Makalah ini membahas tentang analisis patah getas pada material keras dengan menggunakan metode studi jurnal, skripsi, dan laporan penelitian. Topik utama yang dibahas meliputi pengertian patah getas, faktor penyebabnya, akibat, dan cara mengurangi terjadinya patah getas. Tujuannya adalah memahami proses patah getas secara mendetail agar dapat meminimalkan kegagalan material akibat beban berulang.

1. Analisis Perpatahan Getas (Cleavage Fracture Of Analysis) Dengan Metode Studi Jurnal,
Sisertasi Dan Laporan Hasil Penelitian Yang Telah Di Validasi.
Disusun oleh
Adolvin Arnol Mahadiputra (5212412017)
teknik mesin s1 Unnes
untuk memenuhi tugas perpatahan dan fatik dosen pengampu Bapak Heri Yudiono
Universitas Negeri Semarang
Teknik Mesin
2014

2. Bab 1 Pendahuluan
Latar Belakang
Pada era sekarang banyak alat – alat modern guna membantu manusia. Alat tersebut
merupakan hasil dari rancangan dan penelitian para insinyur. Seiring berjalannya waktu manusia
mulai membutuhkan alat – alat yang membantu mereka untuk mendapatkan hasil yang
maksimum dengan kerja yang minimum, maka terciptalah industri – industri yang berusaha
mendapatkan hasil dari kebutuhan manusia tersebut. Banyak industri yang pastinya
membutuhkan insinyur dalam perencanaan produknya tersebut. Karena dalam hal teknik
insinyurlah yang akan merencanakan suatu produk dan akan menghasilkan alat yang berguna
untuk kebutuhan masyarakat modern.
Dalam berbagai produk maka sering di hasilkan produk dengan keunggulan keras dan pas
dalam mengerjakan peranan penting dalam kerja manusia modern. Contohnya adalah frais,
bubut, milling, dan sebagainya. Di industri besar pembuat produksi material – material teknik
inilah yang mempunyai peranan penting dalam penghasil alat kerja atau produksi barang.
Didalam dunia teknik mesin sendiri sering merencanakan material – material yang akan
membantu masyarakat modern yang sebagian besar materialnya adalah material dengan kekuatan
keras paling tinggi. Contohnya adalah torak atau piston dan serangakaian mesin transportasi
lainnya.
Material keras sendiri bisa di definisikan sebagai material yang mempunyai tingkat
ketahanan terhadap pembebanan yang sangat tinggi tapi tidak mempunyai kekuatan elastis atau
ulet yang tinggi, melainkan kekuatan uletnya sangatlah rendah. Jadi pada intinya kita dapat
memotong suatu bahan dengan bahan yang mempunyai kekuatan atau kekerasan yang lebih
dibandingkan dengan kekuatan material yang di potongnya. Oleh karena itu dalam perancangan
suatu produk, maka dapat kita ketahui bahwa banyak insinyur teknik mesin yang menggunakan
material keras dalam perancangan produk yang membutuhkan kekuatan yang tinggi.

3. Dalam perancangan produk telah di gunakan material yang mempunyai ketahanan
terhadap pembebanan yang tinggi, tapi kenapa dapat terjadi suatu kecelakaan dalam
menggunakan produk atau hasil dari perancangan tersebut. Terjadinya kegagalan pada hasil
perencanaan di ketahui bahwa beberapa komponen putus atau patah menjadi dua bagian dengan
pmbebanan yang lebih dari biasanya digunakan. Maka dari itu perlu di bahas material produk
hasil rancangan, khususnya detail patah.
Untuk mengetahui material keras secara mendetail, khususnya adalah logam baja yang
sering digunakan sebagai bahan dasar perencanaan produk insinyur teknik mesin, maka akan di
bahas mengenai patah getas material keras dalam makalah ini dalam pembebanan statis maupun
dinamis.
Permasalahan
Dari latar belakang diatas dapat kita peroleh masalah :
A. Apa itu patah getas?
B. Kenapa material keras dapat patah getas ?
C. Apa faktor penyebab terjadinya patah getas?
D. Apa akibat dari patah getas?
E. Bagaimana cara mengurangi terjadinya patah getas?
Tujuan
Dalam penulisan makalah ini, bertujuan untuk :
A. Mengetahui yang dimaksud dengan patah getas itu
B. Mengetahui tahapan patah getas
C. Mengetahui hal utama penyebab patah getas pada material.
D. Mengetahui akibat yang terjadi dari patah getas.
E. Cara mengurangi kemungkinan terjadi patah getas.
Manfaat

