Dalam bahan padat, tegangan sisa adalah tegangan yang tersisa di dalamnya setelah penyebab awal tegangan dihilangkan. Tegangan sisa dapat menjadi tidak berguna dan berguna dalam suatu material. yaitu, mungkin diinginkan atau tidak diinginkan. Tegangan sisa yang tidak disengaja dalam suatu material dapat menyebabkannya gagal sebelum waktunya, sementara itu dapat digunakan pada kaca yang dikeraskan untuk memungkinkan kaca ponsel yang besar, tipis, retak, dan gores.
Hari ini kita akan melihat definisi, aplikasi, jenis, penyebab, efek, diagram, kontrol, dan cara mengukur tegangan sisa.
Tegangan sisa adalah tegangan yang tetap ada dalam suatu material (umum dalam komponen yang dilas) bahkan tanpa adanya beban eksternal atau gradien panas. Tegangan sisa dapat mengakibatkan deformasi plastis yang signifikan, yang dapat menyebabkan distorsi atau pembengkokan material. Mereka dapat mempengaruhi kerentanan terhadap patah tulang dan kelelahan dalam beberapa kasus.
Tegangan sisa juga dikatakan sebagai tegangan terkunci di dalam benda logam, meskipun benda tersebut bebas dari gaya eksternal. Tegangan dapat mengakibatkan satu daerah logam dibatasi oleh daerah yang berdekatan dari kontraksi, perluasan, atau pelepasan regangan elastis. Karena tegangan sisa dapat berupa tarik atau tekan, tegangan tersebut dapat hidup berdampingan dalam suatu komponen.
Tegangan sisa terjadi ketika benda atau komponen mengalami tegangan melebihi batas elastisnya, yang mengakibatkan deformasi plastis. Deformasi plastis mungkin karena hal berikut:
Berikut ini adalah tiga penyebab tegangan sisa:
Variasi termal adalah ketika suatu benda didinginkan dari suhu, ini sering terjadi pada sambungan las karena penggunaan panas yang intens untuk penyambungan. Karena itu, ada perbedaan besar dalam laju pendinginan di seluruh tubuh yang menghasilkan variasi lokal di permukaan dan interior material. Tingkat kontraksi termal yang berbeda ini menciptakan tekanan yang tidak seragam di dalam suatu objek.
Selama pendinginan, permukaan mendingin pada tingkat yang lebih cepat, dan bahan yang dipanaskan dikompresi di bagian tengah. Sementara bagian tengah bahan membutuhkan waktu untuk mendingin, hal itu dibatasi oleh bahan luar yang lebih dingin. Hal ini menyebabkan bagian dalam mengalami tegangan tarik sisa dan bagian luar material akan mengalami tegangan tekan sisa.
Tegangan sisa yang terjadi akibat deformasi plastis disebabkan oleh proses mekanis. Ini terjadi ketika deformasi plastis tidak seragam melalui penampang material yang menjalani proses manufaktur, seperti pembengkokan, penarikan, ekstrusi, penggulungan, dll.
Selama proses deformasi, satu bagian material bersifat elastis dan bagian lainnya bersifat plastis. Jadi, ketika beban dihilangkan, material mencoba memulihkan bagian elastis dari deformasi. Namun, itu terhambat untuk pulih sepenuhnya karena bahan deformasi plastis yang berdekatan.
Transformasi fase adalah cara lain untuk menyebabkan tegangan sisa. Ini terjadi ketika suatu bahan mengalami transformasi fase, yaitu perbedaan volume antara fase yang baru terbentuk dan bahan di sekitarnya yang belum mengalami transformasi fase. Perbedaan volume ini menyebabkan terjadinya pemuaian atau penyusutan pada bahan, sehingga timbul tegangan sisa
Tegangan sisa bermanfaat dalam beberapa situasi, tergantung pada apakah tegangan itu tarik atau tekan. Tegangan sisa tarik dapat cukup besar untuk menyebabkan material terdistorsi atau retak. Juga, tegangan tarik diperlukan dalam retak lelah dan korosi tegangan. Ini karena tegangan sisa dijumlahkan secara aljabar dengan tegangan yang diterapkan. Tegangan tarik sisa permukaan yang dikombinasikan dengan tegangan tarik yang diterapkan dapat mengurangi keandalan material. Selain itu, tegangan tarik sisa terkadang cukup untuk menyebabkan keretakan korosi tegangan.
