Pengujian Tegangan Tekuk dan Kerutan pada Material, Khususnya Karton dan Karton Bergelombang

Tegangan tekuk mengacu pada tegangan tekan kritis di mana elemen struktural (seperti kolom, pelat, cangkang, atau panel) tiba-tiba kehilangan stabilitasnya dan mengalami deformasi (tekuk) secara lateral alih-alih terus tertekan secara aksial. Mode kegagalan ini sering terjadi pada tingkat tegangan yang jauh di bawah kekuatan luluh atau kekuatan tekan material, terutama pada struktur tipis atau berdinding tipis.

Pada lembaran atau panel tipis (yang umum digunakan dalam bahan kemasan), ini melibatkan defleksi di luar bidang akibat tekuk, kompresi, lentur, atau beban gabungan.

Uji lipatan mengevaluasi kemampuan suatu material (terutama karton atau karton bergelombang) untuk membentuk garis lipatan yang terkontrol dan tahan lama tanpa retak atau kerusakan berlebihan. Lipatan menciptakan garis kelemahan yang disengaja untuk dilipat dalam kemasan (misalnya, kotak, karton). Tes utamanya adalah:

• Mengukur kekakuan kerutan atau gaya pemulihan (misalnya, gaya yang dibutuhkan untuk mempertahankan kerutan 90 derajat atau tekukan 15 derajat).
• “BS 6965-1 Sifat lipatan lembaran karton - Metode untuk menentukan pemulihan lipatan pada lipatan 90 derajat”.

Kerutan menciptakan kelemahan lokal, cacat geometris, atau pengurangan kekakuan pada panel atau kotak yang terkompresi yang dapat memicu atau berkontribusi pada terjadinya tekuk.

Pada kemasan kardus bergelombang, lipatan terbentuk di tepi dan tutup kotak (misalnya, wadah bergelombang biasa). Lipatan ini bertindak sebagai cacat awal atau garis engsel, mengurangi beban tekuk kritis panel samping di bawah tekanan dari atas ke bawah.

Penelitian yang dilakukan pada panel karton bergelombang telah menunjukkan hal-hal berikut:

• Panel-panel tersebut melengkung pada rentang pasca-elastis karena sifat ortotropiknya (kekakuan yang berbeda dalam arah mekanis dan transversal).
• Kerutan menimbulkan ketidakpastian dalam kapasitas menahan beban dengan mengurangi kekakuan lentur lokal dan mendorong terjadinya tekuk lebih awal atau defleksi pasca-tekuk.
• Khususnya pada sisi cekung selama pembengkokan atau kompresi, tekukan lokal pada lapisan (permukaan) biasanya terjadi sebelum kegagalan global.

Pengujian kompresi panel eksperimental mengungkapkan kurva beban-perpindahan yang menunjukkan perilaku tekuk yang jelas: respons linier pada awalnya, diikuti oleh perilaku pasca-tekuk nonlinier hingga kegagalan material.

Metode pelipatan analog (berbasis cetakan tradisional) dan digital memengaruhi hasilnya:

• Pelipatan digital dapat mengubah kekuatan tekan tepi, kekakuan geser, kekakuan lentur, dan kekuatan tekan kotak secara keseluruhan.
• Lipatan tambahan atau lipatan yang dibuat dengan buruk memicu tekuk, yang secara signifikan mengurangi kekuatan tekan.

Dalam sebuah studi mendalam yang dilakukan pada panel bergelombang:

• Model analitis memperkirakan beban tekuk kritis sekitar 958 N, sedangkan eksperimen menunjukkan sekitar 814 N (karena cacat seperti lipatan dan perilaku kertas yang tidak linier).
• Perilaku setelah tekuk disesuaikan dengan kurva, dan kegagalan biasanya terjadi akibat tegangan lapisan dalam mencapai batasnya.

Kualitas pelipatan juga terkait dengan pemisahan lapisan selama pelipatan, memungkinkan perilaku seperti tekukan berlapis di wilayah pelipatan.

Tes umum yang menghubungkan lipatan dan kerutan pada kemasan meliputi:

• Uji tekan tepi: Mengukur kekuatan tekan tegak lurus terhadap alur; dipengaruhi oleh kerutan.
• Uji kompresi kotak: Mengevaluasi tekuk kotak secara keseluruhan di bawah beban; lipatan mengurangi kapasitas.
• Uji lentur panel: Uji ini menekan panel beralur yang ditopang sederhana untuk memeriksa efek regangan dan kerutan.
• Tes pemulihan kerutan/kekakuan: Mengukur kualitas lipatan dan secara tidak langsung memengaruhi ketahanan terhadap tekukan.

