Kegagalan merupakan hal yang wajar terjadi khususnya pada material yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut adalah beberapa detail kegagalan dari material komposit.
KEGAGALAN ADESIF DAN KOHESIF KOMPOSIT
Kegagalan adesif antarmuka adalah kegagalan putus pada komponen antarmuka pada material komposit. Kegagalan adesif antarmuka (interfes) berupa pemisahan/patahan/separasi pada komponen perantara antara komponen matriks dan komponen pengisi. Permukaan patahan pada bidang potongan melintang menunjukkan kontur/alur daerah antarmuka.
Kegagalan kohesif matriks adalah kegagalan putus pada komponen matriks berupa pemisahan/patahan/separasi pada komponen matriks. Permukaan patahan pada bidang potongan melintang menunjukkan komponen pengisi dilapisi oleh komponen matriks. Komponen matriks tertinggal di komponen pengisi
Kegagalan kohesif pengisi adalah kegagalan putus pada komponen pengisi berupa pemisahan/patahan/separasi pada komponen pengisi. Permukaan patahan menunjukkan komponen matriks dilapisi oleh komponen pengisi. Komponen pengisi tertinggal di komponen matriks. Kegagalan adesif atau kohesif bergantung pada kekuatan antarmuka, matriks atau pengisi.
Gambar 1 Kegagalan Kohesif dan Adesif pada Komposit
KEGAGALAN KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT
Terdapat beberapa kegagalan pada material komposit berpenguat serat terhadap beban/gaya Tarik. Kegagalan penarikan keluar serat adalah kegagalan putus keluar komponen pengisi serat dari komponen matriks. Kegagalan penarikan keluar serat (fibre pull-out failure) berupa pemisahan/patahan/separasi keluar komponen serat dari komponen matriks.
Permukaan patahan pada bidang potongan longitudinal menunjukkan serat yang keluar dari komponen matriks berupa permukaan yang tidak dilapisi oleh matriks dan serat bersih dari matriks. Permukaan patahan pada bidang potongan longitudinal (memanjang) menunjukkan serat yang lepas dari komponen matriks
Kegagalan pelepasan ikatan (debonding) adalah kegagalan putus ikatan antara komponen pengisi dan komponen matriks berupa pelepasan ikatan matriks serat (fibre matrix debonding) berupa pemisahan/patahan/separasi komponen serat dari komponen matriks. Ketika terjadi Kegagalan pelepasan ikatan, serat yang tersisa berfungsi sebagai pengikat dan penahan kekuatan komposit. (fibre bridging).
Kegagalan pelepasan lapisan (delaminasi) adalah kegagalan putus ikatan antara lapisan berupa pemisahan/patahan/separasi antar Lapisan Permukaan patahan pada bidang potongan melintang menunjukkan lapisan yang terpisah dengan lapisan lainnya.
Gambar 2 Kegagalan Komposit berpenguat serat
Kegagalan komposit berpenguat serat dapat dipengaruhi oleh agen kopling. Dimana dapat diketahui bahwa Agen kopling dapat meningkatkan kekuatan ikatan antarmuka serat terhadap matriks. Komposit berpenguat serat tanpa agen kopling menunjukkan permukaan patahan keluar serat berupa serat tanpa ada lapisan ikatan matriks sedangkan komposit berpenguat serat dengan agen kopling menunjukkan permukaan patahan keluar serat berupa serat dengan adanya lapisan ikatan matriks.
Gambar 3 Kegagalan Komposit berpenguat serat dengan?tanpa agen kopling.
Mekanisme kegagalannya terdiri dari 2 (dua) tahap, yaitu:
- Tahap 1, Kegagalan patah komposit dimulai oleh serat tertentu yang mengalami patah (tidak semua serat mengalami patah), Serat yang patah berubah menjadi serat pendek, Beberapa serat tidak mengalami patah dan masih mampu menahan tegangan, Serat yang belum patah berfungsi sebagai jembatan serat (fiber bridging), Serat yang tidak patah dan matriks yang tidak patah menahan tegangan komposit, Serat yang patah mengalami pelepasan ikatan dengan matriks.
- Tahap 2, serat patah mengalami penambahan, Jumlah Serat yang patah bertambah banyak, Pelepasan ikatan dengan matriks bertambah banyak, Matriks mengalami patah, Serat dan matriks tidak mampu menahan tegangan komposit, Serat dan matriks mengalami patah sehingga komposit mengalami kegagalami patah.
Berikut ilustrasinya:
Gambar 4 Tahap kegagalan pada Komposit Serat
Referensi:
Buku oleh (Book by) William D Callister, Materials Science and Engineering An Introduction, seventh edition, John Wiley and Sons, United States of America, 2007