BAB IPENDAHALUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Dalam kemajuan ilmu pengetahuan pada saat ini, kemampuan manusia dalam

pengetahuan pengujian bahan sudah berkembang dengan begitu pesatnya, baik

pengujian untuk mengetahui kekuatan, keuletan, dan besar beban yang dapat diderita

oleh suatu bahan maupun perhitungan-perhitungan besarnya gaya apa saja yang

diderita bahan tersebut saat digunakan. Percobaan tarik dilakukan untuk mengetahui

sifat-sifat mekanik (mechanical properties) dari suatu material dengan cepat akibat

adanya pengaruh gaya luar (External force), informasi tentang sifat-sifat mekanik

tersebut sangat dibutuhkan oleh para perancang konstruksi permesinan, untuk

mengetahui sejauh mana kemampuan suatu material dalam menahan beban pada

kondisi operasionalnya. Salah satu parameter utama yang harus diketahui adalah

kekuatan tarik suatu bahan, di samping sifat-sifat lainnya seperti modulus elastisitas,

regangan dan poison ratio.

Percobaan tarik termasuk dalam pengujian static, artinya beban yang diberikan

secara perlahan pada laju yang konstan sampai material mengalami kegagalan (patah).

Dalam pengujian material, selain uji tarik masih ada uji lelah (fatigue) dan uji dengan

pukulan tiba-tiba (impact). Uji lelah biasa disebut Cyclic Loading karena beban yang

diberikan secara bersiklus. Laju pembebanan untuk uji tarik 0,005 mm/menit, sedangkan

untuk uji impact mencapai 3.000.000 mm/menit

1.2 Tujuan Percobaan

Tujuan dari Tensile Test ini adalah sebagai berikut :

1. mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu bahan/material secara pasti akibat

adanya pengaruh beban luar (External force).

2. mengetahui kekuatan tarik suatu bahan.

3. mengetahui batas mulur (Yield Point) suatu bahan.

4. mengetahui besarnya regangan (ε ) yang terjadi pada suatu bahan akibat beban

tarik yang diberikan.

5. mengetahui Modulus Elastisitas (E) suatu bahan.

mengetahui persentase perpanjangan suatu bahan dan pengurangan luas

penampang (kontraksi).

6. menganalisa kerusakan terhadap suatu bahan.

7. menggambarkan dan menganalisa grafik Regangan dan grafik Kontraksi per

devisi.

BAB II

TEORI DASAR

2.1 TEORI DASAR

A. Regangan ( ε )

Regangan adalah perbandingan antara perubahan panjang (AL=Lu-Lo) dengan

panjang batang mula-mula LO.

Regangan =( Panjang sesudah patah)−( panjang mula−mula )

( panjang mula−mula )

ε =

Lu−LoLo

ε =

ΔLLo

Dimana : Lu = Panjang sesudah patah

Lo = Panjang mula-mula

ε = Regangan

ΔL = Pertambahan panjang

Maka jika batang uji patah tidak ditengah-tengah antara kedua titik ukuran dan

jarak patahnya kurang dari sepertiga panjangnya terhadap salah satu titik maka

penentuan regangannya adalah sebagai berikut :

Sebelum batang diuji, panjang Lo dibagi menjadi sepuluh bagian yang sama, dan

kemudian kita sebut N = 10, jika n adalah jumlah bagian A – B, dimana A adalah titik

yang diambil dari bagian patah yang terpendek.

Perpanjangan sesudah patah ditentukan dengan rumus sebagai berikut :

1. Jika N – n adalah genap maka : ε =

AB+2 BC−LoLo

x 100 %

A B C

N

N−n2

n

2. Jika N - n adalah ganjil maka : ε = AB+BC '+BC - ital Lo } over { ital Lo} } x 100 %} {¿¿¿ N

A B C’ C ”

N

N −n−12

B. Modulus Elastisitas (E)

Dalam menentukan hubungan antara beban dan regangan, luas penampang

batang harus diketahui, dengan demikian tegangan untuk setiap titik dapat ditentukan.

