PENGUJIAN IMPAK DAN FENOMENA PERPATAHAN

1. Sejarah Pengujian Impak

Sejarah pengujian impak terjadi pada masa Perang Dunia ke 2, karena ketika itu banyak terjadi fenomena patah getas yang terjadi pada daerah lasan kapal-kapal perang dan tanker-tanker. Diantara fenomena patahan tersebut ada yang patah sebagian dan ada yang benar-benar patah terbeah menjadi 2 bagian, fenomena patahan ini terjadi terutama pada saat musim dingin-ketika diaut bebas ataupun ketika kapal sedang berabuh. Dan contoh yang sangat terkenal tentang fenomena patahan getas adalah tragedi Kapal TITANIC yang melintasi samudera Atlantik.

Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi.

2. Jenis-jenis metode uji impak

Secara umum metode pengujian impak terdiri dari 2 jenis yaitu:

• Metode Charpy

• Metode Izod

Metode Charpy: Pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi spesimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal/ mendatar, dan arah pembebanan berlawanan dengan arah takikan.

Gbr1. Ilustrasi skematik pembebanan impak pada benda uji Charpy dan Izod

Metode Izod: Pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi spesimen uji pada tumpuan dengan posisi , dan arah pembebanan serah dengan arah takikan.

Gbr 2. Ilustrasi skematis pengujian impak.

3. Perpatahan Impak

Secara umum sebagaimana analisis perpatahan pada benda hasil uji tarik maka perpatahan impak digolongkan menjadi 3 jenis, yaitu:

1. Perpatahan berserat (fibrous fracture), yang melibatkan mekanisme pergeseran bidangbidang kristal di dalam bahan (logam) yang ulet (ductile). Ditandai dengan permukaan patahan berserat yang berbentuk dimpel yang menyerap cahaya dan berpenampilan buram.
2. Perpatahan granular/kristalin, yang dihasilkan oleh mekanisme pembelahan (cleavage) pada butir-butir dari bahan (logam) yang rapuh (brittle). Ditandai dengan permukaan patahan yang datar yang mampu memberikan daya pantul cahaya yang tinggi (mengkilat).
3. Perpatahan campuran (berserat dan granular). Merupakan kombinasi dua jenis perpatahan di atas.

Gbr 3. Ilustrasi permukaan patahan (fractografi) benda uji impak Charpy

Informasi lain yang dapat dihasilkan dari pengujian impak adalah temperatur transisi bahan. Temperatur transisi adalah temperatur yang menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang berbeda-beda. Pada pengujian dengan temperatur yang berbeda-beda maka akan terlihat bahwa pada temperatur tinggi material akan bersifat ulet (ductile) sedangkan pada temperatur rendah material akan bersifat rapuh atau getas (brittle). Fenomena ini berkaitan dengan vibrasi atom-atom bahan pada temperatur yang berbeda dimana pada temperatur kamar vibrasi itu berada dalam kondisi kesetimbangan dan selanjutnya akan menjadi tinggi bila temperatur dinaikkan (ingatlahbahwa energi panas merupakan suatu driving force terhadap pergerakan partikel atom bahan). Vibrasi atom inilah yang berperan sebagai suatu penghalang (obstacle) terhadap pergerakandislokasi pada saat terjadi deformasi kejut/impak dari luar. Dengan semakin tinggi vibrasi itumaka pergerakan dislokasi mejadi relatif sulit sehingga dibutuhkan energi yang lebih besaruntuk mematahkan benda uji. Sebaliknya pada temperatur di bawah nol derajat Celcius, vibrasi atom relatif sedikit sehingga pada saat bahan dideformasi pergerakan dislokasi menjadi lebih mudah dan benda uji menjadi lebih mudah dipatahkan dengan energi yang relatif lebih rendah.

Gbr 4. Efek temperatur terhadap ketangguhan impak beberapa material.

4. Patah Getas dan Patah Ulet

Secara umum perpatahan dapat digolongkan menjadi 2 golongan umum yaitu :

• Patah Ulet/ liat

Patah yang ditandai oleh deformasi plastis yang cukup besar, sebelum dan selama proses penjalaran retak.

• Patah Getas

Patah yang ditandai oleh adanya kecepatan penjalaran retak yang tinggi, tanpa terjadi deformasi kasar, dan    sedikit sekali terjadi deformasi mikro.

Terdapat 3 faktor dasar yang mendukung terjadinya patah dari benda ulet menjadi patah getas :

1. Keadaan tegangan 3 sumbu/ takikan.
2. Suhu yang rendah.
3. Laju regangan yang tinggi/ laju pembebanan yang cepat.

Jenis-jenis takikan/ notch yang terdapat pada pengujian impak