Umumnya, tegangan sisa tekan permukaan mengurangi efek tegangan tarik yang diterapkan. Faktanya, tegangan tekan permukaan berkontribusi pada peningkatan kekuatan kelelahan dan ketahanan retak korosi-tegangan.
Seperti yang dinyatakan sebelumnya, tegangan sisa bisa positif atau negatif, tergantung pada aplikasinya. Efek positif diperoleh ketika tegangan sisa diterapkan dalam desain beberapa aplikasi, yang dapat dicapai dengan laser peening. Peening laser memberikan tegangan sisa tekan ke permukaan material. Ini memperkuat permukaan yang rapuh atau memperkuat bagian yang tipis.
Umumnya, tegangan sisa juga dapat mengakibatkan efek negatif. Meskipun tegangan seringkali tidak terlihat oleh pabrikan, hanya jika tegangan tersebut menghasilkan distorsi yang signifikan. Integritas struktural dapat terpengaruh secara negatif, misalnya, struktur berdinding tebal yang dilas lebih rentan terhadap patah getas daripada struktur yang bebas tegangan.
Di bawah ini adalah berbagai jenis tegangan sisa:
Tegangan sisa tarik menurunkan kekuatan lelah dan mengakibatkan kegagalan kelelahan. Mereka biasanya merupakan efek samping dari produksi yang menghasilkan penggilingan agresif yang menyebabkan pertumbuhan retak. Mereka juga dapat memperkenalkan penyusutan, pemasangan, pembengkokan, atau torsi. Torsi selalu tetap pada komponen cor sebagai tegangan sisa yang dapat menyebabkan retak pada permukaan komponen. Selanjutnya, stress corrosion cracking adalah peristiwa yang terjadi dimana terdapat tegangan sisa tarik.
Tegangan sisa tekan meningkatkan kekuatan lelah dan ketahanan terhadap retak korosi tegangan. Mereka dapat dengan sengaja dibentuk oleh proses seperti shot peening, laser peening, burnishing plastisitas rendah, dan autofrettage. Strain material mengeras atau cold work material. Sebagian besar, pentingnya menginduksi tegangan sisa tekan adalah untuk menyeimbangkan efek merugikan dari tegangan tarik. Proses perlakuan panas yang dikenal sebagai stress-relief annealing juga digunakan untuk mengurangi tegangan tarik sisa.
Tegangan sisa juga dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis:
Jenis tegangan sisa ini dikenal sebagai tegangan sisa makro yang sering berkembang dalam butir. Hal ini sebagai akibat dari setiap perubahan keseimbangan tegangan sisa yang akan mengakibatkan perubahan dimensi makroskopik. Perlakuan atau proses yang menyebabkan distribusi regangan yang tidak homogen akan menghasilkan tegangan sisa tipe-1.
Tegangan sisa tipe-2 adalah tegangan sisa mikro yang dikembangkan dalam satu butir. Mereka dapat dari berbagai ukuran dalam biji-bijian yang berbeda. Transformasi martensit paling baik dalam menghasilkan tegangan sisa ini. Selama proses transformasi, transformasi austenit yang tidak lengkap diperoleh. Namun, volume martensit lebih besar dari austenit, sehingga menghasilkan tegangan sisa yang berbeda.
Tegangan sisa tipe-3 adalah tegangan sisa sub-mikro yang dikembangkan dalam beberapa jarak atom dari butir. Pembentukannya disebabkan oleh cacat kristal seperti kekosongan, dislokasi, dll.
