Memahami Kelelahan pada Baja Las: Penyebab, Dampak, dan Pencegahan
Kelelahan menyebabkan lebih dari 90 persen kegagalan pada komponen teknik dengan bagian baja las. Kelelahan pada peralatan stasioner adalah kekhawatiran besar, namun, krusial dalam peralatan seluler, yang mengalami beban yang tidak dapat diramalkan, membuatnya rentan terhadap kegagalan kelelahan.
Apa Itu Kelelahan?
Kelelahan pada baja las terjadi saat Anda menghapus dan menerapkan kembali beban dengan magnitudo yang tidak cukup berulang kali pada satu aplikasi. Ketika beban melebihi ambang tertentu, itu menciptakan retakan mikroskopik pada baja, yang secara bertahap mencapai ukuran kritis dan menyebar secara tidak terduga, menyebabkan kegagalan struktural. Beberapa faktor seperti kurangnya persatuan, bentuk, dan kurangnya penetrasi mempengaruhi umur pakai kelelahan dari sebuah struktur. Pada baja las, kekurangan desain menyediakan tempat yang ideal untuk pembentukan retakan. Dalam kesemuanya, kegagalan kelelahan terjadi cepat, dengan fase iniciasi yang tidak ada.
Apa Itu Umur Pakai Kelelahan?
Istilah umur pakai kelelahan dalam teknik merujuk pada jumlah siklus stres yang dapat ditahan baja las sebelum kegagalan struktural terjadi. Saat berurusan dengan baja, insinyur selalu bekerja dengan nilai teoretis untuk magnitudo stres, di bawahnya baja akan beroperasi secara optimal tanpa peduli jumlah siklus stres.
Insinyur yang menguji umur pakai kelelahan baja las fokus pada deformasi, defect internal, teknik pengelasan, dan konsentrasi stres di ujung las.
Dalam mengidentifikasi kegagalan pada struktur dan peralatan baja las, ada dua jenis kegagalan yang umum:
- Kegagalan Statis – Kegagalan statis dimulai dengan deformasi plastik yang jelas yang dapat Anda dengan mudah deteksi dan perbaiki dengan tepat. Kegagalan statis jarang menyebabkan kecelakaan mendadak dan fatal.
- Kegagalan Kelelahan – Kegagalan kelelahan seringkali dimulai dengan retakan mikroskopik yang secara bertahap bertambah ukuran, mengurangi efektivitas penopang beban dari suatu area. Gagal mendeteksi retakan dini seringkali menyebabkan kegagalan struktural dan peralatan mendadak yang fatal.
Kelelahan pada Baja Las
Selama beberapa dekade terakhir, insinyur telah menghabiskan banyak waktu untuk meneliti kegagalan kelelahan pada baja las, sambil menginvestasikan waktu dan energi untuk mengembangkan sistem yang memungkinkan mereka untuk memprediksi masa pakai dan mengurangi jumlah kegagalan struktural.
Karena sifat fatal dari kegagalan terkait kelelahan, ada berbagai teknik non-destruktif yang digunakan insinyur untuk memeriksa dan menguji jejak kelelahan, misalnya, inspeksi visual dan citra ultrasonik di antaranya. Namun, pencapaian besar untuk membantu mencegah bencana terkait kelelahan berfokus pada teknik pengelasan yang menangani masalah kelelahan dalam desain dan pembuatan las.
Teknik Peningkatan Las
Pengelasan secara inherent mengurangi umur pakai kelelahan bagian dan struktur baja, menyajikan tantangan desain yang berkelanjutan. Ada berbagai teknik yang digunakan desainer dan insinyur untuk meningkatkan umur pakai kelelahan dan kekuatan baja las, dan kemudian, mengurangi kegagalan struktural terkait kelelahan. Mereka meliputi:
Teknik Penggerindaan Ujung Las
Seledri gergaji menggunakan gergaji pneumatik berkecepatan tinggi yang bergerak dengan kecepatan hingga 40.000 rpm. Gergaji burr menghilangkan defect permukaan dan mencampur logam las dengan pelat dasar, yang memberikan las bentuk yang mengurangi konsentrasi stres lokal. Proses ini berfokus pada menghilangkan defect dan undercut dari ujung las.
Gergaji cakram memodifikasi bentuk las dengan menghilangkan inklusi slag dan undercut. Dibandingkan dengan gergaji burr, ia lebih cepat sehingga lebih hemat biaya tetapi juga meninggalkan tanda gergaji, yang bertindak sebagai tempat iniciasi untuk retakan kelelahan. Gergaji cakram mengurangi risiko insiden kelelahan sebesar 20 hingga 50 persen, yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan penggunaan gergaji burr.
Teknik Pemelehan Ujung Las
Teknik pemelehan ujung las melelehkan wilayah las kedalam kedalaman dangkal, yang secara substansial meningkatkan kekuatan kelelahan las. Proses pemelehan menggunakan peralatan las Plasma atau Tungsten Inert Gas (TIG). Kekurangan utama dengan teknik ini adalah tidak ada kriteria inspeksi untuk membantu Anda menilai apakah prosesnya memuaskan.
Metode Peening
Pengelasan dua bahan bersama-sama menciptakan stres residual tarik dari kontraksi las setelah dingin, yang melemahkan kekuatan kelelahan baja. Satu cara untuk meningkatkan kekuatan kelelahan adalah untuk memperkenalkan stres residual tekan, yang memberikan hasil yang lebih baik.
Teknik penning memperkenalkan stres tekan; itu adalah proses kerja dingin yang mempengaruhi permukaan dengan alat atau bola logam kecil yang menciptakan deformasi plastik. Pada akhirnya, proses penning meningkatkan kekuatan kelelahan memungkinkan kekuatan baja yang lebih tinggi.
Metode Pelenyapan Stres
Tidak seperti metode penning, metode penyelesaian stres bekerja untuk mengurangi stres residual tarik yang dibuat oleh kontraksi. Teknik penyelesaian stres berfokus pada penyempurnaan prosedur pengelasan dan mengontrol suhu yang memformat las.
Beberapa industri, produsen, dan alat menggunakan baja las untuk bagian mereka. Memahami faktor internal yang berkontribusi pada kegagalan peralatan adalah krusial untuk proses desain. Desainer yang bekerja dengan baja las dapat membuat mesin yang menangani masalah kelelahan dari awal. Jika Anda memiliki kebutuhan pabrikasi atau pengelasan, hubungi Swanton Welding. Teknologi inovatif dan pengelap ahli kami akan memberikan produk yang bagus setiap kali.