4. Adapun manfaat yang diperoleh dengan menulis dan membaca makalah ini yaitu
A. Penulis dapat memperoleh ilmu dalam studi patah getas
B. Penulis dapat memperoleh pengetahuan mengapa material keras patah mendadak
C. Penulis dapat menyelesaikan tugas dari mata kuliah perpatahan dan fatik
D. Pembaca dapat meperoleh ilmu pengetahuan mengenai patah getas
E. Pembaca dapat mengetahui tahapan yang terjadi pada patah getas
F. Pembaca dapat mengetahui kenapa suatu produk yang dianggap keras dapat patah dengan
tiba – tiba.
BAB 2 Dasar Teori
Baja meruapakan material yang sering di gunakan sebagai dasar dalam membuat
komponen mesin. Untuk komponen mesin dengan ketahanan pembebanan yang tinggi sendiri
sering kali di butuhkan batas yang keras. Dan baja keras inilah yang mempunyai patah getas atau
kelelahan yang tiba – tiba dapata putus.
Baja dan juga material metal lainnya, merupakan material yang mempunyai sifat penghantar
panas yang baik/tinggi (high thermal conductivity). Kekuatan ultimit struktur baja meningkat
sampai suhu 300
o
C, dan makin lama makin menurun. Pengaruh temperatur yang terpenting
adalah penurunan bertahap titik leleh yang sebenarnya dan batas banding ini juga mengacu pada
peningkatan dari modulus elastis secant. Sedangkan modulus elastisitas pada baja tulangan
(Anderberg,1978) dapat dilihat pada Gambar 2

5. Pengaruh Temperatur Pada Modulus Elastisitas Baja Tulangan (Anderberg,1978)
Dalam penggunaannya, baja karbon sebagai bahan dan mengalami pembebanan yang
terus berulang. oleh karena itu suatu material mengalami kegagalan dalam proses
penggunaannya. Kegagalan akibat beban berulang sangatlah umum terjadi karena pada
prinsipnya setiap komponen pastilah memiliki batas usia pakai, akan tetapi sedapat mungkin
kegagalan tersebut dihindari, sehingga mesin dapat bekerja secara optimal sesuai dengan
keperluan. Kegagalan bahan dapat timbul akibat retak (crack) yang terus berkembang hingga
terjadi perambatan yang kemudian menyebabkan bahan menjadi patah.
Fatik atau kelelahan menurut (Zulhanif, 2002) didefinisikan sebagai proses perubahan struktur
permanen progressive localized pada kondisi yang menghasilkan fluktuasi regangan dan
tegangan dibawah kekuatan tariknya dan pada satu titik atau banyak titik yang dapat memuncak
menjadi retak (crack) atau patahan (fracture) secara keseluruhan sesudah fluktuasi tertentu.
Ketahanan fatik suatu bahan tergantung dari perlakuan permukaan atau kondisi permukaan dan
temperatur operasi. Perlakuan permukaan merubah kondisi permukaan dan tegangan sisa di
permukaan. Perlakuan permukaan shoot peening menghasilkan tegangan sisa tekan yang
mengakibatkan ketahan lelah yang meningkat (Collins,1981).
Pada dasarnya kegagalan fatik dimulai dengan terjadinya retakan pada permukaan material uji.
Hal ini membuktikan bahwa sifat-sifat fatik sangat peka terhadap kondisi permukaan, yang

6. dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain kekasaran permukaan, perubahan sifat-sifat
permukaan dan tegangan sisa permukaan (Dieter,1992).
Magnin., (1995) memprediksikan mekanisme-mekanisme kelelahan karat berdasar pada suatu
analisis yang terperinci, kemungkinan kerusakan berdasar pada pengendalian ilmu kimia fisika
dengan memperbandingan antara corrosion fatigue (CF) dan stress corrosion crack (SCC).
(Sriyanto dkk:452) menyatakan bahwa Lelah korosi (korosi fatik) dapat terjadi pada tingkat-
tingkat tegangan jauh lebih rendah dari tingkatan untuk SCC. Gambar 5 memperlihatkan
karakteristik lelah dan lelah korosi pada baja paduan rendah pada kondisi lembam maupun di
lingkungan yang mengandung natrium klorida.. Lelah korosi dapat terjadi menurut salah satu
dari hal berikut:
1. Aktif : terkorosi dengan bebas, misalnya baja karbon dalam air laut
2. Imun : logam dalam keadaan terlindung baik secara katodik maupun dengan coating
3. Pasif : logam dalam keadaan terlindung oleh selaput permukaan yang dibungkuskan oleh
korosi sendiri,biasanya selaput oksida.
Gambar 5. Karakteristik Umum Kurva Lelah Korosi
(Sugiarto dkk:87) menyatakan bahwa Pengujian fatik dilakukan dengan Rotary Bending
Machine. Jika material uji diputar dan diberi beban, maka akan terjadi momen lentur pada

7. material uji. Momen lentur ini menyebabkan terjadinya beban lentur pada permukaan material
uji dan besarnya dihitung dengan persamaan (international for use of ONO’S,-)
Dari hasil pemetaan kenyataan jumlah umur lelah sampai patah akan berbeda-beda menyebar
untuk suatu tingkat tegangan pada pembebanan tertentu. Oleh karena itu perlu dilakukan
perhitungan statistic probabilitas untuk menganalisis kemungkinan patah pada suatu tingkat
pembebanan tertentu tersebut. Analisis dan perhitungan statistik dilakukan terhadap hubungan
antara ketinggian tegangan terhadap jumlah siklus dengan metode arcsin .(kirono:595)
Proses kepecahan memperlihatkan 3 fase yaitu pertumbuhan retak tanpa pembebanan,
petumbuhan retak stabil, dan pertumbuhan retak tidak stabil [6]. Pertumbuhan retak lelah
ditentukan oleh 2 (dua) parameter mekanika kepecahan, yaitu ΔK dan Kmax [7]. Pada awalnya,
retak awal terjadi setelah adanya kondisi kritis [8].Perambatan retak terjadi dalam waktu yang
lama dalam kondisi operasi normal. Perambatan retak akibat medan tegangan dan regangan di
sekitar ujung retak, ditunjukkan dengan parameter stress intensity faktor (K), yang merupakan
fungsi dari tegangan, geometri dan dimensi retak. Dari konsep fracture mechanics, laju
perambatan retak dinyatakan dengan da/dN yang merupakan fungsi dari sifat material, panjang
retak, dan tegangan operasi. (hakim dkk:178)
Analisis patah dapat dilakukan dengan berbagai metode salah satunya adalah metode yang di
kemukakan oleh (hakim dkk:G-179) yaitu
Fracture mechanics adalah suatu analisis penyelesaian dengan cara mendefinisikan
kondisi lokal dari tegangan dan regangan di sekitar retakan yang dikorelasikan dengan
parameter-paremeter globalnya (beban-beban, geometri dan sebagainya) dimana retakan akan
merambat [9]. Rujukan [9] juga menjelaskan bahwa Fracture mechanics terbagi menjadi dua
kategori, yakni linear-elastic (LEFM) dan elastic-plastic (EPFM). LEFM adalah metode yang
menunjukkan hubungan antara medan tegangan dan distribusinya di sekitar ujung retak
dengan ukuran, bentuk, orientasi retak dan material properti akibat tegangan nominal yang
dikenakan pada struktur. Metode ini menggunakan parameter K, atau SIF untuk menunjukkan
karakteristik dari medan tegangan yang terjadi. EPFM lebih sering digunakan pada material
yang bersifat ductil, dimana terjadi perilaku elastic-plastic pada material akibat pembebanan

