Tegangan sisa adalah fenomena umum pada material, yang terjadi di dalam material tanpa pengaruh gaya eksternal. Ini dapat dihasilkan selama berbagai proses manufaktur seperti pengecoran, penempaan, pengelasan, dan permesinan. Uji kekerasan Brinell adalah metode yang banyak digunakan untuk mengukur kekerasan material, memberikan informasi penting tentang sifat mekanik material. Sebagai pemasok Penguji Kekerasan Brinell, memahami pengaruh tegangan sisa pada hasil uji kekerasan Brinell sangat penting bagi kami dan pelanggan kami.
Memahami Stres Sisa
Tegangan sisa dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis utama: tegangan sisa makroskopis dan tegangan sisa mikroskopis. Tegangan sisa makroskopis bekerja dalam skala yang relatif besar di dalam material, sering kali disebabkan oleh deformasi plastis yang tidak merata selama produksi. Misalnya, dalam proses penempaan, lapisan luar benda kerja mungkin lebih cepat dingin daripada lapisan dalam, sehingga menghasilkan derajat penyusutan yang berbeda-beda sehingga menimbulkan tegangan sisa makroskopis.
Sebaliknya, tegangan sisa mikroskopis terjadi pada tingkat butir atau antara fase berbeda dalam material multifasa. Hal ini dapat disebabkan oleh ketidaksesuaian kisi antara struktur kristal yang berbeda atau adanya pengotor. Tegangan sisa ini dapat berdampak signifikan terhadap perilaku mekanis material, termasuk responsnya terhadap uji kekerasan Brinell.
Uji Kekerasan Brinell
Uji kekerasan Brinell melibatkan penekanan indentor berbentuk bola yang keras (biasanya terbuat dari tungsten karbida atau baja) ke permukaan material di bawah beban tertentu untuk jangka waktu tertentu. Setelah beban dilepas, diameter lekukan diukur. Angka kekerasan Brinell (BHN) kemudian dihitung dengan rumus:
[BHN=\frac{2F}{\pi D(D - \sqrt{D^{2}-d^{2}})}]
dimana (F) adalah beban yang diterapkan, (D) adalah diameter indentor, dan (d) adalah diameter lekukan.
Sebagai pemasok, kami menawarkan berbagai alat uji kekerasan Brinell, termasukMesin Uji Kekerasan Brinell,Penguji Kekerasan Brinell Beban Kecil, DanPenguji Kekerasan Brinell Otomatis. Penguji ini dirancang untuk memberikan pengukuran kekerasan yang akurat dan andal untuk berbagai jenis material dan aplikasi.
Pengaruh Residual Stress terhadap Hasil Uji Kekerasan Brinell
1. Stres Residu Kompresif
Ketika suatu material mempunyai tegangan sisa tekan pada permukaannya, material tersebut dapat menahan penetrasi indentor selama uji kekerasan Brinell. Tegangan sisa tekan secara efektif meningkatkan ketahanan material terhadap deformasi plastis. Akibatnya, diameter lekukan akan lebih kecil dibandingkan diameter material bebas tegangan pada kondisi pengujian yang sama. Menurut rumus kekerasan Brinell, diameter lekukan yang lebih kecil menyebabkan angka kekerasan Brinell yang lebih tinggi.
Misalnya, dalam kasus di mana komponen baja telah di-shot-peening untuk menimbulkan tegangan sisa tekan pada permukaannya, kekerasan Brinell yang diukur pada area yang di-peened akan lebih tinggi dibandingkan dengan area yang tidak di-peened. Peningkatan kekerasan ini dapat disalahartikan sebagai peningkatan nyata dalam kekerasan massal material jika keberadaan tegangan sisa tidak diperhitungkan.
2. Tegangan Residu Tarik
Tegangan sisa tarik mempunyai efek sebaliknya. Ini mendorong deformasi plastis selama uji kekerasan Brinell. Ketika indentor ditekan ke dalam material, tegangan tarik yang sudah ada sebelumnya digabungkan dengan tegangan yang dihasilkan oleh indentor, sehingga material lebih mudah mengalami deformasi plastis. Hal ini menyebabkan diameter lekukan lebih besar dan angka kekerasan Brinell lebih rendah.
Dalam struktur yang dilas, misalnya, tegangan sisa tarik mungkin terdapat di dekat zona las. Jika uji kekerasan Brinell dilakukan di area ini, kekerasan yang diukur mungkin lebih rendah dari kekerasan massal sebenarnya dari bahan dasar, sehingga memberikan kesan palsu bahwa bahan tersebut lebih lunak.
