ANALISIS KEGAGALAN PATAH PADA POROS AISI D2 DI LINI PRE-TREATMENT INDUSTRI OTOMOTIF

Abstract

Poros (shaft) pada rakitan Assy Lifter di lini pre-treatment industri otomotif berfungsi sebagai penopang beban struktural utama yang menerima beban lentur statis dan dinamis secara berulang. Baru-baru ini dilaporkan terjadi kegagalan fatal berupa patah getas (brittle fracture) pada komponen tersebut tanpa disertai sertifikat material resmi, sehingga diperlukan prosedur reverse engineering untuk mengidentifikasi jenis material dan akar penyebab kegagalannya. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi karakteristik metalurgi material poros, mode dan mekanisme kegagalan, lokasi konsentrasi tegangan, serta akar penyebab kegagalan (root cause) melalui pendekatan eksperimental terintegrasi dengan simulasi numerik. Metode penelitian meliputi pengamatan makroskopik, pengujian komposisi kimia (Optical Emission Spectrometry), pengujian kekerasan Micro-Vickers, pengamatan metalografi, serta simulasi Finite Element Method (FEM) menggunakan ANSYS Workbench pada model rakitan Multi-Body System. Hasil pengujian komposisi kimia mengonfirmasi bahwa material poros adalah baja perkakas paduan tinggi AISI D2 dengan kadar karbon 1,53% dan kromium 11,6%. Pengamatan fraktografi menunjukkan morfologi patah getas dengan titik inisiasi retak pada sisi atas poros, sementara pengujian kekerasan menunjukkan gradien signifikan dari 633 HV di permukaan hingga 382 HV di inti akibat mass effect. Struktur mikro memperlihatkan matriks tempered martensite dengan karbida kromium primer  yang mengalami fragmentasi pada zona dekat patahan. Simulasi elemen hingga menunjukkan konsentrasi tegangan tarik maksimum sebesar 55,573 MPa pada batas jepitan kaku, sinkron dengan lokasi inisiasi retak aktual. Kombinasi antara korosi celah (crevice corrosion) pada antarmuka jepitan dan sifat getas material AISI D2 disimpulkan sebagai akar penyebab kegagalan patah lelah (fatigue failure) pada poros tersebut.