8. yang terjadi. Metode ini merupakan pengembangan dari LEFM, dengan penambahan analisa
yang dapat menunjukkan deformasi plastis dari material.
I. Linear Elastic Fracture Mechanics
Mode deformasi retak dapat digolongkan dalam tiga mode deformasi:
1. Moda I (opening mode) adalah retak yang diakibatkan oleh adanya tegangan tarik yang
tegak lurus terhadap arah/bidang penjaran retak. Jadi displasemen permukaan tegak lurus
bidang retak.
2. Moda II (sliding mode) adalah retak yang diakibatkan oleh tegangan geser yang searah
dengan penjalaran retak. Displasement permukaan retak adalah dalam bidang retak dan
tegak lurus leading edge dari retak.
3. Moda III (tearing mode) adalah retak yang diakibatkan karena tegangan geser yang
bekerja pada arah melintang dan membentuk sudut dengan arah penjalaran retak. Untuk
lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar. 8. Tiga mode deformasi retak.
Perlakuan panas (Heat Treatment) adalah suatu proses mengubah sifat logam dengan jalan
mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan, penahanan waktu dan pengaturan
kecepatan pendinginan dengan tanpa/merubah komposisi kimia yang bersangkutan. Tujuan
dilakukannya proses perlakuan panas yaitu untuk merekayasa atau mendapatkan kekerasan baja
sesuai dengan rencana yang diinginkan. Baja yang biasa dilakukan proses perlakuan panas yaitu
baja perkakas, baja karbon rendah tidak dapat dilakukan proses perlakuan panas karena
kandungan karbonnya tidak mencukupi. Untuk mencegah timbulnya kegagalan pada bahan, ada
beberapa cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kekuatan mekanik dari bahan tersebut.

9. Sehingga tidak mudah mengalami kegagalan, salah satu cara yang dapat dilakukan untuk
menghasilkan kekuatan mekanis yaitu dengan cara perlakuan panas (heat treatment). Perlakuan
panas diberikan pada baja untuk menghasilkan sifat-sifat yang diinginkan sehingga memiliki
kekuatan yang sesuai dengan kebutuhan. Salah satu metode perlakuan panas yang dapat
dilakukan untuk meningkatkan kekuatan baja AISI 1045 adalah dengan metode tempering, yang
mana dalam teorinya mampu meningkatkan keuletan yang diharapkan dapat meningkatkan sifat
mekanis yang digunakan sebagi poros dalam menerima beban. (Prawira:8)
BAB 3 Pembahasan
A. Patah Getas
Patah merupakan peristiwa yang terjadi karena beban tidak dapat menerima beban yang di
bebankan pada suatu material yang pembebanan tersebut melebihi kekuatan material. Pada
material yang sangat keras khususnya logam baja, maka sifat mekanisnya tidak akan dapat
menahan pembebanan yang lebih besar dari pada kekuatan dan ketahanan yang dimiliki material
tersebut.
Pembebanan ini akan terus menerus di transfer ke seluruh titik pada material dan menyebabkan
seluruh titik material mengalami pembebanan yang sangat besar secara merata. Tapi jika terdapat
kontur pada permukaan atau struktur komponen yang berbeda, maka akan terjadi konsentrasi
tegangan pada suatu tempat yang menjadikan area konsesntrasi tegangan tersebut akan
mendapatkan tegangan yang lebih besar dari pada tempat yang lain yang menyebabkan
terjadinya patah.
Untuk baja keras sendiri akan mengalami patah yang dinamakan patah getas, karena tidak
mampu menahan beban dan dengan keelastisitasan yang rendah maka baja akan mengalami

