12/14/2009

1

Residual StressResidual Stress

Pendahuluan Pendahuluan

�� TeganganTegangan sisasisa didefinisikandidefinisikan sebagaisebagaitegangantegangan yangyang terkunciterkunci didi dalamdalam suatusuatumaterialmaterial dimanadimana gayagaya eksternaleksternal dandantemperaturetemperature gradiengradien sedangsedang tidaktidakbekerjabekerja padapada materialmaterial tersebuttersebut..

�� TeganganTegangan sisasisa padapada materialmaterial sulitsulit untukuntukdiamatidiamati dandan dihitungdihitung besarannyabesarannya..

�� TeganganTegangan sisasisa padapada materialmaterial biasanyabiasanyatimbultimbul akibatakibat daridari prosesproses manufakturmanufaktursepertiseperti treatmenttreatment casecase hardening,hardening, shotshotpeening,peening, rolling,rolling, grinding,grinding, welding,welding, dandanprosesproses permesinanpermesinan lainnyalainnya..

PendahuluanPendahuluan

�� Beberapa hal yang harus diperhatikan mengenai residual Beberapa hal yang harus diperhatikan mengenai residual stress :stress :

1)1) Residual stress merupakan system yang seimbangResidual stress merupakan system yang seimbang. .

2)2) Residual stress merupakan system 3 dimensiResidual stress merupakan system 3 dimensi. .

3)3) Residual stress dapat dijabarkan dalam bentuk Residual stress dapat dijabarkan dalam bentuk tegangan tarik (tensile) dan tegangan tekan tegangan tarik (tensile) dan tegangan tekan (compress)(compress). .

4)4) Besaran residual stress dapat dibagi dalam 3 skala Besaran residual stress dapat dibagi dalam 3 skala yaitu : skala makro (marcoscale), skala mikro yaitu : skala makro (marcoscale), skala mikro (mikroscale), dan skala kisi (lattice)(mikroscale), dan skala kisi (lattice)..

5)5) Residual stress dipengaruhi pula adanya atom Residual stress dipengaruhi pula adanya atom asing yang masuk dalam struktur kisi materialasing yang masuk dalam struktur kisi material. .

6)6) Residual stress dapat terbentuk pada proses Residual stress dapat terbentuk pada proses manufaktur karena pengaruh suhu (thermal), manufaktur karena pengaruh suhu (thermal), metallurgical, permesinan (mechanical), dan kimia metallurgical, permesinan (mechanical), dan kimia (chemical)(chemical). .

Faktor Penyebab Residual StressFaktor Penyebab Residual Stress

�� Suhu (thermal)Suhu (thermal)

�� MetallurgicalMetallurgical

�� Permesinan (mechanical)Permesinan (mechanical)

12/14/2009

2

Thermal Residual StressesThermal Residual Stresses

Dua hal yang harus diperhatikanDua hal yang harus diperhatikandalam pembentukan residual stress :dalam pembentukan residual stress :

�� Panas (heat)Panas (heat)..

�� Pengendalian material (restrain)Pengendalian material (restrain)dalam proses pemanasan dan dalam proses pemanasan dan pendinginan.pendinginan.

Thermal Residual StressesThermal Residual Stresses

Prinsip dasar Prinsip dasar yang harus diingat yang harus diingat dalam thermal residual stress ialah : dalam thermal residual stress ialah :

“ Bagian material yang terakhir “ Bagian material yang terakhir

mengalami pendinginan, mengalami mengalami pendinginan, mengalami residual tension didalamnya.”residual tension didalamnya.”

Thermal Residual StressesThermal Residual Stresses

1. Pemanasan plat mengakibatkan

pemuaian ke segala arah. Tidak

terjadi residual stres karena

hanya terdapat faktor panas

tanpa adanya restrain

(pembatasan).

2. Pemuaian terhambat karena

adanya pembatas. Ketika

pendinginan, logam mengkerut

dan jatuh dari pembatas (tidak

terjadi residual stress)

3. Residual stress muncul akibat

perancangan batangan logam

yang bersatu dengan pembatas.

