BAB IVPENGUJIAN KEKUATAN TARIK

4.1 Tujuan Pengujian 1. Mengetahi tegangan yield, tegangan ultimate, regangan dan kontraksi suatu bahan.2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap parameter-parameter diatas.3. Mengetahui cara pengujian tarik.4.2 Teori Dasar Pengujian4.2.1 Hubungan Tegangan dan ReganganHubungan tegangan dan regangan dapat diketahui dengan jelas pada diagram tegangan regangan yang didasarkan dari data yang diperoleh dari pengujian tarik.1. Tegangan adalah distribusi gaya persatuan luas. = F/Aketerangan : = Tegangan tarikF = gaya tarikanA = luas penampang2. Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang awal = l/l0keterangan : = Reganganl = Pertambahan panjang;l0 = panjang awalHubungan tegangan dan regangan dapat diketahui dengan jelas pada diagram. Diagram Tegangan ReganganKeterangan Gambara. Batas Elastis ( E)Dalam gambar dinyatakan dengan titik A. Bila sebuah bahan diberi beban sampai di titik A kemudian bebannya dihilangkan maka bahan tersebut plastis.b. Batas Proporsional (p)Titik sampai dimana hubungan proporsional antara tegangan regangan telah pada tegangan tertinggi.c. Deformasi PlastisYaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada gambar yaitu bila bahan ditarik melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing.d. Tegangan luluh atas ( ay) Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.e. Tegangan luluh Bawah ( ey)Tegangan rata -rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi plastis. Bila disebutkan hanya tegangan luluh maka yang dimaksud hanya tegangan luluh bawah.f. Regangan luluh ( y)Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.g. Regangan elastis ( e)Regangan yang diakibatkan perubahan plastis pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.h. Regangan Plastis (p)Regangan yang diakibatkan perubahan plastis bahan. Pada saat beban dilepaskan, tegangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.i. Tegangan Tarik MaksimumPada gambar diatas ditunjukkan dengan titik C, merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.j. Kekuatan PatahPada gambar diatas ditunjukkan dengan titik D, merupakan busur tegangan dimana beban yang di uji putus atau patah.

Apabila suatu proses material dihasilkan dengan tegangan-regangan yang tidak memperlihatkan titik luluh/yield, maka mencarinya dengan metode offset yaitu menarik garis lurus sejajar dengan diagram tegangan dimulai dari titik nol tegangan yang digunakan sebagai acuan dengan jarak 0,2 Y0 dari regangan maksimum.Perpotongan garis offset dengan kurva tegangan-regangan inilah tegangan yield dari bahan tesebut.

Gambar 4.2 Grafik Metode OffsetSumber AnonymousApabila sebuah bahan seperti paduan aluminium tidak memiliki titik leleh yang jelas dan masih mengalami regangan-regangan besar setelah batas sebanding terlewati, maka suatu tegangan leleh sembarang dapat ditentukan melalui metode offset, perpotongan garis offset ini dengan kurva tegangan regangan (titik pada gambar). Mendefinisikan tegangan leleh karena tegangan ini ditentukan oleh suatu aturan sembarang dan bukanlah sesuatu yang merupakan sifat mekanik bahan, maka ia disebut tegangan leleh offset. Untuk bahan seperti aluminium tegangan leleh ofssetnya berada sedikit di atas batas sebandingnya. Dalam hal baja konstruksi dengan transisi mendadaknya dari daerah linier ke daerah tarik plastis. Tegangan offsetnya sama seperti tegangan leleh dan batas seandainya.4.2.2 Elastistas dan Plastisitasa. ElastisitasKemampuan suatu material untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula saat tegangan yang diberikan di hilangkan. Sifat mekanik daerah elastis pada diagram tegangan-regangan 1. Tegangan Elastis t Modulus YoungKemampuan untuk menerima beban tanpa terjadi deformasi plastis (ditunjukkan pada titik luluh) dan digunakan sebagai harga batas beban bila digunakan dalam suatu perencanaan. Sedangkan modulus young dapat diartikan adalah hubungan besaran tegangan dan regangan tarik. Rumus modulus young yaitu : E = E = Modulus elatisitas = Tegangan = Regangan2. Kekakuan Kemampuan bahan menerima beban atau tegangan tanpa menyebabkan perubahan bentuk (deformasi/defleksi)3. Resillen Kemampuan menyerap energi tanpa terjadi deformasi plastis. Biasanya dinyatakan dalam modulus resillen (energi yang diserap untuk meregangkan satu-satuan volume bahan sampai batas plastis).Ur = Ur = Modulus Resillen= TeganganE = Modulus Youngb. PlastisitasKemampuan suatu material untuk mengalami sejumlah deformasi plastis (permanen) tanpa mengalami patah dan dinyatakan dalam presentase perpanjangan atau presentase pengurangan luas penampang. Keuletan menunjukkan kemampuan bahan untuk dibentuk tanpa mengalami patah sehingga penting untuk proses pembentukan logam. Disamping itu, untuk logam yang memiliki kualitas tinggi, kerusakan dapat diketahui secara dini dengan melihat deformasi yang mendahului bahan tersebut patah. Sifat mekanik daerah plastis yaitu :