Interaksi tekuk/kerutan juga penting dalam pelapisan otomotif. Misalnya, pengujian tegangan tekuk/kerutan menurut beberapa standar seperti varian standar “EN 4214 Aviation series - Aluminum alloy AL-P7010-T651” untuk adhesi di bawah deformasi.

Secara umum, pemahaman tentang tegangan tekuk membantu memprediksi kinerja kemasan, sementara pengujian kerutan memastikan pelipatan yang andal. Kerutan yang buruk mempercepat kegagalan tekuk dalam penumpukan/penanganan di dunia nyata dan mengurangi kekuatan kotak dengan memicu defleksi panel atau ketidakseimbangan lapisan lokal.

Pengujian tegangan tekuk sangat penting karena tekuk merupakan jenis cedera yang sangat berbahaya dan sulit dideteksi.

• Itu terjadi tiba-tiba.
• Hal ini terjadi pada tegangan yang jauh lebih rendah daripada kekuatan normal material (kekuatan luluh / kekuatan tekan).
• Begitu terjadi tekuk, struktur tersebut kehilangan hampir seluruh kapasitas menahan bebannya dengan sangat cepat.
• Bahkan beban tambahan yang sangat kecil setelah tekuk dapat menyebabkan deformasi besar yang tidak dapat diprediksi.

Alasan terpenting dilakukannya tes keseleo adalah sebagai berikut:

• Keselamatan mencegah keruntuhan mendadak yang dahsyat. Jika diabaikan, konsekuensi nyatanya adalah bangunan, jembatan, menara, derek, dan rak yang runtuh. Bidang-bidang yang sangat penting dalam hal ini adalah teknik sipil dan struktur.
• Kegagalan terjadi jauh lebih cepat dari yang diperkirakan. Jika diabaikan, konsekuensi nyatanya adalah kolom akan patah pada 20-40% dari kekuatan materialnya. Area tipikal di mana hal ini sangat penting adalah kolom, penyangga, dinding tipis, dan panel.
• Analisis tegangan normal tidak dapat mendeteksi tekuk. Jika diabaikan, konsekuensi di dunia nyata adalah analisis statis linier menunjukkan sedikit sekali penyimpangan, namun tekuk tetap terjadi. Area tipikal di mana hal ini sangat penting adalah hampir semua elemen tekan tipis.
• Tanda-tanda peringatan sebelum kegagalan sangat sedikit. Jika diabaikan, konsekuensi nyatanya adalah tidak terjadi deformasi permanen yang signifikan sebelum terjadi keruntuhan. Area-area yang sangat penting dalam hal ini adalah industri kedirgantaraan, sasis otomotif, dan rak penyimpanan.
• Hal ini sangat penting untuk struktur yang tipis, panjang, dan tinggi. Jika diabaikan, konsekuensi di dunia nyata adalah semakin panjang, tipis, dan tinggi strukturnya, semakin berbahaya jadinya. Area umum di mana hal ini sangat penting meliputi menara, tiang, lengan panjang, cangkang tipis, dan pelat.
• Hal ini sangat penting dalam pengemasan (terutama kotak). Jika diabaikan, konsekuensi nyatanya adalah kotak akan roboh saat ditumpuk dan produk akan rusak. Area umum di mana hal ini sangat penting meliputi kotak kardus bergelombang, penumpukan palet, dan kemasan siap pajang di rak.
• Hal ini menghemat sejumlah besar uang. Mengabaikannya akan memiliki konsekuensi nyata, mencegah desain yang berlebihan maupun kurang desain. Area tipikal di mana hal ini sangat penting adalah semua sektor (penerbangan, otomotif, pengemasan, konstruksi).

Selama bertahun-tahun, organisasi kami, dengan staf yang kompeten dan berpengalaman, telah memahami kebutuhan klien, menyediakan layanan pengujian canggih yang mereka butuhkan, dan membantu dalam pembentukan, implementasi, dan peningkatan sistem manajemen. Dalam kerangka kerja ini, kami juga menyediakan layanan pengujian tegangan tekuk dan lentur untuk berbagai bisnis.