Dalam kondisi apa fenomena mulur pegas torsi baja tahan karat akan lebih signifikan?

Creep adalah deformasi plastis yang lambat dan permanen pada material padat di bawah tekanan konstan sepanjang waktu. Untuk pegas torsi baja tahan karat , mulur bermanifestasi sebagai penurunan bertahap dalam torsi pemulih (secara teknis dikenal sebagai relaksasi tegangan pada defleksi konstan) atau peningkatan sudut defleksi secara terus menerus pada beban konstan. Fenomena ini secara langsung mempengaruhi presisi dan keandalan pegas dalam jangka panjang. Dari sudut pandang profesional, terjadinya mulur yang signifikan pada pegas torsi baja tahan karat terutama dipengaruhi oleh efek sinergis dari tiga faktor terintegrasi berikut.

1. Pengaruh Suhu Kritis

Suhu merupakan faktor utama yang menentukan apakah creep akan terjadi secara signifikan. Meskipun creep secara teoritis terjadi pada suhu berapa pun, lajunya hanya berdampak signifikan pada aplikasi teknik setelah melebihi ambang batas tertentu.

Korelasi Titik Leleh: Teori material logam tradisional menunjukkan bahwa creep biasanya menjadi signifikan sekitar 0,4Tm​ di atas suhu leleh absolut material. Baja tahan karat (seperti seri 300) memiliki titik leleh yang lebih tinggi, tetapi karena kawat pegas berada di bawah tekanan tinggi, suhu aktual terjadinya perambatan jauh lebih rendah.

Temperatur servis baja tahan karat: Secara umum, temperatur servis maksimum yang direkomendasikan untuk pegas torsi untuk baja tahan karat austenitik standar (seperti SUS 304 atau 302) adalah sekitar 250°C hingga 300°C.

Ketika suhu kerja di bawah 100°C, laju mulur menjadi sangat rendah dan dapat diabaikan.

Ketika suhu kerja melebihi 150°C, terutama pada kisaran 200°C hingga 300°C, pergerakan dislokasi dan difusi kekosongan dalam baja tahan karat diaktivasi oleh energi panas, mempercepat deformasi plastis dan menyebabkan perambatan menjadi terlihat.

2. Pengaruh Katalitik Tingkat Stres Tinggi

Pada kondisi suhu yang sama, tingkat tegangan yang diterapkan merupakan kekuatan pendorong utama yang mempercepat mulur. Untuk pegas torsi, tegangan ini secara khusus mengacu pada tegangan lentur.

Stres dan Kekuatan Hasil: Creep unik karena terjadi pada tingkat tegangan jauh di bawah kekuatan luluh material. Namun, semakin dekat tegangan mendekati batas elastis, maka laju mulur semakin tinggi.

Desain Pegas: Saat merancang pegas torsi, jika Tegangan Kerja Maksimum melebihi persentase kritis Batas Proporsional material baja tahan karat (misalnya, 60% atau 70%), mulur dapat terakumulasi dalam jangka waktu lama, menghasilkan ketidakstabilan dimensi yang signifikan, bahkan pada suhu kamar. Tegangan yang tinggi memberikan energi aktivasi yang diperlukan untuk mengatasi hambatan kisi, sehingga mempercepat terjadinya mulur dislokasi.

Relaksasi Stres: Dalam penerapan defleksi konstan, stres tinggi secara langsung menyebabkan percepatan relaksasi stres. Relaksasi ini pada akhirnya bermanifestasi sebagai hilangnya torsi, yang merupakan alasan utama pegas tidak dapat mempertahankan fungsi yang diinginkan.

3. Durasi Pemuatan Berkelanjutan

Creep adalah deformasi khas yang bergantung pada waktu. Semakin lama pegas berada di bawah beban, semakin besar regangan mulur kumulatifnya.

Tiga Tahapan Creep: Proses creep biasanya dibagi menjadi tiga tahap:

Creep Primer: Laju regangan menurun secara bertahap. Tahap ini didominasi oleh pengerasan regangan ketika pegas pertama kali dibebani.

Creep Sekunder: Laju regangan pada dasarnya tetap konstan. Ini adalah tahap keseimbangan antara pengerasan dan pelunakan (yaitu pemulihan), dan merupakan sebagian besar masa pakai pegas.

Creep Tersier: Laju regangan meningkat tajam hingga patah. Dalam penerapan praktis pegas torsi, tahap ini umumnya tidak diperbolehkan.

Beban Statis Jangka Panjang: Untuk aplikasi beban statis yang memerlukan pemeliharaan sudut tetap untuk waktu yang lama, seperti pegas katup atau mekanisme penjepitan tertentu, waktu sangatlah penting. Bahkan pada tegangan dan suhu yang relatif rendah, beban kumulatif selama bertahun-tahun atau bahkan puluhan tahun dapat menyebabkan pengaturan permanen pegas melebihi toleransi.

4. Pengaruh Struktur Mikro Material

Struktur mikro dan proses pembuatan kawat baja tahan karat mempunyai pengaruh yang menentukan terhadap ketahanan mulur.

Pengerasan Pekerjaan Dingin: Kawat pegas baja tahan karat biasanya mengalami persentase penarikan dingin yang tinggi untuk mencapai kekuatan tinggi. Kepadatan dislokasi yang tinggi yang disebabkan oleh pengerjaan dingin meningkatkan ketahanan mulur pada suhu kamar. Namun, seiring dengan meningkatnya suhu, dislokasi ini mungkin mulai pulih, sehingga mengurangi kinerja relaksasi stres.

Pengerasan Curah Hujan: Beberapa jenis baja tahan karat berkekuatan tinggi (seperti Baja Tahan Karat 17-7 PH) menggunakan mekanisme pengerasan presipitasi. Perlakuan panas dan penuaan yang tepat dapat membentuk endapan halus, secara efektif menahan dislokasi dan secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap mulur suhu tinggi.