Ada berbagai teknik yang dapat digunakan dalam mengukur tegangan sisa, yang secara luas dikategorikan menjadi Destruktif, Semi-destruktif, Non-destruktif. Mereka sering digunakan tergantung pada informasi yang diperlukan.
Mari pahami teknik pengukuran tegangan sisa ini!
Teknik pengukuran destruktif tegangan sisa dilakukan dengan cara menghancurkan benda atau material yang akan diukur. Mereka umumnya dilakukan untuk tujuan penelitian dan pengembangan. Dan ini adalah metode yang lebih murah untuk mengukur dan mendeteksi tegangan sisa jika dibandingkan dengan pengujian non-destruktif.
Pengujian destruktif dapat dilakukan dengan dua cara:
Metode kontur menentukan tegangan sisa dengan memotong objek menjadi dua dan mengukur ketinggian permukaannya dipetakan ke arah bidang bebas yang dibuat oleh potongan. Metode ini menentukan deformasi yang disebabkan oleh distribusi tegangan sisa dan digunakan untuk mengetahui besarnya tegangan sisa melalui model elemen hingga elastis dari benda uji. Hasilnya adalah peta tegangan sisa 2-D yang normal terhadap bidang pengukuran.
Metode slitting adalah teknik yang digunakan untuk mengukur ketebalan tegangan sisa normal pada bidang yang dipotong melalui suatu benda. Ini melibatkan pemotongan celah tipis dengan penambahan kedalaman melalui ketebalan benda kerja. Deformasi yang dihasilkan diukur dicapai dengan kedalaman celah. Dan tegangan sisa dihitung dengan posisi ketebalan tembus, yang ditentukan dengan memecahkan masalah invers menggunakan deformasi terukur.
Teknik pengukuran tegangan sisa semi-destruktif mirip dengan tipe destruktif. Ini karena mereka menggunakan prinsip pelepasan regangan untuk menentukan tegangan sisa. Tetapi hanya sejumlah kecil material yang dihilangkan daripada dihancurkan. Ini memungkinkan struktur untuk mempertahankan integritasnya dengan lebih baik.
Pengujian semi-destruktif juga dilakukan dengan dua cara:
Pengeboran dalam dicapai dengan mengebor lubang melalui ketebalan material, mengukur diameter lubang. Memotong slot melingkar di sekitar lubang untuk menghilangkan inti material dari sekitar lubang dan kemudian mengukur kembali diameter lubang. Tegangan sisa ditemukan di sini oleh perubahan geometris.
Teknik pemboran lubang tengah dilakukan dengan cara mengebor lubang kecil pada suatu benda. Jadi, ketika material yang mengandung tegangan sisa dihilangkan, material yang tersisa mencapai keadaan kesetimbangan baru. Dengan ini, deformasi di sekitar lubang dikaitkan. Pengukur regangan atau metode optik digunakan untuk mengukur deformasi di sekitar lubang selama analisis. Tegangan sisa asli dalam material dihitung dari deformasi yang diukur.
Non-destruktif adalah metode lain untuk mengukur dan menguji tegangan sisa dalam suatu material. Ini melibatkan pengukuran efek hubungan antara tegangan sisa dan perubahan materialnya dalam jarak kisi kristal.
Metode non-destruktif dapat dicapai dengan tiga cara:
Neutron digunakan untuk mengukur jarak kisi kristal dalam suatu material. Neutron yang ada di objek memiliki energi yang sebanding dengan neutron yang datang. Hal ini memungkinkan tegangan sisa ditentukan dari jarak kisi.
Sebuah sinkrotron digunakan untuk mempercepat radiasi elektromagnetik untuk memungkinkan ketebalan sebenarnya yang mengetahui jarak kisi material. Pendekatan serupa dengan difraksi neutron digunakan untuk menghitung tegangan sisa.
