Pengaruh Cold Expansion terhadap Pemulihan Kekuatan Fastener Hole pada Sheet Metal Aluminium Alloy 2024-T4

Authors

  • Putranandha Rama Dwi Kusuma Politeknik Penerbangan Indonesia Curug, Indonesia
  • Andri Kurniawan Politeknik Penerbangan Indonesia Curug, Indonesia
  • Mileniawan Januar R Politeknik Penerbangan Indonesia Curug, Indonesia

DOI:

https://doi.org/10.57235/jetish.v5i2.9184

Keywords:

cold expansion; uji tarik; aluminium alloy 2024-T4; fastener hole; fatigue

Abstract

Struktur skin pesawat udara merupakan komponen kritis yang harus mampu menahan pembebanan berulang (cyclic loading) sesuai standar kelaikudaraan (airworthiness). Area fastener hole pada skin menjadi lokasi kritis karena menimbulkan konsentrasi tegangan (stress concentration) dengan faktor konsentrasi teoritis (Kt) sekitar 3,0. Data inspeksi PT GMF AeroAsia periode 2021–2025 mencatat 88 kasus burn mark dan pitting akibat lightning strike pada fastener pesawat Airbus A330 yang umumnya ditangani melalui penggantian rivet, sehingga menghasilkan fastener hole baru hasil drilling yang berpotensi memperlemah struktur apabila tidak diperkuat dengan metode yang tepat. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh proses cold expansion terhadap kekuatan struktur pada area fastener hole hasil perbaikan (repair) menggunakan metode uji tarik (tensile test). Penelitian menggunakan pendekatan kuantitatif dengan metode eksperimen pada material Aluminium Alloy 2024-T4 mengacu pada standar ASTM E8/E8M, dengan tiga kelompok spesimen, yaitu material normal (S-N), fastener hole hasil perbaikan tanpa cold expansion (S-WCE), dan fastener hole hasil perbaikan dengan cold expansion pada tingkat interferensi 3% (S-CE), masing-masing tiga spesimen. Hasil pengujian menunjukkan spesimen S-N memiliki UTS rata-rata 469,0 MPa; keberadaan fastener hole tanpa cold expansion menurunkan UTS menjadi 399,6 MPa (turun 14,80%); sedangkan cold expansion pada S-CE memulihkan UTS menjadi 458,3 MPa (naik 14,69% dibanding S-WCE), yield strength naik 15,47%, dan elongation naik 29,77%, serta telah memenuhi persyaratan minimum spesifikasi material Airbus. Dapat disimpulkan bahwa cold expansion merupakan metode perbaikan struktural yang efektif untuk memulihkan kekuatan mekanik statik Aluminium Alloy 2024-T4 pada area fastener hole hasil repair, sehingga direkomendasikan sebagai bagian dari prosedur standar Maintenance, Repair, and Overhaul (MRO). Penelitian lanjutan disarankan melakukan pengujian fatigue aktual untuk memvalidasi estimasi ketahanan fatigue yang diperoleh secara empiris pada penelitian ini.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Faridmehr, I., Osman, M. H., Adnan, A. B., Nejad, A. F., Hodjati, R., & Azimi, M. (2014). Correlation between engineering stress-strain and true stress-strain curve. American Journal of Civil Engineering and Architecture, 2(1), 53–59. https://doi.org/10.12691/ajcea-2-1-6

Guan, M., Xue, Q., Zhuang, Z., Hu, Q., & Qi, H. (2024). Experimental study of reaming sizes on fatigue life of cold-expanded 7050-T7451 aluminum alloy. Crystals, 14(9), 803. https://doi.org/10.3390/cryst14090803

Iba, Z., & Wardhana, A. (2024). Operasionalisasi variabel, skala pengukuran & instrumen penelitian kuantitatif (M. Pradana, Ed.). Eureka Media Aksara.

Li, C., Kapure, T. S., Roy, P. C., Gan, Z., & Shen, B. (2025). DeepOFormer: Deep operator learning with domain-informed features for fatigue life prediction. arXiv:2503.22475. https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.22475

Li, Q., Xue, Q., Hu, Q., Song, T., Wang, Y., & Li, S. (2022). Cold expansion strengthening of 7050 aluminum alloy hole: Structure, residual stress, and fatigue life. International Journal of Aerospace Engineering, 2022, Article 4057898. https://doi.org/10.1155/2022/4057898

Lv, Y., Dong, M., Zhang, T., Wang, C., Hou, B., & Li, C. (2023). Finite element analysis of split sleeve cold expansion process on multiple hole aluminum alloy. Materials, 16(3), 1109. https://doi.org/10.3390/ma16031109

Neto, D., Jesus, J., Branco, R., Sérgio, E., & Antunes, F. (2024). Propagation of a fatigue crack through a hole. Materials, 17(24), 6261. https://doi.org/10.3390/ma17246261

Strzelecki, P., Correia, J. A., & Sempruch, J. (2021). Estimation of fatigue S-N curves for aluminium based on tensile strength – proposed method. MATEC Web of Conferences, 338, 01026. https://doi.org/10.1051/matecconf/202133801026

Su, R., Huang, L., Xu, C., He, P., Wang, X., Yang, B., Wu, D., Wang, Q., Dong, H., & Ma, H. (2023). Factors influencing residual stresses in cold expansion and their effects on fatigue life—A review. Coatings, 13(12), 2037. https://doi.org/10.3390/coatings13122037

Sugiyono. (2016). Metode penelitian kuantitatif, kualitatif, dan R&D. Alfabeta.

Tang, H., Zhou, H., Liu, P., Ding, J., Jiang, Y., & Jiang, B. (2025). Fatigue life prediction and experimental study of landing gear components via FKM local stress approach. Aerospace, 12(11), 1026. https://doi.org/10.3390/aerospace12111026

Yan, C., Yang, J., Zhang, D., Zhang, S., & Zhang, T. (2025). Comprehensive design and experimental validation of tethered fixed-wing unmanned aerial vehicles. Aerospace, 12(2), 150. https://doi.org/10.3390/aerospace12020150

Zapletal, J., Vechet, S., Kohout, J., & Liskutin, P. (2009). Fatigue lifetime of 7075 aluminium alloy from ultimate tensile strength to permanent fatigue limit. Communications – Scientific Letters of the University of Zilina, 11(1), 17–21. https://doi.org/10.26552/com.C.2009.1.17-21

Zhang, Q., Zhu, Y., Gao, X., Wu, Y., & Hutchinson, C. (2020). Training high-strength aluminum alloys to withstand fatigue. Nature Communications, 11, 5198. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19071-7

Downloads

Published

2026-09-03

Citation Check