Pendahuluan
Dalam industri pendingin, keandalan kompresor merupakan faktor kunci dalam menjaga efisiensi dan umur produk. Accelerated Life Testing (ALT) digunakan untuk mendeteksi kegagalan desain dan meningkatkan masa pakai kompresor reciprocating pada kulkas.
Penelitian ini berfokus pada penggunaan ALT dalam mengidentifikasi mode kegagalan utama pada kompresor baru, dengan metode berikut:
- Analisis beban siklus pendingin untuk memahami tekanan dan suhu kerja kompresor.
- Pengujian ALT dengan peningkatan stres mekanis dan termal untuk mensimulasikan kondisi ekstrem.
- Perbaikan desain berdasarkan hasil ALT untuk meningkatkan B1 life (umur keandalan 1%).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa melalui desain ulang struktur reed valve dan peningkatan material, umur kompresor dapat ditingkatkan dari 1,5 tahun menjadi 12,9 tahun.
Metodologi: Implementasi ALT dalam Pengujian Kompresor
ALT dilakukan dalam tiga tahap dengan fokus utama pada:
- Identifikasi Mode Kegagalan
- Kegagalan utama terjadi pada suction reed valve, yang mengalami retak dan patah akibat benturan berulang dengan valve plate.
- Penyebab utama adalah desain valve yang tidak optimal dan material yang kurang kuat.
- Perbaikan Desain Berdasarkan Hasil ALT
- Perubahan ketebalan reed valve dari 0.178 mm menjadi 0.203 mm.
- Penyesuaian ukuran trespan valve plate untuk mengurangi dampak benturan.
- Proses heat treatment pada crankshaft untuk meningkatkan daya tahan terhadap keausan.
- Pengujian Ulang dengan Desain yang Ditingkatkan
- ALT tahap pertama menunjukkan kegagalan pada 8.687 siklus operasi.
- Setelah perbaikan desain, kegagalan baru terjadi pada 29.000 siklus operasi, menunjukkan peningkatan signifikan dalam daya tahan produk.
Studi Kasus: Simulasi Beban Operasional dan Umur Produk
Studi ini juga membandingkan kondisi operasional normal dan kondisi uji ALT untuk mengukur perbedaan masa pakai kompresor:
- Simulasi Beban Normal vs. ALT
- Siklus harian: 22 kali ON/OFF dalam kondisi normal, 98 kali dalam ALT.
- Tekanan kerja normal: 1.27 MPa, meningkat hingga 2.94 MPa dalam ALT.
- Suhu dome kompresor normal: 90°C, meningkat hingga 120°C dalam ALT.
- Perhitungan Acceleration Factor (AF)
- Berdasarkan parameter tekanan dan suhu, faktor percepatan (AF) dihitung sebesar 20,9.
- B1 life meningkat dari 1,5 tahun menjadi 12,9 tahun setelah implementasi desain baru.
- Hasil Weibull Analysis
- ALT pertama: Kegagalan terjadi dalam 8.687 siklus operasi dengan tingkat keandalan rendah.
- ALT kedua: Tiga unit gagal dalam 17.000 siklus operasi, menunjukkan adanya peningkatan kecil setelah modifikasi awal.
- ALT ketiga: Semua unit bertahan hingga 29.000 siklus tanpa kegagalan signifikan.
Hasil dan Implikasi
Keunggulan ALT dalam pengujian kompresor reciprocating:
✔ Mempercepat analisis keandalan tanpa menunggu umur produk dalam kondisi operasional normal.
✔ Mengidentifikasi mode kegagalan utama sebelum produk diproduksi secara massal.
✔ Meningkatkan umur produk melalui optimasi desain berbasis data eksperimen.
Tantangan dalam Implementasi:
✖ Diperlukan metode uji yang dapat merepresentasikan kondisi operasional di lapangan dengan lebih akurat.
✖ Kegagalan yang terjadi dalam ALT mungkin berbeda dengan kegagalan aktual di lingkungan pelanggan.
✖ Diperlukan penyesuaian desain tambahan berdasarkan hasil pengujian jangka panjang.
Kesimpulan: ALT sebagai Metode Efektif untuk Meningkatkan Keandalan Kompresor
Penelitian ini menunjukkan bahwa Accelerated Life Testing (ALT) merupakan metode yang sangat efektif dalam meningkatkan keandalan kompresor reciprocating pada kulkas.
Melalui kombinasi analisis beban, pengujian ALT, dan optimasi desain, produsen dapat:
- Mengidentifikasi dan menghilangkan mode kegagalan sebelum produk masuk ke pasar.
- Meningkatkan keandalan produk dari 1,5 tahun menjadi 12,9 tahun.
- Mengurangi tingkat kegagalan di lapangan, sehingga menghemat biaya garansi dan perbaikan.
Metode ini dapat diterapkan secara luas dalam industri pendingin, otomotif, dan manufaktur peralatan rumah tangga untuk memastikan produk yang lebih tahan lama dan andal bagi konsumen.
Sumber Artikel : Woo, S., Chu, Y., & Ahn, H. K. (2007). Improving the Reliability of a Reciprocating Compressor for Applications in a Refrigerator. Korean Journal of Materials Research, Vol. 17, No. 11.