Pengukuran tegangan sisa permukaan dicapai dengan metode ini karena sinar-x hanya menembus permukaan objek beberapa ratus mikron.
Mengontrol tegangan sisa adalah umum pada material karena akan bermanfaat untuk membutuhkan semacam tegangan pada aplikasi. Material terkena kondisi retak lelah atau korosi tegangan atau jika tegangan sisa cukup besar untuk menyebabkan deformasi atau retak komponen.
Mengontrol tegangan sisa dapat dicapai dengan perawatan mekanis seperti shot peening, cold rolling ringan, dan peregangan. Kompresi dalam jumlah kecil digunakan untuk menginduksi tegangan sisa tekan pada permukaan komponen. Perlakuan panas penghilang stres, kontrol proses perlakuan panas, dan pemilihan paduan adalah metode lain untuk mengendalikan tegangan sisa.
Karena kekuatan luluh logam menurun dengan meningkatnya suhu, logam dapat dihilangkan tegangannya dengan pemanasan sampai suhu di mana kekuatan luluh logam sama atau kurang dari besarnya tegangan sisa. Jika ini terjadi, logam dapat mengalami deformasi plastis mikroskopis, yang akan melepaskan setidaknya sebagian dari tegangan sisa. Setelah penghilangan tegangan, tegangan sisa maksimum yang tertinggal pada benda akan sama dengan kekuatan luluh material pada suhu penghilang tegangan.
Tegangan sisa dapat dikurangi dengan menggunakan penurunan laju pendinginan untuk menurunkan variasi suhu, sehingga transformasi fasa dapat terjadi lebih seragam di seluruh penampang komponen. Nah, ini akan didasarkan pada perspektif pemrosesan komponen. Dalam hal ini, paduan dengan laju pendinginan yang lebih lambat dapat dipilih, sementara transformasi fase yang diinginkan akan tetap terjadi.
Tegangan sisa telah dilihat sebagai posisi atau negatif pada material. Mereka dapat terjadi dan mengurangi umur panjang material dan juga, mereka dapat dengan sengaja diterapkan pada suatu objek untuk mendapatkan beberapa tegangan sisa tertentu. Dalam artikel ini, kita telah melihat definisi, jenis, penyebab, efek, pengendalian, dan cara mengukur tegangan sisa.
Saya harap Anda menikmati bacaannya, jika demikian, silakan beri komentar di bagian favorit Anda di posting ini. Dan jangan lupa untuk berbagi dengan mahasiswa teknik lainnya. Terima kasih!
Proses manufaktur
Penandaan Kapasitor Tantalum:Kapasitor Tantalum adalah kapasitor elektrolitik dan komponen PCB yang andal. Kapasitor ini memiliki jenis yang berbeda. Penandaan kapasitor tantalum diperlukan untuk memudahkan identifikasi berbagai kapasitor. Namun, berbagai tanda mewakili berbagai parameter kapasitor
Setiap organisasi dilengkapi dengan banyak aset dan semua organisasi bergantung pada beberapa jenis pemeliharaan. Organisasi yang bergerak di bidang produksi dan manufaktur seperti minyak &gas, elektronik, dan farmasi sangat bergantung pada pemeliharaan. Sebuah unit manufaktur menggunakan pemelihara
Pegas adalah komponen mekanis yang secara elastis menyerap beban yang diberikan. Dengan elastis, yang kami maksud adalah pegas ini akan kembali ke posisi semula setelah Anda melepaskan beban yang diterapkan. Ini membuatnya berguna dalam aplikasi yang membutuhkan penyimpanan energi atau kemampuan per
Baja struktural adalah bahan serbaguna yang dapat dibuat menjadi berbagai bentuk untuk mendukung kebutuhan yang berbeda. Insinyur dan pembangun mengandalkan baja tahan karat struktural untuk menopang bangunan mereka serta penggunaan lainnya. Penting untuk memahami bentuk standar, serta kemampuan unt
