Apa yang dimaksud dengan Failure Analysis (Analisa Kegagalan) pada material?

Industrial Engineering Teknik Material dan Metalurgi
1

image

Suatu sistem dalam ilmu teknologi dirancang, dikembangkan, dan diproduksi untuk membantu manusia dalam kehidupan secara teknis. Selain itu, sistem tersebut juga diharapkan dapat diandalkan dan hemat biaya. Realisasi dari produk akhir melewati tahapan berikut: membuat konsep sistem untuk fungsi tertentu, perancangan dan pengembangan prototipe, uji coba pengguna, manufaktur, dan perakitan. Sistem rekayasa terdiri dari berbagai komponen. Perancang diminta untuk menyelesuaikan geometri dan dimensi setiap bagian, memilih bahan yang sesuai berdasarkan ketersediaan, menggambar metodologi fabrikasi, menetapkan pemeriksaan kualitatif, teknik perakitan, dan terakhir membuat daftar prosedur dan jadwal perawatan. Setiap kali sistem gagal menjalankan fungsi yang diperlukan, salah satu tahap di atas bisa menjadi penyebabnya. Kesalahan manusia selama penerapan dan pemanfaatan sistem bisa menjadi penyebab kegagalan. Analisis kegagalan yang dilakukan secara ilmiah dan sistematis sendiri dapat menunjukkan penyebab kegagalan tersebut. Perbaikan yang cocok serta langkah-langkah yang disarankan oleh analis kegagalan bisa sangat membantu dalam meminimalkan
terulangnya kegagalan tersebut.

Kegagalan suatu komponen teknik adalah suatu kondisi ketika sudah tidak lagi mampu melakukan fungsi yang diinginkan karena kerusakan, patah, retak, aus, korosi, dan ketidakakuratan antar dimensi atau parameter lainnya. Pada sebagian besar kegagalan teknik terjadi akibat adanya kegagalan pada satu atau lebih komponen dalam satu struktur (perakitan). Selama pemeriksaan sistem, manajer umumnya dapat menemukan komponen yang diduga dimiliki menyebabkan kegagalan. Setiap kali ada bukti tanda retak atau patahan yang tertinggal di komponen yang gagal. Dalam kasus tertentu, tanda kegagalan tidak terlihat atau bahkan sudah hilang, pada kasus ini dibutuhkan analisa seorang analis. Dalam suatu situasi, analis kegagalan harus menggunakan data yang tersedia dan bukti tidak langsung untuk menarik kesimpulan tentang kegagalan tersebut. Analisis kegagalan yang akurat bisa sangat berguna dalam memahami penyebab kegagalan dan juga metode untuk mencegah terjadinya kegagalan tersebut di masa mendatang.

Analisis kegagalan (Failure Analysis) adalah kombinasi seni dan sains. Semua ilmuwan atau insinyur material tidak dapat menangani analisis kegagalan karena membutuhkan pengalaman dan keterampilan untuk menangani studi kasus. Sejak setiap kegagalan
dilaporkan sebagai krisis, analisa juga diharapkan dilakukan dalam waktu yang sangat singkat. Namun, harus diingat bahwa analisa kegagalan membutuhkan waktu untuk memahami latar belakang, pengumpulan sampel yang sesuai, membuat berbagai spesimen untuk sejumlah besar pengujian, menginterpretasikan hasil tes, dan kemudian sampai pada kesimpulan. Analisa kegagalan didasarkan pada prinsip metalurgi yang kuat dan bukti ilmiah otentik yang dikumpulkan melalui tes standar. Setelah disimpulkan penyebab dari kegagalan material selanjutnya dilakukan tindakan perbaikan yang sesuai secara berurutan untuk menghindari terulangnya hal yang sama di masa mendatang.

Sumber: Balan, K. P. 2018. Metallurgical Failure Analysis. Elsevier Inc.

2

Ciri-ciri komponen atau material yang dinyatakan gagal

• Komponen atau material tersebut sudah tidak bisa digunakan atau berhenti beroperasi sama sekali
• Komponen atau material masih bisa digunakan tapi masa pemakaiannya tidak terlalu lama
• Komponen atau material tersebut mengalami gangguan sehingga jika digunakan atau dinyalakan malah membahayakan.