10. patah tanpa melakukan elastisitas terlebih dahulu karena elastisitas di abaikan karena sangat kecil
dan langsung patah pada kondisi plastis pada tegangan maksimum yang dapat di tahan oleh
material tersebut.
B. Tahapan Patah Getas
Material keras umumnya tidak memiliki elastisitas atau elastisitasnya terlalu kecil, untuk itu
material yang keras umumnya akan sangat bisa menghadapi tahanan dari pembebanan di
bandingkan dengan material yang ulet, tapi jika sudah mencapai batas tahanannya jika material
ulet akan mengalami elastisitas yang kemudian baru patah, sedangkan material keras karena
elastisitasnya terlalu kecil maka tidak akan mampu mengalami elastisitas, melainkan akan
mengalami plastisitas dan putus setelah menahan pembebanan maksimum yang dapat di terima
oleh material tersebut.
Beikut merupakan kurva dari (Harsono,2006) yang menyatakan diagram tegangan – regangan.
Dikatakan bahwa
a) Bahan tidak ulet, tidak ada deformasi plastis misalnya besi cor
b) Bahan ulet dengan titik luluh misalnya pada baja karbon rendah
c) Bahan ulet tanpa titik luluh yang jelas misalnya alumunium, diperlukan Metode off set
untuk mengetahui titik luluhnya
d) Kurva tegangan regangan sesungguhnya regangan-tegangan nominal

11. σp = kekuatan patah
σu = kekuatan tarik maksimum
σy = kekuatan luluh
ef = regangan sebelum patah
x = titik patah
YP = titik luluh
Dari diagram dan keterangan di atas maka dapat kita analisis bahwa material keras atau tidak ulet
akan putus pada kekuatan patahtanpa adanya regangan saat kekuatan patah.
Patah getas terjadi karena suatu material yang di beri pembebanan berulang – ulang statis
maupun dinamis yang kemudian menyebabkan material tidak bisa menahan beban yang lebih
dari ketahanannya dan menimbulkan retak yang sangat kecil yang menyebabkan adanya retak
kecil pada permukaan yang biasa disebut sebagai initial crack. Kemudian merambat perlahan
lahan ke daerah permukaan (crack propagation ), Initiation Crack berkembang menjadi
microcracks Perambatan atau perpaduan microcracks ini kemudian membentuk macrocracks
yang akan berujung pada failure. dan pada material keras tidak ulet, crack ini akan langsung
merambat tanpa adanya elastisitas yang menahan maka pada akhir rambatan retak inilah setelah
material mendapatkan tegangan maksimum maka material akan putus tanpa adanya regangan
yang di kenal dengan Final fracture proses akhir kerusakan pada struktur saat mengalami
pembebanan dan akan mengalami kegagalan material.
C. Faktor – faktor yang mempengaruhi material patah getas
Didalam perambatan retak di bahas pada banyak urnal bahwa setiap perambatan retak material
keras tidak ulet pasti mempunyai faktor penyebab yang dapat kita analisis dan dari pembahasan
tahapan retak juga dapat kita analisis bahwa faktor penyebabnya antara lain adalah
1. Pembebanan yang terjadi dan melebihi ketahanan suatu material.
2. Terjadinya konsentrasi tegangan yang tinggi
3. Terjadinya crack yang kemudian merambat dan patah
4. Terjadinya cacat pada material