Metallurgical Residual StressesMetallurgical Residual Stresses

Biasa dijumpai pada treatment Biasa dijumpai pada treatment pengerasan material. (pembentukan pengerasan material. (pembentukan martensite).martensite).

Keseimbangan tegangan sisa pada proses Keseimbangan tegangan sisa pada proses pengerasan :pengerasan :

�� Perubahan thermal menyebabkan tensile Perubahan thermal menyebabkan tensile residual stress (penyusutan baja akibat residual stress (penyusutan baja akibat kontraksi thermal)kontraksi thermal)

�� Perubahan metalurgi menyebabkan Perubahan metalurgi menyebabkan compressive residual stress (ekspansi compressive residual stress (ekspansi logam akibat pembentukan martensite)logam akibat pembentukan martensite)

12/14/2009

3

Metallurgical Residual StressesMetallurgical Residual Stresses

�� Prinsip dasarPrinsip dasar : bagian logam yang : bagian logam yang terakhir mengalami pengerasan terakhir mengalami pengerasan mengalami residual compression mengalami residual compression (tegangan tekan). (tegangan tekan).

�� Ekspansi volume menyebabkan Ekspansi volume menyebabkan compressive residual stress ketika compressive residual stress ketika area tersebut mengalami area tersebut mengalami pembatasan (restraint).pembatasan (restraint).

Metallurgical Residual StressesMetallurgical Residual Stresses

Mechanical Residual StressesMechanical Residual Stresses

�� Prinsip dasar Prinsip dasar yang perlu diingat yang perlu diingat dalam mechanical residual stress dalam mechanical residual stress ialah :ialah :

“Tensile stress yang terjadi selama “Tensile stress yang terjadi selama pembebanan menghasilkan compress pembebanan menghasilkan compress

residual stress ketika pembebanan residual stress ketika pembebanan

dihilangkan. Demikian pula dihilangkan. Demikian pula sebaliknya.”sebaliknya.”

Mechanical Residual StressesMechanical Residual Stresses

�� Contoh Mechanical Residual Stresses Contoh Mechanical Residual Stresses pada mekanisme beban torsi.pada mekanisme beban torsi.

12/14/2009

4

Aplikasi Aplikasi

�� ContohContoh kasuskasus berupaberupa adanyaadanya crack crack yang yang munculmuncul padapada panel boiler panel boiler akibatakibatresidual stress residual stress daridari pengelasanpengelasan..

�� Boiler Boiler dilakukandilakukan coating coating untukuntukmelindungimelindungi daridari korosikorosi dandan erosierosi..

�� Boiler Boiler berbahanberbahan CrCr--Mo steel. Mo steel.

AplikasiAplikasi

�� Masalah muncul : lasan berada pada Masalah muncul : lasan berada pada panel yang mengalami proses panel yang mengalami proses pemanasanpemanasan--pendinginan.pendinginan.

�� Koefisien panas yang berbeda antara Koefisien panas yang berbeda antara weld metal dan base metal.weld metal dan base metal.

�� Timbulkan thermal residual stress Timbulkan thermal residual stress yang memicu thermal fatigue yang memicu thermal fatigue cracking.cracking.

Aplikasi Aplikasi

Hasil riset John DuPont & Arnold Marder

KesimpulanKesimpulan

�� Tegangan sisa merupakan suatu stress Tegangan sisa merupakan suatu stress yang terkunci dalam struktur materialyang yang terkunci dalam struktur materialyang dapat menyebabkan terjadinya distorsi dapat menyebabkan terjadinya distorsi dan kegagalan pada material. Tegangan dan kegagalan pada material. Tegangan sisa ada juga yang menguntungkan sisa ada juga yang menguntungkan seperti dalam precipitation hardening.seperti dalam precipitation hardening.

�� Tegangan sisa banyak terjadi akibat Tegangan sisa banyak terjadi akibat proses manufaktur. Beberapa faktor dasar proses manufaktur. Beberapa faktor dasar penyebab residual stress berupa : thermal penyebab residual stress berupa : thermal (temperatur), proses metalurgi (temperatur), proses metalurgi (metallurgical), proses mekanik (metallurgical), proses mekanik (mechanic).(mechanic).