Teknologi Salutan Tingkatkan Jangka Hayat Kelesuan Logam

Oleh : Mohamed Afiq Rahmat
Penuntut PhD, Kejuruteraan Mekanikal, Monash University Australia

Oleh : Mohamed Afiq Rahmat
Penuntut PhD, Kejuruteraan Mekanikal, Monash University Australia – See more at: http://www.majalahsains.com/2013/04/fenomena-kelesuan-logam/#sthash.KhZlZ6bc.dpuf

Perkembangan teknologi salutan pada asalnya didorong oleh keinginan untuk mengelakkan pengaratan atau penambahbaikan keadaan tribologi sesebuah permukaan. Namun begitu, kebelakangan ini beberapa penyelidik telah mula mengembangkan aplikasi penggunaan bahan salutan canggih dalam konteks meningkatkan jangka hayat kelesuan logam.

Gambar: Salutan nikel-fosforus yang telah retak pada substrat aloi aluminum

Hubungan antara teknologi salutan canggih dan kelesuan logam dapat dilihat dalam keadaan bila mana retakan pertama yang berpunca dari kelesuan sentiasa bermula dari permukaan dan seterusnya merambat ke dalam logam itu sendiri. Pemerhatian ini mengilhamkan para penyelidik untuk mengubahsuai keadaan logam khususnya di permukaan agar ianya dapat mengurangkan bilangan retakan. Pengubahsuaian permukaan seperti ini dapat dikaitkan dengan menggunakan salutan yang kuat ciri-ciri mekanikalnya serta dapat memberi kesan sisa tegangan mampat (melalui proses salutan tersebut) agar dapat menahan dari berlakunya keretakkan.

[Baca ; Fenomena Kelesuan Logam]

Ciri-ciri salutan yang sesuai untuk menambahbaikan permukaan agar dapat menahan kelesuan logam termasuklah:

Kekerasan dan kemuluran yang seimbang – nilai kekasaran yang terlalu tinggi menyebabkan salutan rapuh namun nilai yang seimbang dengan kemuluran didapati dapat menahan retakan.
Kekuatan lekatan – kekuatan salutan untuk menahan retakkan pada permukaan tidak berguna sekiranya ianya tidak dapat dilekatkan dengan sempurna pada substrat yang mengalami kelesuan.
Kebolehsalutan– keadaan permukaan termasuklah parameter proses salutan yang serasi dengan bahan substrat. Sebagai contoh, proses salutan yang berlaku pada suhu yang terlalu tinggi sehingga ianya melemahkan struktur mikro bahan substrat hendaklah dihindari.
Sisa tegangan mampat – Permukaan yang mempunyai sisa tegangan mampat berkebolehan untuk mengurangkan tegasan tegangan dan secara langsung meningkatkan jaraknilai tegangan dari paras ambang tegangan retak.

Beberapa ujikaji telah pun dilakukan dan keputusan yang didapati adalah bahan yang bersalutan secara amnya dapat meningkatkan jangka hidup kelesuan logam sekiranya berada di Kitaran Lesu Tinggi (HCF) manakala jangka hidup kelesuan logam dalam keadaan Kitaran Lesu Rendah (LCF) mengalami pengurangan.

Pemerhatian yang dapat dilihat melalui ujikaji ini dapat dirasionalkan dengan dua pandangan yang berbeza walaupun kedua-duanya langsung tidak bercanggah antara satu sama lain.

Pandangan yang pertama menggunakan sifat salutan yang lebih unggul dalam menahan retakan sebagai sebab utama peningkatan jangka hayat kelesuan. Menurut pandangan ini, bahan salutan tersebut tidak akan retak seluruhnya sehingga tenaga yang diperlukan untuk meretak salutan tersebut tercapai. Fungsi salutan dalam pandangan ini adalah seakan perisai yang menahan retakan dari berlaku. Namun apabila ‘perisai’ tersebut mula retak, retakkan tersebut akan merambat terus ke substrat sekaligus meretakkan seluruh bahan tersebut. Antara ujikaji yang dilakukan untuk mengukuhkan pandangan ini termasuklah ujikaji kekerasan salutan bila mana kekerasan salutan yang tinggi disamakan dengan ‘perisai’ yang lebih unggul.

Pandangan yang kedua pula berpegang pada keadaan sifat sisa tegangan salutan tersebut yang mampat. Sisa tegangan yang mampat dapat menahan berlakunya retakan dengan mengurangkan tegasan tegangan keseluruhan yang dikenakan pada bahan lesu. Dengan ini, retakan tidak dapat terhasil pada permukaan salutan. Hal ini sama dengan penambahbaikan permukaan melalui proses ‘shot-peening’ bila mana permukaan sebuah bahan tahan lesu mengalami deformasi melangkaui tahap keanjalan dan sisa tegangan mampat diperkenalkan. Ujikaji yang biasa dijalankan selaras dengan pandangan ini adalah ujikaji menyukat nilai sisa tegangan pada permukaan salutan. Nilai sisa tegangan mampat yang tinggi telahpun dibukti dalam beberapa kajian silam untuk meningkatkan jangka hayat kelesuan.

Seperti yang dinyatakan, rasional kedua-dua pandangan ini tidak bercanggah dan ada kebarangkalian yang tinggi bahawa kedua-dua pandangan ini boleh wujud dalam fasa yang sama. Namun persoalannya sekarang ialah sekiranya kedua-dua pandangan ini sah dan melengkapkan satu-sama lain, pandangan yang mana adalah pandangan yang dominan? Dalam erti kata lain, dengan memanfaatkan teknologi salutan, mekansima tahan retak yang manakah adalah penyebab utama peningkatan jangka hayat kelesuan?

Berikan Komen Anda Di Sini