Ciri atau tanda awal suatu komponen mengalami kegagalan adalah timbulnya retakan dan patahn yang menjalar ke beberapa bagian sehingga menyebabkan cacat material. Berikut ini jenis-jenis patahan dan retakan :

 1.	Patah Ulet (Ductile fracture)

Patah ulet disebabkan beban statis pada komponen atau material. Jika beban tersebut dihilangkan maka rambatan patahan akan berhenti. Kondisi patah ulet biasanya ditandai dengan deformasi plastis yang besar di area patahan sehingga bagian permukaan yang patah akan terlihat kasar, berserabut dan berwarna kelabu.

 2.	Patah Getas (Brittle fracture)

Patah getas ini memiliki ciri rambatan retak yanga lebih cepat jika dibandingkan dengan retak akibat patah ulet. Selain itu, bisa dibilang hampir tidak ada deformasi plastis karena penyerapan energinya sangat sedikit. Ciri lainnya, permukaan pada patahan komponen atau material terlihat lebih mengkilap dan rata sehingga bisa dilihat dengan jelas secara kasat mata. Jenis patah getas dilihat berdasarkan batas butir. Jika batas butirnya diikuti bidang patahan pada material mengikuti batas butir disebut getas intergranulas. Namun, jika patahannya memotong batas butir maka disebut patah getas transgranular.

 3.	Patah Lelah (Fatigue fracture)

Kondisi patah Lelah dapat terjadi ketika suatu konstruksi menerima beban yang berulang walaupun harga tegangan nominalnya dibawah kekuatan luluh material. Ketika komponen struktur mengalami pemusatan tegangan (stress concentration) yaitu suatu kondisi ketika tegangan di lokasi struktur melewati batas luluh material sehingga terjadi deformasi plastis dalam skala makroskopis. Dari lokasi terjadinya pemusatan tegangan maka akan muncul retakan Lelah (crack initiation) dan terus mengalami perambatan retak (Crack Propagation). Jika retak Lelah ini terus merambat jauh hingga bagian luas penampang tidak dapat menampung beban maka komponen akan mengalami patah. Kondisi ini disebut patah akhir (Final Fracture).

 4.	Retak Korosi Tegangan (Stess corrosion cracking)

Keretakan ini terjadi pada bagian komponen atau material struktur yang sudah mengalami karat. Secara definisi, retak korosi tegangan merupakan kombinasi tegangan tarik yang dipengaruhi lingukungan yang memiliki kandungan ion ataupun larutan kimia.Retakan ini memang tidak dapat dilihat dengan jelas secara kasat mata maka dari itu dibutuhkan alat seperti mikroskop untuk menganalisa kerteakannya.

 5.	Mulur (Creep) dan Stress Rupture

Peristiwa mulur pada konstruksi terlihat dengan adanya deformasi plasti yang besar. Kondisi mulur ini bisa terjadi jika material berada pada suhu yang tinggi di atas 0,4 atau 0,5 derajat kelvin pada titik cair material yang digunakan. Sedangkan kondisi stress rupture ditandai dengan adanya retak intergranular yang berada di sekitar lokasi patahan.

Sumber : http://www.testindo.com/article/510/mengenal-failure-analysis-pada-material-struktur-bangunan

3

dari ciri material yang dinyatakan gagal , manakah yang memiliki dampak paling besar jika tetap digunakan dalam jangka lama?

4

Izin menjawab ya kak, umur dari suatu material tidak hanya dilihat dari kegagalan utamanya kak, banyak faktor yang mempengaruhi umur material tersebut, dan ada perhitungan sendiri untuk umur material. Contohnya saja kegagalan korosi pada material dapat berdampak berbeda-beda tergantung jenis material dan lingkungannya, dan masih banyak faktor lainnya.

5

jadi kak faktor apa yang paling besar yang menyebabkan terjadinya kegagalan materia? dan bagaimana cara menghindari dari kegagalan material secara berurutan?

