Language
Country/Area
No result found
Inilah sebabnya kaca retak! Pelajari bagaimana guncangan termal merusak material
Dalam kehidupan sehari-hari, pecahnya peralatan gelas sering kali mengejutkan, dan sering kali terjadi pada waktu yang tidak terduga. Dalam kasus seperti itu, fenomena fisik berupa guncangan termal sering kali menjadi penyebabnya. Guncangan termal mengacu pada beban mekanis sementara yang dialami oleh suatu objek pada suhu yang berubah dengan cepat, yang diakibatkan oleh perbedaan pemuaian antara berbagai bagian objek karena perubahan suhu. Ketika regangan yang disebabkan oleh perubahan ini melebihi kekuatan tarik material, retakan dapat terjadi, yang pada akhirnya menyebabkan kegagalan struktural.
Guncangan termal biasanya didefinisikan sebagai perubahan suhu yang tidak dapat diatasi oleh material dalam waktu singkat. Dalam hal ini, hubungan antara regangan dan tegangan harus dipahami.
Apa itu guncangan termal?
Guncangan termal terutama didefinisikan sebagai perubahan suhu yang cepat yang menyebabkan pemuaian dan penyusutan yang tidak merata antara berbagai bagian objek. Perubahan tersebut tidak hanya menyebabkan tegangan tetapi juga menyebabkan kerusakan struktural lokal, yang merupakan penyebab utama kegagalan banyak material. Oleh karena itu, mencegah guncangan termal merupakan faktor penting yang perlu dipertimbangkan saat merancang dan menggunakan berbagai material.
Bagaimana guncangan termal memengaruhi material?
Misalnya, kaca tahan panas, seperti kaca borosilikat, lebih mampu menahan guncangan termal karena koefisien ekspansi yang lebih rendah dan kekuatan yang lebih besar. Sebaliknya, kuarsa lebur berkinerja lebih baik dalam aspek-aspek ini. Material kaca-keramik tertentu, terutama sistem litium aluminosilikat, mengendalikan proporsi koefisien ekspansi negatif dalam material sehingga koefisien ekspansi keseluruhan turun hingga hampir nol pada rentang suhu yang luas. Jenis material ini menunjukkan sifat termomekanis yang unggul.
Pengujian guncangan termal biasanya menggunakan teknik eksitasi guncangan, metode pengukuran non-destruktif.
Langkah-langkah untuk mencegah guncangan termal
Untuk mencegah guncangan termal secara efektif, langkah-langkah berikut dapat diambil selama perancangan:
- Minimalkan gradien termal dengan mengubah suhu secara bertahap.
- Tingkatkan konduktivitas termal material.
- Kurangi koefisien ekspansi termal material.
- Tingkatkan kekuatan material.
- Memperkenalkan tekanan kompresif, seperti menggunakan kaca temper.
Contoh pengujian guncangan termal
Dalam aplikasi industri, pengujian guncangan termal sering digunakan untuk memastikan stabilitas produk di bawah perubahan suhu ekstrem. Misalnya, beberapa wadah kaca dapat menjadi getas saat terkena siklus singkat suhu tinggi dan rendah, dan metode pengujian ini sering digunakan untuk mengevaluasi ketahanannya. Dalam pengujian ini, sampel ditempatkan di lingkungan yang berubah dengan cepat antara suhu tinggi dan rendah, terkadang dengan kecepatan melebihi 15°C per menit.
Kegagalan akibat guncangan termal pada material rapuh
Material rapuh sering kali lebih rentan terhadap guncangan termal, terutama pada perubahan suhu yang cepat. Misalnya, kompor besi tua dapat menyebabkan material retak jika terlalu panas dan kemudian dilapisi dengan air dingin. Hal ini karena bagian luar material mendingin dengan cepat sementara bagian dalam tetap tinggi, sehingga menghasilkan tekanan yang tidak merata.
Pengujian guncangan termal digunakan oleh banyak industri untuk meningkatkan stabilitas produk dan memastikan integritasnya tetap terjaga dalam kondisi ekstrem.
Ringkasan dampak guncangan termal dan signifikansinya terhadap pemilihan material
Dampak guncangan termal tidak dapat diabaikan, terutama saat merancang dan memilih material. Memilih material dengan ketahanan guncangan termal yang tinggi, seperti kaca dan keramik tertentu, dapat meningkatkan kinerja dan stabilitas produk secara signifikan. Seiring kemajuan ilmu material, material yang lebih inovatif yang dapat mengatasi tantangan guncangan termal dapat dikembangkan di masa mendatang.
Saat memilih material, apakah kita telah mempertimbangkan dampak potensial guncangan termal terhadap kinerjanya?
