KarakterisasiMaterial Test Procedurekuliah3

Karakterisasi Material 1

PROSEDUR PENGUJIAN & PENYAJIAN HASIL UJI

Prof. Anne Zulfia


TUJUAN PENGUJIAN MEKANIS

Untuk mengevaluasi (evaluate) sifat mekanis dasar untuk dipakai dalam disain

Untuk memprediksi (predict) performa (unjuk kerja) material dibawah kondisi pembebanan

Untuk memperoleh (provide) data sifat mekanis dari material seperti kekuatan (strength), kekakuan (stiffness), elastisitas (elasticity), plastisitas (plasticity) & ketangguhan (toughness & resilience).


TUJUAN PENGUJIAN MEKANIS

Pertimbangan penting dalam design suatu struktur atau mesin adalah kekuatannya. Sifat tersebut adalah dimana peralatan dapat menjalankan fungsinya secara aman dan baik.

Contoh : Peralatan crane harus mendukung (support) beban tanpa terjadi perpatahan atau tanpa bengkok (bending) sehingga tidak mempersulit operator dari crane.


SIFAT MEKANIS

Kekuatan atau strength : kemampuan dari struktur atau mesin untuk tahan terhadap pembebanan tanpa kerusakan (failure) yang disebabkan oleh tegangan atau deformasi berlebihan.

Mechanical properties : sesuatu yang berhubungan dengan sifat elastis ataupun plastis suatu material terhadap pembebanan yang diberikan.

Mechanical Properties = f (stress, strain) atau dapat f (t, T).

Mechanical Testing adalah pengukuran mechanical properties.


SIFAT MEKANIS

Kekuatan (strength) diukur melalui tegangan yang terjadi pada material dalam kondisi tertentu.Kekakuan (Stiffness): besarnya deformasi elastis yang terjadi dibawah pembebanan dan diukur melalui modulus elastis. Elasticity adalah kemampuan suatu material untuk berdeformasi tanpa terjadinya perubahan (deformasi) yang permanen setelah tegangan dilepaskan. Plasticity adalah kemampuan material untuk berdeformasi permanen tanpa terjadi perpatahan. Ukuran plastisitas biasanya ditunjukan dengan besarnya keuletan (ductility). Resilience adalah energy yang diserap material dalam daerah elastis. Ketangguhan (taughness) adalah energy yang dibutuhkan untuk mematahkan material.


JENIS-JENIS UJI MEKANIS (ditinjau dari karakter mesin)

1. METODA PEMBEBANAN:Jenis beban yang diberikan.kecepatan dimana beban diberikan

jumlah beban yang diberikan.

2. KONDISI PENGUJIAN – F (t,T) :Normal atmosfir atau temperatur ruang.Temperatur rendah (cryogenic test). Temperature tinggi (elevated temperature) – development of rocket, jet engine, gas turbines. (Creep Material)


METODA PEMBEBANAN

A. Ada 5 jenis pembebanan: (The types of load) :1. Tarik (Tension)2. Tekan (Compression)3. Geser (Shear)4. Puntir (Torsion)5. Tekuk (Bending)


Axial forces

A0

F

F

ll0 l0

F

F

l

A0

Tension Compression

Stress, = F/A0

Strain, = (l0 - li)/l0

= l/l0

where li is the instantaneous length.

Strain can be negative – usually for compressive loads


Shear

A0F

F

Shear stress, = F/A0

Shear strain, = tan


TorsionT

T

Torsion = T/A0

Shear strain, = tan


METODA PEMBEBANAN

B. Kecepatan Pembebanan: (the rate of load)

1. Beban diberikan secara lambat/singkat (Static Test) min - hour

2. Beban diberikan secara cepat (Dynamic Test) – Impact Test

3. Beban diberikan sangat lambat sekali (Creep Test) month –year.

C. Jumlah pembebanan: (the number of times load)

1. Beban tunggal (single load) – Pengujian mekanis umum.

2. Beban berulang (multiple load) – Pengujian Fatik


KONDISI PEMBEBANAN

B. Kondisi khusus 1. Atmosfir uap (moisture), concrete, stones/sand,

brick and wood.2. Atmosfir korosif (salt spray)

Dalam pengujian semua kondisi yang mempengaruhi pengujian harus tercatat dalam prosedur pengujian (Testing Procedure) dan juga kondisi tersebut harus terkontrol dan tetap (Constant).


DESIGN PENGUJIAN

Pengujian yang ideal harus :Punya arti (meaningful)Dapat dipercaya (reliable)Dapat dilakukan kembali (reproducible)Diketahui presisinya (of known precision)Ekonomis (econonomical)


DESIGN PENGUJIAN

1. Apa permasalahan dasarnya (jawaban apa yang dicari) ?2. Apa pengujian yang dapat dilakukan untuk dapat

menjawab masalah tsb ?3. Bagaimana hasil pengujian dapat dihubungkan dengan

performa?4. Apa keterbatasan jenis pengujian yang dipilih ?5. Bagaimana kepresisian kerja dapat di sesuaikan dengan

keterbatasan sehingga dicapai usaha yang ekonomis dan hasil yang tingkat kepercayaannya konsisten ?

