Pengujian Tarik1I.PENGUJIAN TARIK1.PendahuluanKekuatantarikmerupakansifatmekaniklogamyangpenting.Terutama untuk perencanaan konstruksi maupun pengerjaan logam tersebut. Kekuatan tarik suatu bahan dapat diketahui dengan menguji tarik pada bahan yang bersangkutan. Dari hasil pengujian tarik tersebut dapat diketahui pula sifat-sifat yang lain seperti : kekuatan mulur, reduksi penampang, modulus elastisitas dan sebagainya.2.Dasar Teori2.1.Diagram Hasil Uji TarikPada pengujian tarik spesimen dikenai beban uji aksial yang semakin besar secara kontinu. Penampang spesimen berbentuk lingkaran segi empat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.AodoloLa)AobloLb)Gambar 1. Spesimen Uji Tarika. Penampang lingkaranb. Penampang segi empatPerubahanpanjangspesimenterhadapbesarnyabebanolehmesintarik diplot menjadi diagram P - l seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Pengujian Tarik2P (kg)PuPyPEPpUFl (mm)P (kg)PuPyPpUFl (mm)Ssa.b.Gambar 2. Diagram Hasil Uji Tarika.Kurva (P - l) baja karbon rendahb.Kurva P - l logam pada umumnyaD- titik batas proporsionalY- Titik batas luluhE- Batas elastisitasU- Titik batas maksimumF - Titik patahDari gambar2.a terlihatbahwa untukbaja karbonrendahsampai beban Pp, perpanjangansebandingdenganpertambahanbeban.Teganganyangterjadipada beban tersebut berdasarkan luas penampang semula spesimen adalah :( )2oppmm / kgAP= dan ini disebut dengan batas proporsional.KarenasampaibatastersebuthubunganP-ladalahsebandingmaka grafiknya berupa garis lurus. Dan pada daerah ini pula berlakunya Hukum Hooke yaitu : = . Edimana:= tegangan E= Modulus Elastisitas = regangandalam hal ini: E = tan Pengujian Tarik3Padateganganyangtidakmelebihibatasproporsionalsecarapraktishanya mengakibatkandeformasielastis,yaitupereganganakanhilangbilabeban ditiadakan. Oleh sebab itu batas proporsional kadang-kadang identik dengan batas elastis. Sehingga dengan demikian p = E.Komponenmesinharusdirancangdengantegangankerjayangtidakmelebihip dan E.BilabebanmelebihiPp,makahubunganbebandanperpanjanganakan meyimpangdarigarislurusmembentukkurva.Selanjutnyapadabebantertentu pada diagram terdapat bagian yang mendatar.Halinimenunjukkanbahwabahanmengalamiperpanjangan(yielding/luluh) walaupun tanpa pertambahan beban.Besarnya beban tersebut disebut Py, sedangkan tegangan adalah : oyyAP= dan disebut titik luluh (yield point).Dengandemikiantitikyieldpointadalahteganganminimumdimana spesimenterdeformasidengantanpapertambahanbebanyangberarti.Karena deformasiyang terjaditidak hilangmeskipunbebanditiadakanmaka di atas titik luluhdisebutdaerahplastis.Sedangkandeformasiyangterjadidisebutdeformasi plastis.Deformasielastishanyamenyebabkandistorsielastispadakisikristal, sedangkanpadadeformasiplastisterjadislip,akibatnyapadadeformasiplastis akanterjadikenaikankekuatanpadaspesimen.Halinidisebutpenguatanregang (strain hardening).Kebanyakanlogam,titikluluhinitidaknampakjelas,sepertiditunjukkan pada Gambar 2.b. Oleh sebab itu penentuan titik luluhnya akan sangat tergantung pada alat ukur yang digunakan. Semakin teliti alat ukur akan semakin rendah titik luluhnya.Untukmengatasiinimakabisadiambilperjanjianyaituteganganpada deformasi permanent tertentu. Pengujian Tarik4Deformasi permanent yang sering digunakan adalah 0,1 % dan 0,2 %. Untuk menentukanteganganyangbersesuaiandengandeformasipermanenttersebut dapatdilakukandenganmenarikgarislurussejajardengankurvategangan regangan dari titik regangan 0,1 % atau 0,2 %.Kenaikan beban lebih lanjut akan menyebabkandeformasi yang besar pada keseluruhan volume spesimen. Beban maksimum