PENGUJIAN KEAUSAN

PENGUJIAN KEAUSAN

Keausan umumnya didefinisikan sebagai kehilangan material secara progresif atau pemindahan sejumlah material dari suatu permukaan sebagai suatu hasil pergerakan relatif antara permukaan tersebut dan permukaan lainnya. Keausan telah menjadi perhatian praktisi sejak lama, tetapi hingga beberapa saat lamanya masih belum mendapatkan penjelasan ilmiah yang besar sebagaimana halnya pada mekanisme kerusakan akibat pembebanan tarik, impak, puntir ataupun fatik. Hal ini disebabkan masih lebih mudah untuk mengganti komponen atau part suatu sistem dibandingkan melakukan disain komponen dengan ketahanan atau umur pakai (life) yang lama. Saat ini, prinsip penggantian dengan mudah seperti itu tidak dapat diberlakukan lebih lanjut karena pertimbangan biaya (cost).

            Pembahasan mekanisme keausan pada material berhubungan erat dengan gesekan (friction) dan pelumasan (lubrication). Telaah mengenai ketiga subyek ini dikenal dengan nama ilmu Tribologi. Keausan bukan merupakan sifat dasar material, melainkan respon material terhadap sistem luar (kontak permukaan). Material apapun dapat mengalami keausan disebabkan mekanisme yang beragam

Akibat dari keausan pada suatu produk :

ü  Rendahnya operating efficiency

ü  Meningkatnya power losses

ü  Meningkatnya oil consumption

ü  Meningkatnya component replacement rates

        I.            Dasar Teori

Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode dan teknik, yang semuanya bertujuan untuk mensimulasikan kondisi keausan aktual. Salah satunya adalah dengan metode Ogoshi dimana benda uji memperoleh beban gesek dari cincin yang berputar (Revolving disc). Pembebanan gesek ini akan menghasilkan kontak antar permukaan yang berulang-ulang yang pada akhirnya akan mengambil sebagian material pada permukaan benda uji. Besarnya jejak permukaan dari material tergesek itulah yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan maka semakin tinggi volume material yang terlepas dari benda uji.

Skema pengujian keausan dengan metode Ogoshi ialah sebagai berikut :

Gambar 1 Pengujian keausan dengan metode Ogoshi

B: tebal revolving disc (mm)

r: jari-jari disc (mm)

b: lebar celah material yang terabrasi (mm)

Dari sini kita bisa mendapatkan besar volume material yang terabrasi (W) yang diberikan oleh:

Laju keausan (V) dapat ditentukan sebagai perbandingan volume terabrasi (W) dengan jarak luncur x (setting pada mesin uji):

Material jenis apapun akan mengalami keausan dengan mekanisme yang beragam, antara lain keausan adhesive, keausan abrasive, keausan fatik, keausan oksidasi dan keausan erosi.

A.     Keausan adhesive

Gambar 2. Ilustrasi skematis keausan abrasive

Keausan ini terjadi bila kontak permukaan antara dua material atau lebih mengakibatkan adanya perlekatan satu sama lain dan pada akhirnya terjadi pelepasan atau pengoyakan salah satu material.

Faktor yang menyebabkan keausan adhesive:

·         Kecenderungan dari material yang berbeda untuk membentuk larutan padat atau senyawa intermetalik

·         Kebersihan permukaan

Jumlah wear debris akibat terjadinya aus melalui mekanisme adhesive ini dapat dikurangi dengan cara ,antara lain :

·         Menggunakan material keras.

·         Material dengan jenis yang berbeda, misal berbeda struktur kristalnya.

B.     Keausan abrasive

            Terjadi bila suatu partikel keras (asperity) dari material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak.

Gambar 4.4 Ilustrasi skematis keausan abrasive

Tingkat keausanpadamekanisme ini ditentukan oleh derajat kebebasan (degree of freedom) partikel keras atau asperity tersebut. Sebagai contoh partikel pasir silica akan menghasilkan keausan yang lebih tinggi ketika diikat pada suatu permukaan seperti pada kertas amplas, dibandingkan bila pertikel tersebut berada di dalam sistem slury. Pada kasus pertama, partikel tersebut kemungkinan akan tertarik sepanjang permukaan dan mengakibatkan pengoyakan .Sementara pada kasus sistem slury, partikel tersebut mungkin hanya berputar (rolling) tanpa efek abrasi.

C.     Keausan fatik

            Keausan fatik atau keausan lelah merupakan mekanisme yang relatif berbeda dibandingkan dua mekanisme sebelumnya, keausan abrasive dan keausan adhesive, yaitu dalam hal interaksi permukaan. Baik keausan adhesive maupun abrasif melibatkan hanya satu interaksi sementara pada keausan lelah dibutuhkan interaksi multi.

            Keausan fatik terjadi akibat interaksi permukaan dimana permukaan yang mengalami beban berulang-ulang akan mengarah pada pembentukan retak mikro. Gambar 4.5 memberikan skematis mekanisme keausan lelah. Permukaan yang mengalami beban berulang akan mengarah pada pembentukan retak-retak mikro (t1). Retak-retak tersebut pada akhirnya menyatu (t2) dan menghasilkan pengelupasan material ((t3). Tingkat keausan sangat tergantung pada tingkat pembebanan.

Gambar 5 Mekanisme keausan fatik

A.     Keausan oksidasi

            Mekanisme keausan dimulai dengan adanya perubahan kimiawi material di bagian permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak dengan lingkungan ini akan menghasilkan pembentukan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan material induk. Sebagai konsekuensinya, material pada lapisan permukaan akan mengalami keausan yang berbeda. Hal ini selanjutnya mengarah kepada perpatahan interface antara lapisan permukaan dan material induk dan akhirnya seluruh lapisan permukaan itu akan tercabut.

Gambar 6 Ilustrasi skematis keausan oksidasi

E.     Keausan Erosi

Proses erosi disebabkan oleh gas atau cairan yang dapat membawa partikel padatan (solid particles) yang mengenai (membentur) permukaan material. Jika sudut benturannya kecil, keausan yang dihasilkan analog dengan abrasive. Jika sudut benturannya membentuk sudut gaya normal (90⁰), maka keausan yang terjadi mengakibatkan brittle failure pada permukaanya.

Gambar 7 Skematis keausan erosi

Untuk memilih material yang tahan aus, sangat penting untuk mengetahui karakteristik keausan suatu material. Faktor utama yang mempengaruhi karakteristik keausan pada material dapat dikelompokkan sebagai berikut.

1.   Variabel Metalurgi seperti : kekerasan (hardness), ketangguhan (toughness), komposisi kimia dan struktur mikro.

2.  Variabel di lapangan (Service) yang meliputi kontak material, tekaan, kecepatan gesek (sliding), temperatur, kehalusan permukaan , pelumasan, dan lingkungan korosi.