3. Distribusi Residu Stres yang Tidak Seragam
Dalam banyak situasi dunia nyata, distribusi tegangan sisa dalam suatu material tidak seragam. Ketidakseragaman ini dapat menyebabkan variasi yang signifikan pada hasil uji kekerasan Brinell di berbagai lokasi pada permukaan material.
Pertimbangkan bagian palsu dengan bentuk yang rumit. Distribusi tegangan sisa dapat bervariasi dari permukaan luar ke daerah dalam dan dari satu ujung bagian ke ujung lainnya. Saat melakukan beberapa uji kekerasan Brinell di lokasi berbeda, nilai kekerasan yang diukur dapat berfluktuasi secara luas. Fluktuasi ini tidak selalu disebabkan oleh variasi sifat curah material, melainkan karena distribusi tegangan sisa yang tidak seragam.
Implikasi terhadap Pengujian Material dan Pengendalian Mutu
Pengaruh tegangan sisa pada hasil uji kekerasan Brinell mempunyai implikasi penting untuk pengujian material dan pengendalian kualitas. Jika tegangan sisa tidak diperhitungkan, pengukuran kekerasan yang tidak akurat dapat menyebabkan penilaian sifat material yang salah. Hal ini dapat mengakibatkan kesalahan pemilihan material untuk aplikasi tertentu atau proses perlakuan panas yang tidak tepat.
Misalnya, dalam industri dirgantara, yang memerlukan material berpresisi tinggi dan andal, pengukuran kekerasan yang tidak akurat akibat tegangan sisa dapat membahayakan keselamatan dan kinerja komponen pesawat. Oleh karena itu, penting bagi pelanggan kami untuk mewaspadai potensi dampak tegangan sisa saat menggunakan alat uji kekerasan Brinell kami.
Mengurangi Pengaruh Residu Stres
Untuk mendapatkan hasil uji kekerasan Brinell yang lebih akurat, beberapa metode dapat digunakan untuk memitigasi pengaruh tegangan sisa. Salah satu pendekatannya adalah menghilangkan tegangan sisa melalui proses perlakuan panas seperti anil. Annealing memungkinkan material mencapai keadaan yang lebih stabil dengan mengurangi tingkat tegangan internal.
Metode lainnya adalah dengan melakukan beberapa pengujian di lokasi berbeda pada permukaan material dan kemudian menganalisis data secara statistik. Dengan melakukan rata-rata beberapa pengukuran, pengaruh variasi tegangan sisa lokal dapat diminimalkan. Selain itu, teknik pengujian non - destruktif seperti difraksi sinar X dapat digunakan untuk mengukur distribusi tegangan sisa sebelum melakukan uji kekerasan Brinell. Informasi ini kemudian dapat digunakan untuk mengoreksi pengukuran kekerasan.
Kesimpulan
Sebagai pemasok Penguji Kekerasan Brinell, kami memahami pentingnya menyediakan solusi pengukuran kekerasan yang akurat dan andal. Pengaruh tegangan sisa pada hasil uji kekerasan Brinell merupakan faktor kompleks namun signifikan yang perlu dipertimbangkan dalam pengujian material dan pengendalian kualitas. Tegangan sisa tekan dapat meningkatkan kekerasan yang diukur, sedangkan tegangan sisa tarik dapat menurunkannya, dan distribusi tegangan yang tidak seragam dapat menyebabkan fluktuasi pada hasil pengujian.
Dengan menyadari dampak ini, pelanggan kami dapat mengambil tindakan yang tepat untuk mengurangi pengaruh tegangan sisa dan mendapatkan pengukuran kekerasan yang lebih akurat. Kami mendorong pelanggan kami untuk menghubungi kami untuk informasi lebih lanjut tentang cara menggunakan kamiMesin Uji Kekerasan Brinell,Penguji Kekerasan Brinell Beban Kecil, DanPenguji Kekerasan Brinell Otomatissecara efektif dengan adanya tegangan sisa. Jika Anda memiliki pertanyaan atau tertarik membeli produk kami untuk kebutuhan pengujian material Anda, jangan ragu untuk menghubungi kami untuk diskusi dan negosiasi lebih lanjut.
Referensi
- ASTM E10 - 18, Metode Uji Standar Kekerasan Brinell Bahan Logam.
- Buku Panduan ASM Volume 8: Pengujian dan Evaluasi Mekanis.
- Macherauch, E. Analisis Tegangan Residu dengan Difraksi Sinar X. Springer, 1976.