dimana spesimen dapat bertahan tanpa patah disebut beban pada tegangan maksimum.Besarnya tegangan maksimum adalah :ouuAP= (kg/mm2)Sampaiteganganmaksimumdeformasiyangterjadiadalahhomogen sepanjang spesimen. Setelah mencapai tegangan maksimum pada logam yang ulet akan terjadi pengecilan penampang setempat, beban turun dan akhirnya spesimen patahpadatitikF,sedangkanpadalogamyanggetasakansegerapatahbegitu mencapai tegangan maksimum.2.2.Kurva Tegangan Regangan Teknik dan Tegangan Regangan SebenarnyaDaridiagramujitarik(kurvaP-l)dapatditransformasimenjadikurva tegangan regangan teknik dengan hubungan sebagai berikut :otAP= % 100 xllot= Dimana : t = tegangan teknik (kg/mm2) P= beban (kg) Ao = luas penampang awal spesimen (mm2) t = regangan teknik (%) l= perpanjangan (mm) lo = panjang awal spesimen (mm)Kurva tegangan regangan hasil uji tarik ditunjukkan pada Gambar 3. Pengujian Tarik5Dalammenentukankurvateganganreganganteknik(t t)diatasdianggap luaspenampangspesimen(Ao)tetap,begitupulapanjang(lo).Sehinggadengan demikian kurva t t tidak menunjukkan keadaan yang sebenarnya.Untukmendapatkankurvateganganregangansebenarnya(s s)digunakan luas penampang (A) dan panjang (l) spesimen yang sebenranya selama pengujian.Tegangan sebenarnya didefinisikan sebagai berikut :ssAdPd = sehingga ssAP= Dimana: s = tegangan sebenarnya (kg/mm2) P = beban (kg) As = luas penampang sebenarnya (mm2)Sedangkan regangan sebenarnya didefinisikan sebagai berikut :ldlds= sehingga ossllln = Dimana: s = regangan sebenarnya ls= panjang spesimen sebenarnya (mm) lo = panjang awal spesimen (mm)DengananggapanvolumekonstanyaituA.l=konstan.Makaregangan sebenarnya dapat juga ditulis sebagai berikut : ddln 2os= Dimana :do = diameter awal spesimen (mm) d = diameter sebenarnya spesimen (mm)Hubungan tegangan teknik dengan tegangan sebenarnya adalah sebagai berikut :Dengan anggapan volume konstan yaitu : As . ls = Ao . lo = konstanDidapat: so osll AA =jadi o osssl . Al . PAP= = Pengujian Tarik6atau ( )t toosos1ll lAP + = + = Sedangkanhubunganreganganteknikdenganregangansebenarnyaadalah sebagai berikut :ooossll llnllln += = ( )t s1 ln + = Kedua hubungan tersebut di atas berlaku hanya sampai tegangan maksimum (u). Kurva tegangan regangan sebenarnya biasanya didekati dengan persamaan:s = K (s)ndimana :s = tegangan sebenarnya (kg/mm2)K= kosntantas = regangan sebenarnyan= konstanta penguat regangan (strain hardening)UntukdapatmenentukanhargaKdannmakapersamaantersebutdiatas dikenakan operasi logaritma menjadi :ln s = ln K + n . ln sApabilapersamaantersebutdiplotdalamsalibsumbugrafiklnlnmaka persamaan ini menunjukkan garis lurus, dimana :sslnlnn=Dengan cara ekstrapolasi ke ln s = 0 akan diperoleh harga K.Ln s = ln Kpada s = 1atau ln s = 0Jadi K = s untuk s = 1Untuk membuat kurva t - t dan s - s maka data yang diperlukan adalah :Pl ttssln sln s Pengujian Tarik7Dari data tersebut maka diperoleh kurva ln s - ln sKurva t - t , Kurva s - s seperti yang terlihat pada gambar berikut :tsF(%)FUU(kg/mm2)tsttssGambar 3. Kurva Tegangan Regangan Hasil Uji Tarik2.3.Besaran-Besaran dari Hasil Uji Tarik2.3.1. Tegangan dan Regangan TeknikTegangan Teknik (t) = oAPRegangan teknik (t) =% 100ll loo=% 100llo2.3.2. Modulus ElastisitasSelamahubungandanperpanjanganberupagarislurusmakaberlakuHukum Hooke sebagai berikut : = E . sehingga = Edimana :E = modulus elastisitas = tegangan = regangandalam hal ini E = tan ln sln sKn = tan 0 Pengujian Tarik82.3.3. Kekuatan Luluh (y)Dalamhalkurvat -t adabagianyangmendatarmakapenentuany adalah pada bagian yang mendatar tersebut. Bila kurva t - t tidak