6. Apa jenis spesimen yang sesuai untuk pengujian (test) ?7. Berapa jumlah spesimen yang diperlukan untuk

memperoleh hasil yang representatif ?

Jadi dalam mendisain pengujian harus dipertimbang-kan dengan pertanyaan dibawah ini:


SPECIMEN PENGUJIAN

1. Pensetingan prosedur fisik (diuraikan dalam standard pengujian)

2. Penentuan jumlah spesimen (sesuai standard atau berdasarkan pengalaman)

A. PEMILIHAN: Ada 2 masalah dalam pemilihan specimen pengujian:

Contoh : untuk rolling plate (harus dibuat dalam 3 arah), untuk casting metal, forging metal, heat-treated metal. – HARUS REPRESENTATIF.


SPECIMEN PENGUJIAN

1. Pemotongn (shearing, punching, flame cutting) tidak membuat cacat awal material

2. Dimensi atau toleransi spesimen harus tercatat.3. Penandaan (marking) harus dilakukan.

B. PERSIAPAN: harus dipertimbangkan:


ALAT PENGUJIAN (testing apparatus)

1. Tujuan pengujian.

2. Keakuratan yang diperlukan

3. Kemudahan

4. Ekonomis.

Harus dipertimbangkan:

Umumnya mesin harus punya 1 % keakuratan rentang beban dan strain.


PENGUKURAN(measurements)

Presisi : fungsi dari sensitivity dan kecilnya rentang bacaan (the least reading) alat.

Sensitivity adalah nilai terkecil suatu ukuran kuantitatif yang terukur pada mesin atau peralatan ukur. Bila Sebaliknya disebut lack-sensitivity.

The least reading adalah nilai terkecil yang dapat dibaca dari suatu alat ukur yang memiliki skala bacaan.

Setiap pengukuran kecuali penghitungan (counting) selalu terdapat variasi kesalahan dan ini harus terkontrol atau diketahui sehingga pengujian dapat disebut presisi & akurat.


PENGUKURAN(measurements)

Systimatical error : natural error (e.g. expansion, humidity), instrument error (i.e. konstruksi alat), personal (human) error (i.e. slow reaction to push the button). Sehingga error tersebut terakumulasi dan berbeda dengan nilai sebenarnya.Accidental Error: nilainya berada secara random (+/-) dari nilai sebenarnya sehingga dapat terkompensasi mandiri (self-compensating). Umumnya disebabkan oleh ketidak mampuan peneliti (observer) untuk mem-“match”-kan peralatan ukur.

Ukuran kuantitatif: panjang, sudut, volume, massa, gaya, tekanan, interval waktu, temperatur, arus listrik, tegangan listrik, tahanan listrik.

Error adalah perbedaan antara nilai yang diobservasi dengan nilai yang sesungguhnya. (the true value). Ini tidak dapat dihindari dan harus dipertimbangkan.


Pengoperasian Pengujuan (conducting test)

1. Recorder (perekaman data) mulai dari preparasi sampai hasil uji.

2. Operator (pengecekan semua peralatan, pilih rentang beban, dan meng-nol-kan mesin).

3. Observer (pengecekan peralatan ukur dan dalam urutan yang sesuai dan seting sampel hingga operasinya selesai)

4. Komputer (membantu observer dalam pembacaan dalam pengujian)

Team terdiri dari :


TUGAS 11. Jelaskan maksud dari spesifikasi material dan

pentingnya spesifikasi tersebut ?2. Jelaskan pula maksud dari spesifikasi standard

dan sebutkan keuntungan dari penggunaan spesifikasi standard.

3. Jelaskan jenis metoda pembebanan dalam pengujian tarik maupun fatik.

4. Pertimbangan apa saja yang diperlukan dalam mendisain suatu pengujian.

5. Sebutkan berapa jumlah sample yang dibutuhkan untuk pengujian bila material yang akan diuji berbentuk lembaran baja. Jelaskan alasan besarnya jumlah pengambilan sampel tersebut ?


TUGAS 16. Jelaskan jenis tingkat kesalahan (error) dalam

suatu pengukuran pengujian dan berikan beberapa contoh dalam pengujian logam.

7. Dari data terlampir (mill certificate), jelaskan dan sebutkan : a) Jenis Material yang di test & dimensinyab) Tanggal pembuatan material & tanggal

dikeluarkan sertifikatc) Standard pengujiannyad) Jenis pengujian yang telah dilakukane) Jenis Pengujian yang tidak dilakukan

KarakterisasiMaterial Test Procedurekuliah3

Documents

Transcript of KarakterisasiMaterial Test Procedurekuliah3