SIDANG TUGAS AKHIR Analisa Kegagalan Top … Teori |Analisa Kegagalan Secara Metalurgi Collection of Data & Information Pemeriksaan Awal Membersihkan Spesimen dari kotoran Pengamatan

OLEH : MUHAMAD HAIKAL FIRMANSYAH

NRP : 2108.100.127

DOSEN PEMBIMBING : Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA

DOSEN LAPANGAN Dr. Eng. Arif Sugianto

Dept. of Aircraft Engineering PT. GMF AeroAsia

Analisa Kegagalan Top Hinge-Guide

Arm pada pintu depan pesawat terbang Boeing 737-300

SIDANG TUGAS AKHIR

PENDAHULUAN |Komponen

PENDAHULUAN |Latar Belakang

• Bagaimana mekanisme terjadinya kegagalan pada Top Hinge Guide Arm secara metalurgi.

• Bagaimana beban yang diterima oleh Top Hinge Guide Arm saat kondisi pengoperasian.

• Bagaimana solusi yang dapat diberikan untuk menghindari kasus kegagalan Top Hinge Guide Arm.

PENDAHULUAN |Perumusan Masalah

• Mengetahui mekanisme terjadinya kegagalan Top Hinge Guide Arm secara metalurgi.

• Mengetahui beban yang diterima oleh Top Hinge Guide Arm.

• Memberikan solusi atas kegagalan Top Hinge Guide Arm agar tidak terjadi kasus kegagalan yang serupa

PENDAHULUAN |Tujuan Penelitian

• Komponen Top Hinge Guide Arm terbuat dari material yang homogen komposisi kimia dan sifat mekanik.

• Desain awal yang digunakan pada komponen Guide Arm sudah disesuaikan dengan standard yang ditetapkan.

• Proses perakitan dan perawatan berjalan sesuai dengan standar operasional yang telah ditentukan.

PENDAHULUAN |Batasan Masalah

• Kondisi peralatan pengujian dilakukan dianggap sempurna, sudah terkalibrasi dengan baik.

• Parameter-parameter lain yang tidak diamati dianggap konstan

PENDAHULUAN |Batasan Masalah

Ketidakmampuan bahan untuk menjalankan fungsinya dengan

baik , tidak sesuai dengan desain dan rancangan awal

(Brooks, R.C., dan Choudhury, A. 2002. Failure Analysis of Engineering Materials)

Dasar Teori |Definisi Kegagalan

FAILURE CAUSE

OF FAILURE

FAILURE ANALYSIS SOLUTION

Dasar Teori |Penyebab Kegagalan

PENYEBAB KEGAGALAN PADA

KOMPONEN PESAWAT TERBANG

KELELAHAN (Fatigue)

KOROSI TEGANGAN (Stress Corrosion)

KOROSI

KELEBIHAN BEBAN

(Over Load)

KEAUSAN

OKSIDASI TEMPERATUR

TINGGI

PENJALARAN TEGANGAN

(Brooks, R.C., dan Choudhury, A. 2002. Failure Analysis of Engineering Materials)

Kelelahan Kelebihan Beban

Korosi Tegangan/Korosi

Lelah

Keausan Korosi Oksidasi Temperatur

Tinggi

Penjalaran Retak

61 %

18 %8 % 7 % 2 % 1 %3 %

Dasar Teori |Penyebab Kegagalan

Dasar Teori |Analisa Kegagalan Secara Metalurgi

Collection of Data &

Information

Pemeriksaan Awal

Membersihkan Spesimen dari

kotoran

Pengamatan Makroskopik

Metallography Fractrography Chemical Analysis

Mengetahui Penyebab kegagalan

Recomendation

DIAGRAM

ALIR

PENELITIAN

DIAGRAM

ALIR

PENELITIAN

METODOLOGI |Macro-photography and

Stereomicroscopy Observation

Panasonic DMC-TZ3 Digital Camera

RaxVision with Olympus DP10 digital view finder.

METODOLOGI |SEM Fractography

JEOL Stereo-scan type JSM-6390A Bagian 1 Bagian 2

METODOLOGI |METALLOGRAPHY

RaxVision with Olympus DP10 digital view finder.