terdapat bagian yang mendatar, maka penentuan t dengan offset yield point,yaitu dengan memasang regangan permanen tertentu. Perpotongan garis sejajar dengan bagian yang lurus terhadap kurva adalah titik y.Besarnyareganganpermanentersebutbiasanya0,1%atau0,2%.Penentuan tegangan luluh ditunjukkan pada Gambar 4.t(%)yt(%) ty0,2%Gambar 4. Penentuan Tegangan Luluha.Kurva t - t terdapat bagian yang mendatarb.Kurva t - t yang tidak terdapat bagian yang mendatarSehingga dengan demikian :( )o1 , 0 yA001 , 0 P = = ( )o2 , 0 yA002 , 0 P = = 2.3.4. Kekuatan MaksimumomaksimumuAP= Pengujian Tarik9dimana:u = kekuatan maksimum (kg/mm2) Pmaks = beban maksimum (kg) Ao = luas awal spesimen (mm2)2.3.5. Perpanjangan Relatif Maksimum% 100ll loo amaks= dimana maks= perpanjangan relatif maksimumla = panjang spesimen setelah pengujian sesuai dengan tanda gage length2.3.6. Reduksi Penampang% 100AA Aoa o= dimana : = reduksi penampang Ao= luas penampang spesimen sebelum pengujian Aa= luas penampang spesimen sesudah pengujian2.3.7. Modulus ResilinModulusresilinadalahkemampuanlogamuntukpenyerapenergideformasi elastis dan melepaskannya kembali bila beban ditiadakan.(%) tBaja karbonrendahBaja karbonmediumBaja karbon tinggi Pengujian Tarik10Gambar 5. Kurva t - t Baja KarbonDari gambar 5. terlihat bahwa modulus resilin adalah luasan dibawah kurva t - t pada daerah elastis.2UE ER =2Uy yR = dariE .y y = Maka : E 2U2yR=Dimana: UR = energi deformasi elastisTerlihatpulabahwabajakarbontinggimempunyaimodulusresilinyanglebih besar dari baja karbon rendah.2.3.8. Ketangguhan Logam (Toughness)Ketangguhansuatulogamadalahkemampuanlogamtersebutterhadap pembentukan. Hal ini ditujukan dengan luasan di bawah kurva t - t. Pada luasan yang semakin besar berarti logam tersebut lebih mudah dibentuk.3. Pelaksanaan Pengujian3.1.SpesimenSpesimendibuatsesuaidenganstandarDIN50125ataudapatjugadigunakan standar ASTM E.8 dan juga JIS Z22013.2. Mesin Tarik dan Peralatan yang DigunakanMesinTarikyangdigunakanadalahKARLFRANKGmBHdengankapasitas maksimum300kgsepertiditunjukkanpadaGambar6.atauMesinUjiTarik Universal Merk : WOLPERT kapasitas 30 ton.Disamping itu peralatan yang digunakan adalah :-Jangka sorong dengan ketelitian 0,1 mm untuk pengukuran panjang spesimen-Micro meter dengan ketelitian 0,1 mm untuk pengukuran diameter spesimen Pengujian Tarik113.3. Langkah-langkah Pengujian1.Catat data mesin tarik2.Ukur dimensi spesimen, tiap dimensi diukur tiga kali3.Spesimen dipasang pada penjepit4.Atur skala pembebanan5.Kertas grafik dan pena dipasang6.Pemberian pembebanan dengan kecepatan maksimum (Pmaks)7.Selamapenarikanperhatikanperubahanyangterjadipadaspesimenmaupun grafik8.Setelah patah, spesimen dilepas dari penjepit Pengujian Tarik129.Keduabagianspesimenyangpatahdigabungkembali,kemudianpanjang spesimen diukur10.Ukur diameter spesimen pada bagian yang patah3.4. Hasil PengujianTabel 1. Perubahan panjang (l) dan diameter (d) terhadap bebanBahan:Pada saat pembebanan:P (kg)l (mm)d (mm)Pmaks =............kglmaks =............(mm)d=............(mm)Pengukuran dimensi spesimen sebelum dan sesudah pengujian.3hlLt6LvLohr5 4 2 1 0dodldr3 6 5 4 2 1 0dpatahL1L2L3L4L5L6 Pengujian Tarik13- Bahan:....................................................................................- Beban maksimum:....................................................................................- Beban patah:....................................................................................Macam Ukuran (mm)Sebelum Pengujian Setelah PengujianI II III Rata2I II III Rata2DoLoLtDlDrHlHrH1L2L3L4L5L6