sisi lain, pada bahan ulet, retakan yang terbentuk di bawah beban ditutup dengan mudah tanpa merambat melalui bahan. Akibatnya, ini sama-sama kuat dalam ketegangan dan kompresi; namun, mereka cenderung gagal di bawah tegangan geser.

Pentingnya Memahami Kekuatan Material

Kekuatan kompresi dan tarik adalah sifat yang sangat penting dari logam dalam hal desain teknik. Dalam setiap desain teknik, tujuan utamanya adalah menjaga deformasi plastis sekecil mungkin. Dalam hal ini, modulus Young (dilambangkan sebagai E) dapat dianggap sebagai parameter kunci dalam proses seleksi.

Modulus Young adalah cara lain untuk menghitung derajat deformasi material di bawah tegangan memanjang atau kompresi. Ini didefinisikan sebagai rasio antara tegangan longitudinal dan regangan. Semakin tinggi modulus Young, semakin kaku material, dan semakin kecil deformasi elastis untuk beban yang diberikan.

Sekarang, misalnya, jika kita membangun rumah dari logam dengan modulus Young yang rendah, itu akan banyak membelok di bawah beban tekan; logam yang lebih kaku akan memberikan respons yang lebih diinginkan.

Tiang lompat modern adalah contoh yang bagus untuk ini. Untuk memaksimalkan kinerja seorang atlet, tiang lompat harus terbuat dari bahan ringan tetapi juga harus menyimpan regangan elastis saat tiang ditekuk. Dengan demikian, tiang-tiang ini dibuat dari fiberglass (E =15 GPa) atau campuran fiberglass dan serat karbon (E =500 GPa).

Modulus Young untuk beberapa logam yang paling umum digunakan ditunjukkan di bawah ini:

Beli Logam Untuk Aplikasi Apapun

Selama lebih dari dua dekade, Industrial Metal Service telah menawarkan logam baru yang bersumber dari pabrik dan sisa logam yang diverifikasi kepada pemilik dan perakit toko logam kecil di San Francisco Bay Area dan sekitarnya. Persediaan kami yang luas meliputi aluminium, titanium, tembaga, kuningan, dan logam khusus seperti Inconel dan Hastelloy. Bagi yang lokal, manfaatkan jasa pengiriman kami. Kami juga dapat mengirimkan secara nasional untuk mereka yang tidak mendapatkan keuntungan dari pemasok logam lokal!