Laju perambatan retak fatik Wheel Hub Al 2014-T61

HESTIAWAN, Hendri, Ir. Jamasri, PhD

2004 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh adanya retak dan variasi perbandingan beban terhadap laju perambatan retak fatik pada wheel hub Al 2014-T61. Spesimen yang digunakan dalam penelitian ini adalah wheel hub bekas yang terbuat dari aluminium paduan 2014-T61 dengan komposisi kimianya terdiri dari 93% Al - 4,3% Cu dan unsur lainnya, seperti Mg, Si dan Mn. Spesimen diberi penuaan buatan untuk mengembalikan sifat asal dari Al 2014-T61 agar kekuatan fisis dan mekanisnya memiliki kemiripan dengan kondisi bahan sebelum digunakan. Penuaan buatan yang dilakukan pada penelitian ini meliputi perlakuan pelarutan pada temperatur 500oC dengan waktu tahan 1 jam, kemudian dilanjutkan dengan proses pencelupan menggunakan media air sesuai dengan temperatur kamar dan proses penuaan buatan pada temperatur 150oC, 175oC, dan 200oC dengan waktu tahan berturut-turut 24 jam, 10 jam dan 1 jam. Uji laju perambatan retak fatik dilakukan dengan fluktuasi beban konstan pada perbandingan beban (R) yang bervariasi yaitu : 0,1 ; 0,2 dan 0,3. Hasil uji tarik menunjukkan bahwa spesimen yang diberi penuaan buatan pada temperatur 175oC memiliki tegangan tarik (σu = 483 MPa) mendekati standar (σu = 480 MPa). Hasil uji kekerasan menunjukkan bahwa spesimen yang diberi penuaan buatan pada temperatur 175oC memiliki harga kekerasan tertinggi (VHN = 156 kg/mm2) di atas harga kekerasan spesimen mula-mula (VHN = 134 kg/mm2). Hasil pengamatan struktur mikro terlihat bahwa struktur CuAl2 pada semua spesimen tersebar secara merata, dimana spesimen yang diberi penuaan buatan memiliki ukuran struktur yang lebih kecil. Uji laju perambatan retak fatik menunjukkan bahwa spesimen yang diberi penuaan buatan memiliki jumlah siklus yang lebih banyak dibandingkan spesimen mula-mula pada semua perbandingan beban. Hal ini menunjukkan bahwa spesimen yang diberi penuaan buatan memiliki ketahanan retak yang lebih tinggi terhadap laju perambatan retak fatik dibandingkan spesimen mula-mula.

This research aims to know the influence of existence of crack and variation of stress ratio on fatigue crack growth rate at wheel hub of Al 2014-T61. Specimen used in this research was wheel hub made from aluminum alloy 2014-T61, which had been used with its chemical composition of 93% Al - 4,3% Cu and other elements, such as Mg, Si, and Mn. Specimens were given artificial aging to achieve the original properties of Al 2014-T61, so their physical and mechanical properties similar to the original material. Artificial aging done at this research included the solution treatment at temperature 500oC for 1 hour, then followed by the quenching process using the water to room temperature and artificial aging at temperature 150oC, 175oC, and 200oC for 24 hours, 10 hours, and 1 hour respectively. Fatigue crack growth rate test was done under the constant stress fluctuation at various stress ratio (R) namely 0.1; 0.2 and 0.3. Result of tensile test indicates that the artificially aged specimen at temperature 175oC has ultimate stress (σu = 483 MPa), which is close to the standard (σu = 480 MPa). Result of hardness test indicates that the artificially aged specimen at temperature 175oC has highest hardness number (VHN = 156 kg/mm2) the above raw specimen hardness (VHN = 134 kg/mm2). Result of the microscopically examination shows that CuAl2 precipitates in all of specimen were uniformly distributed within grains. In addition, the aging process causes the precipitates smaller for all specimens. Fatigue crack growth rate test indicates that the artificially aged specimen has more cycles compared to the raw specimen at all of stress ratio. It can be conclude that the artificially aged specimen has higher resistance to fatigue crack growth rate compared to that of raw specimen.

Kata Kunci : wheel hub, laju perambatan retak fatik, penuaan buatan, perbandingan beban, wheel hub, fatigue crack growth rate, artificial aging, stress ratio