6

I. Penyebab analisa kegagalan biasanya
disebabkan oleh 4 faktoryaitu :

  • Seleksi Material
  • Disain
  • Proses
  • Kondisi service

  1. Seleksi Material
    Kegagalan yang terjadi karena seleksi material yang terburu-buru, merupakan hal yang sering
    terjadi pada plastik atau industri lainnya. Data
    pemilihan matrial yang tidak mencukupi atau
    tidak lengkap

  2. Desain
    Desain kriteria yang meleset dari kondisi oprasi
    yang sebenarnya : beban lingkungan,suhu
    operasi dst

  3. Proses

  • proses forming dapat menimbulkan tegangan
    sisa,retak mikro,dst
  • Machining & grinding juga menimbulkan
    tegangan sisa & pemusatantegangan akibat
    kekasaran permukaan
  • Heat treatment dapat menyebabkan
    dekarburisasi (permukaan baja menjadilunak))
    distorsi dan bahkan retak akibat proses celup
    cepat (quenching).
  1. Kondisi service
    Meskipun sudah ada label peringatan
    mengenai keamanan dan instruksi
    penggunaan, kegagalan karena kondisi service
    seringkali terjadi pada produk plastik.

II. Suatu tindakan pencegahan agar kerusakan
tidak terulang yaitu:

*Untuk jangka pendek
diharapkan dapat memperbaiki design dan
memperbaiki proses serta metoda fabrikasi.
*Untuk jangka panjangnya dapat dipakai
pengembangan material dan sebagai metoda
mutakhir untuk evaluasi dan memprediksi
performance material serta untuk memperbaiki
sistem pemeliharaan.

1 Like
7

I. Penyebab analisa kegagalan biasanya disebabkan oleh 4 faktor yaitu :

  • Seleksi Material
  • Desain
  • Proses
  • Kondisi

  1. Seleksi Material
    Kegagalan yang terjadi karena seleksi material yang terburu-buru, merupakan hal yang
    sering terjadi pada plastik atau industri lainnya. Data pemilihan matrial yang tidak
    mencukupi atau tidak lengkap.

  2. Desain
    Desain kriteria yang meleset dari kondisi oprasi yang sebenarnya : beban lingkungan,suhu operasi dst.

  3. Proses

  • proses forming dapat menimbulkan tegangan sisa,retak mikro,dst
  • Machining & grinding juga menimbulkan tegangan sisa & pemusatantegangan akibat
    kekasaran permukaan
  • Heat treatment dapat menyebabkan dekarburisasi (permukaan baja menjadilunak))
    distorsi dan bahkan retak akibat proses celup cepat (quenching).
  1. Kondisi
    Meskipun sudah ada label peringatan mengenai keamanan dan instruksi penggunaan, kegagalan karena kondisi service seringkali terjadi pada produk plastik. Lima kategori kondisi service yang tidak disengaja antara lain :
    1.pemakaian produk yang tidak tepat.
    2.Penggunaan produk melebihi masa penggunaan (life time).
    3.Kegagalan produk karena kondisi service yang tidak stabil.
    4.Kegagalan karena kondisi service melebihi penggunaan yang sesuai.
    5.Aplikasi simultan dari stress yang sinergi.

II. Suatu tindakan pencegahan agar kerusakan tidak terulang yaitu:

  1. Untuk jangka pendek diharapkan dapat memperbaiki design dan memperbaiki proses
    sertametoda fabrikasi.
  2. Untuk jangka panjangnya dapat dipakai pengembangan material dan sebagai metoda
    mutakhir untuk evaluasi dan memprediksi performance material serta untuk memperbaiki sistem pemeliharaan.
1 Like
8

Tujuan Analisa Kegagalan (Failure Analysis)

Tujuan utama dari failure analysis adalah mendeteksi indikasi kerusakan pada setiap material ataupun peralatan industri agar tidak terjadi kerusakan yang lebih besar lagi dan kerusakan tersebut tidak terulang kembali.

Dalam menganalisa kegagalan setidaknya ada 7 metode dasar yang dilakukan, yaitu :

  1. Pengamatan visual
  2. Analisa Identifikasi
  3. Analisa tekanan
  4. Microtoming
  5. Uji Mekanik
  6. Thermal Analytic
  7. Teknik Nondestructive Testing (NDT)

sumber : http://www.testindo.com/article/510/mengenal-failure-analysis-pada-material-struktur-bangunan