6. Tegangan Alir Logam

� Tegangan alir adalah

Metal Forming(Pembentukan

Logam)

6.1 Konsep Tegangan Alir

Besar gaya Pembentukan

Besar gaya Perlawanan

Material terhadap deformasi

plastis(Flow Stress)

1.Literatur berdasarkan

pengujian logam

2. Pengujian logam

(research)

� Tegangan alir adalah

- perlawanan bahan terhadap deformasi plastis.

- sifat bahan yang menyatakan ketahanan material terhadap

deformasi plastis.

� Dalam membentuk logam, tegangan yang dibutuhkan harus

melampaui batas luluh material yang dibentuk (harga tegangan alir

material) dan konstruksi mesin harus tidak terdeformasi plastis

(tegangannya di bawah tegangan luluh)

� Data tegangan alir didapatkan dari hasil pengujian mekanik (uji tarik, uji tekan) berupa kurva alir

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Tegangan Alir (flow stress) dinyatakan sebagai kurva

tegangan-regangan pada daerah plastis yang menyatakan

ketahanan material terhadap deformasi plastis

Gambar (a) Hubungan antara beban dan perpanjangan atau tegangan –

regangan nominal untuk logam ulet selama uji tarik

(b) Perbesaran sumbu regangan untuk menunjukkan daerah elastis

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

A. Uji Tarik A.1 Tegangan-Regangan Teknis( Engineering stress-strain)

� Tegangan,σ = F /A0

(F=gaya, A0= luas awal)

� Tegangan maks., σu = Fu / A0

(Fu: gaya maks. )

� Regangan teknis, e=(∆L /L )x100%

Gambar skema hasil uji tarik

� Regangan teknis, e=(∆Lf/L0)x100%

(∆Lf =Lf - L0 ; Lf: panjang saat patah ;

L0:panjang awal)

� Reduksi penampang,

q=(∆Af/A0)x100%

(∆Af =Af - A0 ; Af: luas saat patah ; A0:luas

awal)

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

A. Uji Tarik A.2 Tegangan-Regangan Sejati( True stress-strain)

�Tegangan,σ S = F /Ai

(F=gaya, Ai= luas saat itu)

� Volume=konstan, maka

A0.L0=A1.L1

Tegangan sebenarnya, σ = σ (1+e)

Gambar skema hasil uji tarik

�Tegangan sebenarnya, σs = σteknis (1+e)

� Regangan sejati, ε = ln (Li/L0)

(Li =L0 + ∆L ; Li: panjang sesaat ;

L0:panjang awal)

� Regangan sejati, ε = ln (Li/L0)=ln

(1+e)Pengecilan beban tarik setelah beban maksimum adalah karena

terjadinya pengecilan setempat.

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Necking, pengecilan penampang menyerupai leher

Mulai terjadi necking

Mulai terjadi necking setelah pembebanan maksimum

�Dalam mengkaji proses pembentukan logam harus

digunakan konsep tegangan sebenarnya dan regangan

sebenarnya karena dapat menunjukkan perubahan

bentuk yang sebenarnya (benarkah ?)

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Manakah yang lebih baik digunakan tegangan-regangan teknis atau

yang sebenarnya ?

�Pada proses rolling billet dua tahap sbb:

e(I+II)=(150-100)/100=0.50

ε(I+II)=ln(150/100)=0.405

Proses L0(mm) Li(mm) e ε

Proses I 100 120 0.20 ln(120/100)=0.182

Proses II 120 150 0.25 ln(150/120)=0.223

eI + eII ≠ e(I+II)

0.20 + 0.25 ≠ 0.50

Teg.-Reg. Teknisε I + ε II = ε(I+II)

0.182 + 0.223 = 0.405

Teg.-Reg. Sebenarnya:

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

B. Uji TekanTak terdeformasi karena

gesekan µF

Volume konstan:

d02. h0 = d2.h

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

6.2 Pengaruh Regangan

HWP:Hot Working Process

(Proses Pengerjaan Panas)

CWP:Cold Working Process

(Proses Pengerjaan Dingin)

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

6.3 Pengaruh Temperatur

Perubahan tegangan-regangan teknis pada baja

karbon sedang (0.12~0.30%C) di berbagai suhuEfek suhu terhadap kekuatan luluh material

BCC, Ta, W, Mo, Fe dan FCC Ni

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

6.4 Pengaruh Laju Regangan (Strain Rate)

Tegangan alir pada regangan 0.002

vs kecepatan regangan untuk

A6063-O

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Tegangan alir dipengaruhi oleh besar regangan

6.5 Tegangan Alir pada Pengerjaan Dingin

Gabungan diagram

σ-ε untuk

kumpulan kawat

besi yang diproses

wire drawing

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Persamaan tegangan-

regangan alir sejati

σ = E.ε 1.0

σ = K.ε n (pers. umum)

Untuk daerah elastis:

K = E (modulus

elastisitas)=σ/ε=konstan

dan n=1.0

σ = E.ε 1.0

(untuk daerah elastis,

daerah I)

σ σ σ σ = K .ε ε ε ε n

(untuk daerah plastis,

daerah II dan III)

K: nilai tegangan pada

εεεε=1.0

Perilaku tegangan-regangan sejati Aluminium A1100-O

yang diuji pada uji tarik dan digambar pada koordinat

logaritma. (R.M. Caddell, R. Sowerby, 1969)

Catatan: 1 psi: 6.89x103 PaProses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

6.6 Tegangan Alir pada Temperatur Tinggi

Tegangan alir dipengaruhi oleh temperatur dan

sensitivitas pada laju regangan

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Dalam praktek:

Harga tegangan alir berbagai jenis logam dan paduan

dapat diperoleh dari literatur atau langsung dari

pengujian mekanik (uji tarik, uji tekan dll.)

Untuk pengerjaan dingin:

Hanya perlu data tegangan alir sebagai fungsi dari Hanya perlu data tegangan alir sebagai fungsi dari

regangan.

Untuk pengerjaan panas:

Diperlukan data tegangan alir pada temperatur dan

laju regangan yang digunakan pada proses

pembentukannya.

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

Sumber literatur untuk semua bahan di slide ini:

UcapanUcapanUcapanUcapan TerimaTerimaTerimaTerima kasihkasihkasihkasih kepadakepadakepadakepada Para Para Para Para PenulisPenulisPenulisPenulis sumbersumbersumbersumber

literaturliteraturliteraturliteratur untukuntukuntukuntuk slide slide slide slide iniiniiniini

Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan

1. Siswosuwarno, Mardjono, “Teknik Pembentukan”, FTI. ITB.

2. ASM International, 2005, ”ASM Handbook Vol.14A:

Metalworking: Bulk Forming”, ASM International

3. Hosford, William F. & Caddel, Robert M, “Metal Forming

Mechanics and Metallurgy Third Edition” Cambridge

University Press.