Kebutuhan untuk tahan uji pada industri otomotif sangat tinggi dan terus berkembang. Penerapan prosedur 6-Sigma menurunkan tingkat kegagalan secara signifikan, namun perlu upaya yang tinggi untuk melakukan identifikasi kegagalan tersebut atau biasa disebut Failure Analysis di dunia Industri.
Seringkali kegagalan disebabkan oleh masalah material, misalnya inhomogenitas, inklusi atau kontaminasi yang dapat menimbulkan retakan atau material akan cepat rusak. Kerusakan material ini, biasanya terjadi hanya dibagian tertentu. Bagian tersebut tidak homogen dan bentuk yang tidak teratur. Sejauh ini, analisa material pada bagian tertentu atau distribusi elemen diperlukan untuk identifikasi. Dengan demikian, micro-X-Ray Fluorescence (μ-XRF) merupakan alat analisis yang tepat untuk melakukan analisa tersebut.
Instrumen Micro-Xray Fluorescence (μ-XRF): M4 Tornado Bruker
Pada Micro-XRF M4 Tornado Bruker, radiasi X-Ray difokuskan menggunakan optic kapiler ke titik kecil pada sampel dengan energi resolusi detector yang tinggi sehingga mampu mendeteksi mendeteksi radiasi fluoresensi yang dihasilkan. Sampel diposisikan pada stage yang dapat bergerak secara X-Y-Z.
Spesifikasi teknis M4 Tornado:
Tabel 1: Spesifikasi Teknis padaTornado M4
Point Measurement
Point measurement merupakan mode pengukuran di titik tertentu pada sampel. Mode ini dapat dilakukan untuk mengidentifikasi kontaminasi di titik tertentu (Salah satu proses failure analysis di Industri)
Analisa Kontaminasi
Masalah lain yang sering terjadi yaitu identifikasi kontaminasi misalnya pada permukaan yang dapat mempengaruhi keandalan kontak listrik, ketahanan geser pada roll bearings dan lainnya. Kontaminasi tersebut dapat ditentukan dengan membandingkan spektrum permukaan bahan yang terkontaminasi dan permukaan yang bersih, atau juga bisa dengan analisa distribusi unsur. Ini akan ditunjukkan pada contoh berikut. Gambar 2a terlihat kontaminasi pada stainless steel cylinder. Terlihat distribusi Sulfur (gbr. 2b) dan Fosfor (gbr. 2c) dan juga false-color (gbr. 2d).
Gambar 2: Gambar kontaminasi pada silinder stainless steel
Selain dengan melihat dari distribusi unsur pada sampel yang terkontaminasi, kita juga dapat menganalisa dengan membandingkan spektrum pada sampel yang terkontaminasi dengan sample yang bersih. Terlihat pada gambar 3 spektrum yang berwarna biru menunjukkan adanya kontaminasi yaitu Fosfor dan Sulfur. Berdasarkan unsur tersebut dapat disimpulkan bahwa kontaminasi berasal dari residu mesin.
Gambar 3: Spektrum point sampel yang bersih (merah) dan terkontaminasi (biru)
Analisis Distribusi Unsur
Dengan mapping distribusi unsur, kita dapat melihat persebaran unsur yang berbeda di suatu area sampel. Oleh karena itu, fluoresensi seluruh titik matriks harus diukur. Fungsi Hypermap dari M4 Tornado menyimpan spektrum lengkap untuk setiap piksel hingga memungkinkan proses pos data secara ekstensif dan evaluasi yang fleksibel.
Pengujian Ball Bearings
Roll bearings harus memiliki masa pakai yang panjang, meskipun mendapatkan tekanan yang besar dari gesekan. Oleh sebab itu, pelumas sangat penting meskipun adanya pengaruh terhadap material roll bearing. Salah satu kemungkinan saat penyelidikan adalah analisis bearing shells. Gambar 4 menunjukkan bagian dari bearing shell yang telah lama digunakan. Pada gambar tersebut bearing shell berwarna akibat pengaruh pelumas.
Gambar 4: Gambaran bearing shell
Distribusi unsur pelumas pada bearing terlihat pada gambar 5, dua distribusi pertama Zn dan S dalam presentasi satu warna dan terakhir untuk P dalam distribusi false color. Konsentrasi P sangat kecil sehingga distribusi satu warna tidak memiliki kontras yang cukup. Distribusi ini menandai konsentrasi yang lebih tinggi dari elemen-elemen pada bearing shell. Hal tersebut, merupakan bagian dari minyak kemudian menyebar dan didukung dengan peningkatan suhu akibat gesekan antara ball dengan shell.
Gambar 5: Distribusi unsur pelumas pada bearing shell (gambar atas: Zn, gambar tengah: S, gambar bawah: P)
Ringkasan: Failure Analysis di Industri Otomotif
Micro X-Ray Fluorescence merupakan alat analisis yang memiliki potensi tinggi untuk menganalisa berbagai tahapan dalam pembuatan komponenen otomotif. Fleksibilitas yang tinggi dari metode ini untuk menganalisa sampel pada titik tertentu dan juga distribusi unsur mampu mengidentifikasi material. Contohnya seperti menganalisa ketebalan coating pada sampel yang kecil atau tidak beraturan, failure analysis, meneliti pengaruh penerapan suatu bahan dan pengaruhnya terhadap ketahanan terhadap bahan tersebut, analisa kontaminasi dan lainnya.
Dengan menggunakan M4 Tornado Bruker, waktu proses Failure Analysis pada Industri Anda dapat dilakukan dalam waktu yang singkat. Hal ini dikarenakan intensitas eksitasi dan kemampuan count rate yang tinggi. Untuk Indentifikasi unsur hanya perlu beberapa detik, untuk kuantifikasi kurang dari 1 menit dan analisa distribusi unsur waktunya dapat di sesuaikan dengan mengatur dwell times sampai kurang dari 1ms.
Evaluasi data menjadi sangat penting, untuk kuantifikasi tanpa perlu menggunakan standar dapat digunakan untuk kualitas sample dan kondisi pengukuran yang berbeda-beda. Dengan Fleksibilitas yang tinggi, akurasi dapat ditingkatkan dengan kalibrasi meskipun hanya menggunakan beberapa sampel dari kualitas sampel yang diperiksa. Untuk evaluasi analisa/pengukuran distribusi, tersedia berbagai format data dan juga metode chemometric yang membuat interpretasi data pemetaan lebih cepat dan akurat.