Mesin Grinding dan Polishing

Mesin pemotong Spesimen

METODOLOGI |METALLOGRAPHY

KELLER’S REAGENT

MicroHardness Testing Merk BUEHLER

METODOLOGI |HARDNESS TESTING

Awal indentasi (titik 1)

Akhir indentasi (titik 25)

Awal indentasi (titik 1) Akhir indentasi (titik 25)

METODOLOGI |HARDNESS TESTING

METODOLOGI |Metode Elemen Hingga

PERMODELAN MENGGUNAKAN CATIA

METODOLOGI |Metode Elemen Hingga (LOAD)

Wpintu

TAMPAK DEPAN

Wpintu

TAMPAK DEPAN

FREE BODY DIAGRAM

Wpintu = massa pintu x gravitasi = 75 kg x 9,8 m/s2 = 735 Newton

WEIGHT AND BALANCE CONTROL AND LOADING MANUAL

MODEL 737-300

METODOLOGI |Metode Elemen Hingga (LOAD)

TOP HINGE GUIDE ARM

MATERIAL TOP HINGE GUIDE ARM ALUMUNIUM 7075 T-7351 BAR

(BOEING)

METODOLOGI |Metode Elemen Hingga (Properties)

Material properties, dari Top Hinge Guide Arm : • Modulus elastis (E) = 71.0 Gpa • Poison rasio = 0.330 • Density = 2,81 g/cc

METODOLOGI |Metode Elemen Hingga (Boundary Condition)

BOUNDARY CONDITION

MESHING

METODOLOGI |X-Ray Folurescence (XRF)

XRF ANALYZER

Untuk membandingkan antara komposisi kimia material yang patah dengan material yang baru.

Fraktografi – Mikroskop Stereo

15 x 15 x 40 x 25 x

BAGIAN 1 BAGIAN 2

Scanning Electron Microscopy (SEM)

A

C

B Beach Mark

A B C DIMPLE DIMPLE

BAGIAN 1

Beach Mark

Scanning Electron Microscopy (SEM)

CORROSION PIT

BAGIAN 2

GALVANIC CORROSION

Hardness Test

Metallography test

Dekat dengan initial crack Perbesaran 200x

Jauh dari initial crack Perbesaran 200x.

Perbandingan struktur mikro spesimen terhadap literatur ASM Vol 9

Element Composition (%)

Al 88,8

Zn 5,94

Mg 2,77

Cu 1,44

Ti 0,0487

Cr 0,287

Mn 0,0332

Fe 0,257

Ni 0,0197

Si 0,371

Zr 0,0137

X – Ray Fluorescence (XRF)

Match Qual. 100% source : Lab Report TRP-GMF

Material guide arm : 7075 Al

Properties (7075 – O)

UTS 572 Mpa

Yield Strength 503 Mpa

Hardness (Brinnel) 150

Mod of Elasticity 71.7 GPa

Fatigue Strength 159 MPa

Very high strength material used for highly stressed structural parts

*ASM (Aerospace Spesification Metal)

Metode Elemen Hingga

Hasil simulasi menggunakan ABAQUS bagian atas

Titik Kritis

Metode Elemen Hingga

Hasil simulasi menggunakan ABAQUS bagian bawah

Titik Kritis

• Modus kegagalan yang terjadi adalah modus kegagalan kelelahan (fatigue). Fenomena kegagalan yang terjadi terdiri dari tiga tahapan utama yaitu tahap awalan retakan yang diinisiasi karena adanya korosi pada guide arm, dilanjutkan tahap pertumbuhan dan perambatan retakan, dan diakhiri tahap akhir berupa bentuk pola patahan statis.

• Hasil metode elemen hingga menunjukkan bahwa titik kritis pada guide arm adalah bagian lubang pin stopper dan lubang pin trigger.

• Berdasarkan hasil perhitungan analisis kegagalan, tegangan yang bekerja pada komponen guide arm masih berada dalam batas aman. Namun, adanya serangan korosi yang terjadi pada komponen guide arm tersebut menyebabkan kekuatannya menurun sehingga kondisi pembebanan menjadi berpengaruh terhadap kegagalan komponen tersebut.

KESIMPULAN

• Identifikasi komposisi kimia dilaksanakan dengan metode yang lain, contohnya Spectrometry, agar kuantitas unsur paduan dapat terdeteksi secara lebih teliti dan menyeluruh.

• Perlu dilakukannya inspeksi yang lebih intensif dan periodik dengan NDT (non destructive test) seperti liquid dye-penetrant terhadap komponen guide arm.

• Perlu dilakukannya pergantian material pin stopper agar tidak terjadi galvanic corrosion pada guide arm

SARAN