1. KeuletanKemampuan suatu material untuk berdeformasi plastis tanpa mengalami patah dan digunakan dalam presentase perpanjangan atau presentase pengurangan luas panjang. Disamping itu, untuk logam yang memiliki kualitas tinggi kerusakan dapat diketahui secara dini dengan melihat deformasi yang mendahului bahan tersebut retak atau patah.2. KetangguhanKetangguhan dinyatakan dalam modulus ketangguhan (banyaknya energi yang dibutuhkan untuk memeathkan bahan persatuan volume) dan sangat sulit diukur karena dipengaruhi oleh cacat, bentuk, ukuran bahan, dan kondisi pembebanan.Ur = u x fUr = Untuk beban getas Ur = Ur = modulus ketangguhanu = kekuatan tarikf = peregangan total saat putus3. KekuatanKemampuan untuk menerima beban tanpa mengalami kerusakan dan dinyatakan sebagai tegangan maksimum bahan sebelum patah.y = Fu = gaya tarik maksimalA0 = luasan mula mulay = kekuatan tarik4.2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Tarik1. Kadar KarbonKandungan karbon mempunyai pengaruh yang sangat besar karena kandungan tersebut mengontrol jumlah sementite baik sebagai sperodit maupun pearlite. Semakin tinggi kadar karbonnya maka material tersebut akan semakin keras, begitu juga sebaliknya. Dalam hubungannya dengan kekuatan tarik adalah sebanding. Gambar 4.6 Pengaruh kadar karbon pada kekuatan tarikSumber : Y, Lakthin (1992 : 108)2. Heat Treatment (Perlakuan Panas)Proses heat treatment dilakukan untuk mendapatkan sifat mekanik yang kita inginkan, yaitu struktur mikro sesimen dan bentuk butir yang mempengaruhi gaya tarik antar atom. Dalam hubungannya dengan kekuatan tarik, nantinya heat treatment yang kita gunakan akan menentukan kekuatan tariknya, urutan heat treatment sebagai berikut.a. AnnealingTujuan : meningkatkan keuletan dari proses annealing menghilangkan tegangan dalam. Pada proses annealing, batas butir yang terbentuk sedikit dan tegangan dalam yang ditimbulkan juga sedikit, sehingga pada proses ini kekuatan tariknya paling kecil.b. NormalizingTujuan : mengurangi tegangan dalam, mengurangi struktur butiran yang mengalami pemanasan berlebih. Pendinginan normalizing lebih cepat dari annealing, sehingga butiran yang terbentuk lebih banyak. Pada normalizing, butiran yang dihasilkan lebih homogen sehingga proses pengerasannya lebih baik, begitu juga dengan kekuatan tariknya sehingga kekuatan tariknya lebih besar daripada annealing.

c. HardeningTujuan : memperoleh kekerasan maksimum, sehingga terbentuk batas butir yang sangat banyak, oleh karena itu tegangan dalam yang ditimbulkan sangat besar. Dengan demikian kekerasan dan kekuatan tariknya meningkat. d. TemperingTujuan : untuk mengurangi tegangan sisa dan melunakkan bahan setelah hardening. Hal ini karena bahan yang telah di hardening sangatlah getas, sehingga tidak cukup baik untuk permukaan. Dengan tempering, kegetasan dan kekuatan tariknya akan sedikit menurun dari proses hardening.3. HomogenitasHomogenitas suatu bahan atau material akan berpengaruh terhadap gaya ikatan antar atomnya. Untuk Material dengan tingkat homogenitas yang tinggi maka gaya ikat antar atom juga tinggi, sehingga kekuatan tarinya juga tinggi. Semakin homogen maka ikatan yang terjadi akan sama, semakin kecil atom (butir yang terbentuk) ikatan pun semakin meningkat dan untuk mematahkan suatu material berarti kita harus memotong ikatan antar atom (butir). Jadi karena butir yang akan akan dipatahkan kecil dan banyak maka diperlukan kekuatan yang besar untuk mematahkannya karena itu homogenitas mempengaruhi kekuatan.4. Bidang SlipLogam dan paduannya berdeformasi dengan pergeseran plastis dimana atom didekatnya terjadi juga penguraian tegangan atau gaya tekan menjadi tegangan geser. Geteran kepala silang mesin penguji memaksa benda uji berada di penjepit karena penjepit harus tetap stabil, sebab benda uji tidak dapat beruah bentuk secara bebas. Semakin banyak bidang slip yang terjadi, maka material akan smakin mudah berdeformasi sehingga kekuatan tariknya menurun.5. Kecepatan PendinginanSemakin cepat pendinginan maka semakin meningkatkan kekerasannya begitu pula kekuatan tariknya. Laju pendinginan yang cepat menyebabkan kekerasan akan naik dan kekuatan tarik juga akan meningkat. Hal ini terjadi karena karbon yang ada tidak sempat berdifusi keluar, sehingga terbentuk batas butir. Semakin cepat pendinginan semakin banyak karbon yang terbentuk pada batas butir.

6. Unsur PaduanAdanya unsur paduan yang umumnya dapat bersenyawa dengan baja atau bahan seperti nikel, chromium, dan mangan akan berpengaruh dapat meningkatkan kekuatan tarik karena unsur paduan tersebut memiliki sifat keras.7. Ukuran ButirButiran yang ukurannya kecil memiliki ikatan antar atom yang besar sehingga kekerasannya akan tinggi, begitu pula dengan kekuatan tariknya.8. Ukuran SpesimenUkuran spesimen yang besar sangat mempengaruhi kekuatan tariknya karena semakin besar spesimen tersebut maka kekuatan yang dibutuhkan untuk mematahkan nya semakin tinggi.9. Impact StrengthKekuatan tarik dipengaruhi oleh ketangguhan spesimen. Ketangguhan spesimen diukur dengan kekuatan impact spesimen, sehingga kekuatan tarik berbanding terbalik dengan impact strength. Semakin besar impact strength, semakin kecil kekuatan tariknya, begitupun sebaliknya.10. Dimensi BahanDimensi bahan dipegaruhi oleh luas penampang spesimen. Spesimen dengan luas penampang yang besar akan membuat kekuatan tariknya menjadi besar, demikian juga sebaliknya.