Apa itu Kelelahan pada Baja yang Dilas?

Kelelahan menyebabkan lebih dari 90 persen kegagalan pada komponen teknik dengan bagian baja yang dilas. Kelelahan pada peralatan stasioner merupakan masalah besar, namun sangat penting pada peralatan bergerak, yang mengalami beban tak terduga, membuatnya rentan terhadap kegagalan kelelahan.

Apa itu Kelelahan?

Kelelahan pada baja yang dilas terjadi saat Anda melepas dan menerapkan kembali beban yang tidak cukup besar berulang kali pada satu aplikasi. Ketika beban melebihi ambang batas tertentu, itu menciptakan retakan mikroskopis pada baja, yang secara bertahap mencapai ukuran kritis dan menyebar secara tak terduga, menyebabkan kegagalan struktural. Beberapa faktor seperti kurangnya peleburan, bentuk, dan kurangnya penetrasi mempengaruhi umur lelah suatu struktur. Pada baja yang dilas, cacat desain memberikan tempat yang ideal untuk pembentukan retakan. Secara keseluruhan, kegagalan kelelahan terjadi dengan cepat, dengan fase inisiasi yang tidak ada.

Apa itu Kehidupan Lelah?

Istilah umur kelelahan dalam teknik mengacu pada jumlah siklus tegangan yang dapat dipertahankan oleh baja yang dilas sebelum terjadi kegagalan struktural. Saat berurusan dengan baja, para insinyur selalu bekerja dengan nilai teoretis untuk besarnya tegangan, di bawah nilai tersebut baja akan bekerja secara optimal terlepas dari jumlah siklus tegangan.

Insinyur yang menguji umur lelah baja yang dilas berfokus pada deformasi, cacat internal, teknik pengelasan, dan konsentrasi tegangan pada ujung las.

Dalam mengidentifikasi kegagalan pada struktur dan peralatan baja yang dilas, ada dua jenis kegagalan yang umum:

1. Kegagalan Statis – Kegagalan statis dimulai dengan deformasi plastis yang jelas yang dapat Anda deteksi dan perbaiki dengan tepat. Kegagalan statis jarang menyebabkan kecelakaan mendadak dan bencana.
2. Kegagalan fatik – Kegagalan fatik sering dimulai dengan retakan mikroskopis yang secara bertahap bertambah besar, mengurangi efektivitas pengangkutan beban di suatu area. Kegagalan untuk mendeteksi retakan lebih awal sering kali menyebabkan kegagalan struktur dan peralatan yang tiba-tiba menjadi bencana besar.

Kelelahan pada Baja yang Dilas

Selama beberapa dekade terakhir, para insinyur telah menghabiskan banyak waktu untuk meneliti kegagalan fatik pada baja yang dilas, sambil menginvestasikan waktu dan energi untuk mengembangkan sistem yang memungkinkan mereka memprediksi masa pakai dan mengurangi jumlah kegagalan struktural.

Karena sifat bencana dari kegagalan terkait kelelahan, ada berbagai teknik non-destruktif yang digunakan insinyur untuk memeriksa dan menguji jejak kelelahan, misalnya, inspeksi visual dan pencitraan ultrasonik. Namun, pencapaian besar untuk membantu mencegah bencana terkait kelelahan berfokus pada teknik pengelasan yang mengatasi masalah kelelahan dalam desain dan pembuatan las.

Teknik Peningkatan Pengelasan

Pengelasan secara inheren mengurangi umur kelelahan bagian dan struktur baja, menghadirkan tantangan desain yang berkelanjutan. Ada berbagai teknik yang digunakan perancang dan insinyur untuk meningkatkan umur kelelahan dan kekuatan baja yang dilas, dan selanjutnya, mengurangi kegagalan struktural terkait kelelahan. Mereka termasuk:

Teknik Gerinda Ujung Las

Penggiling duri menggunakan penggiling pneumatik berkecepatan tinggi yang bergerak dengan kecepatan hingga 40.000 rpm. Gerinda duri menghilangkan cacat permukaan dan memadukan logam las dengan pelat dasar, yang memberikan bentuk las yang mengurangi konsentrasi tegangan lokal. Proses ini berfokus pada menghilangkan cacat dan potongan dari jari kaki yang dilas.

Penggiling cakram memodifikasi bentuk las dengan menghilangkan inklusi dan potongan slug. Dibandingkan dengan burr grinder, ini lebih cepat sehingga lebih hemat biaya tetapi juga meninggalkan bekas gerinda, yang berfungsi sebagai tempat awal retakan lelah. Penggilingan cakram mengurangi risiko insiden kelelahan sebesar 20 hingga 50 persen, yang relatif lebih rendah daripada menggunakan penggilingan duri.

Teknik Peleburan Ulang Kaki Las

Teknik peleburan ulang kaki las melelehkan daerah las menjadi kedalaman yang dangkal, yang secara substansial meningkatkan kekuatan kelelahan sambungan las. Proses peleburan kembali menggunakan alat las Plasma atau Tungsten Inert Gas (TIG). Kelemahan utama teknik ini adalah tidak adanya kriteria pemeriksaan untuk membantu Anda menilai apakah prosesnya memuaskan.

Metode Peening

Pengelasan dua bahan bersama-sama menciptakan tegangan sisa tarik dari kontraksi lasan setelah mendingin, yang melemahkan kekuatan kelelahan baja. Salah satu cara untuk meningkatkan kekuatan lelah adalah dengan memperkenalkan tegangan sisa tekan, yang memberikan hasil yang lebih baik.

Teknik penning memperkenalkan tegangan tekan; itu adalah proses kerja dingin yang berdampak pada permukaan dengan alat atau bola logam kecil yang menciptakan deformasi plastik. Pada akhirnya, proses penning meningkatkan kekuatan lelah sehingga memungkinkan kekuatan baja yang lebih tinggi.

Metode Pereda Stres

Berbeda dengan metode peening, metode stress relief bekerja untuk mengurangi tegangan sisa tarik yang ditimbulkan oleh kontraksi. Teknik penghilang stres berfokus pada menyempurnakan prosedur pengelasan dan mengontrol suhu yang mendistorsi pengelasan.

Beberapa industri, pabrikan, dan perkakas menggunakan baja yang dilas untuk bagian-bagiannya. Memahami faktor internal yang berkontribusi terhadap kegagalan peralatan sangat penting untuk proses desain. Desainer yang bekerja dengan baja las dapat membuat mesin yang mengatasi masalah kelelahan sejak awal. Jika Anda memiliki kebutuhan fabrikasi atau pengelasan, hubungi Swanton Welding. Teknologi inovatif dan tukang las ahli kami akan memberi Anda produk hebat setiap saat.