12. 5. Material patah getas di karenakan tidak mempunyai elastisitas yang cukup untuk
menahan pembebanan atau bisa kita abaikan elastisitas material tersebut.
6. Dalam beberapa jurnal, tesis dan disertasi terdapat pembahasan bahwa korosi juga
dapat menyebabkan suatu patah getas pada material.
D. Akibat patah getas
Jika crack mengakibatkan patah pada material, maka patah getas sendiri mengakibatkan
terjadinya kegagalan yang tiba-tiba tanpa di tandai dengan adanya crack kasat mata dalam
waktu yang lama. Karena crack akan langsung merambat dengan cepat. Jika ini terjadi maka
suatu komponen yang mengalami kegagalan akan menyebabkan terkejutnya sang pemakai
alat atau mesin yang menggunakan komponen tersebut. Jadi mengakibatkan putus atau
kegagalan yang tiba – tiba.
E. Cara mengurangi kemungkinan terjadinya patah getas
Pada beberapa jurnal juga menyajikan bahwa heat treatment dan tempering dapat di gunakan
sebagai cara untuk mengurangi kemungkinan terjadinya patah getas. Karena dapat mengatur
susunan atom – atom dan molekul – molekul pada material dan mengakibatkan material lebih
tahan terhadap pembebanan.

13. BAB 4 Penutup
A. Kesimpulan
Dari pembahasan pada bab 4 dapat kita simpulkan bahwa patah getas adalah patah yang dialami
oleh material keras dengan elastisitas rendah bahkan elastisitas dapat diabaikan karena terlalu
kecil. Tahapan terjadinya patah getas sendiri meliputi
1. Initial crack
2. crack propagation dan
3. Final fracture
Dalam berbagai penelitian sendiri digunakan beberapa metoda untuk menguji, diantaranya
adalah sebagai berikut.
1. Uji Tarik
2. Bending
3. Analisa Fracture mechanics
4. Analisis dan perhitungan statistik dengan metode arcsin
Faktor yang mempengaruhi patah getas paling utama adalah tidak adanya elastisitas atau sangat
kecilnya elastisitas pada material. Dan Heat treatment, tempering dapat di gunakan sebagai cara
untuk mengurangi kemungkinan terjadinya patah getas
B. Saran
Dalam penentuan material dan perancangan haruslah mempertimbangkan spesifikasi dari alat
yang kita buat akan menerima pembebanan maksimum berapa. Dan juga harus
mempertimbangkan material yang tidak korosif. Untuk mengurangi terjadinya patah sebaiknya
menggunakan heat treatment yang pas dan tepat.

14. Daftar pustaka
Hakim, Abi L Dkk.2012. Analisa Umur Kelelahan Sambungan Kaki Jack- Up Dengan Mudmat
Pada Maleo Mopu Dengan Pendekatan Fracture Mechanics. Jurnal Teknik Its Vol. 1
Diakses Pada 26 Oktober 2014 Dari Scholar.Google.Com
Holzmann, Miloslav, Ladislav Jurášek ·Ivo Dlouhý. 2007.Fracture Behaviour And Cleavage
Initiation In Hypoeutectoidpearlitic Steel Int. J Fract 148:13–28 Diakses Pada 26
Oktober 2014 Dari Springerlink.
Kadreni, Emilia.2002. Pengaruh Steel Fiber Pada Sifat Mekanis Beton Dan Kapasitas Balok
Beton Bertulang Pasca Kebakaran. Usu Digital Library. Universitas Sumatera Utara.
Kirono, Sasi.2010.Sifat Kelelahan Batang Torak Komponen Mesin . B2tks Bppt : Tangerang
Prawira, Hendra. Analisis Ketahanan Lelah Baja Karbon Aisi 1045 Yang Ditempering
Sriyanto, Nanang Budi Dan Mochamad Noer Ilman. 2008.Perilaku Perambatan Retak Fatik Di
Udara Dan 3,5% Nacl Pada Sambungan Las Busur Rendam Baja Astm A572 Grade 50.
Sdm Teknologi Nuklir: Yogyakarta
Sugiarto, Teguh Dkk. 2013. Analisis Uji Ketahanan Lelah Baja Karbon Sedang Aisi 1045
Dengan Heat Treatment (Quenching) Dengan Menggunakan Alat Rotary Bending.
Jurnal Fema, Volume 1, Nomor 3 Diakses Pada 26 Oktober 2014 Dari
Scholar.Google.Com