Tegangan (σ) =

Beban ( F )Luas penampang ( A )

Dimana : F = Beban (N)

σ = Tegangan (N/mm2)

A = Luas penampang (mm2)

Perbandingan antara tegangan dan regangan disebut Modulus elastisitas, dan

dapat kita ketahui dari bunyi hukum Hooke, yaitu :

“Bila pada suatu material uji (Spesimen) diberi beban tarik, maka pertambahan

panjang material berbanding lurus dengan beban yang diberikan dan panjang awal serta

berbanding terbalik dengan luas penampang dan modulus elastisitas”.

Dan dapat dinyatakan dalam bentuk : ΔL =

F . LA . E

1

Sehingga

didapat : Modullus elastisitas (E) =

Tegangan daerah elastis (σ E)Regangan daerah elastis ( εE)

Dimana : E = Modullus Elastisitas (N/mm2)

σ E = Tegangan daerah elastis (N/mm2)

ε E = Regangan daerah elastis

Modulus elastisitas suatu bahan penting sekali bagi ahli teknik jika akan merencanakan

konstruksi.

ε

Grafik 3.1 Diagram hubungan tegangan dan regangan baja lunak

Keterangan grafik diatas :

1. P = Batas proposional (Proportional limit), dimana pada daerah ini masíh berlaku

hukum Hooke (Daerah arsiran) yaitu tegangan sebanding dengan regangan yang

ditunjukkan oleh garis miring dalam arsiran.

2. E = Batas elastis, dimana pada daerah ini apabila beban dilepaskan bahan akan

kembali ke keadaan semula. Bila diberikan beban diatasnya bahan tetap pada

deformasinya yang disebut permanent set.

3. Y = Yield point (titik mulur), dimana bahan memanjang mulur dengan sendirinya

tanpa pertambahan beban. Atau pada titik ini lebih dominan terjadi pertambahan

panjang dari pada pertambahan beban. Titik ini merupakan daerah kiritis pada

bahan percobaan.

4. U = Ultimate Strength ( Batas kekuatan tarik maksimum pada bahan), Artinya bila

beban ditambah tegangan tidak akan naik lagi dan batang akan terus memanjang,

tegangan terus menurun sehingga akhirnya batang patah pada titik F.

5. F = Batas patahnya bahan (Fracture). Tetapi sebelum bahan patah atau putus

ditandai dengan adanya pengecilan penampang yang dominan dan disebut necking.

6. Daerah yang diarsir dikatakan daerah berlakunya hukum Hooke dan daerah E

sampai U dikatakan sebagai daerah Plastis, serta daerah U sampai F dikatakan

daerah patahnya bahan.

C. Batas Proporsionalitas & Batas Elastis

Sampai pada suatu titik yang disebut batas proporsionalitas, tegangan

sebanding dengan regangan maka grafiknya menunjukkan garis lurus dan daerah ini

berlaku hukum Hooke. Batas elastis adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan

oleh bahan tanpa terjadi regangan setelah dihilangkan, dengan kata lain apabila beban

dilepaskan bahan akan kembali ke keadaan semula.

D. Yield Point (Batas Mulur)

Jika beban yang bekerja pada batang uji diteruskan sampai diluar batas elastis

akan terjadi secara perpanjangan secara tiba-tiba dari suatu batang uji. Ini disebut “Yield

Point (batas mulur)”, dimana regangan meningkat sekalipun tiada peningkatan tegangan

(hanya terjadi pada baja lunak). Besarnya tegangan pada daerah ini adalah :

σ Y =

FY

A

Dimana : σ Y = Tegangan pada daerah mulur

FY = Beban pada daerah mulur

A = Luas penampang

E. Yield Strength/Prof Stress

Untuk beberapa logam paduan non ferro dan baja-baja keras yield point

sukar dideteksi begitu pula batas limitnya. Oleh karena itu dinyatakan

perpanjangan non proporsionalitas adalah misalnya 0,2%

F. Ultimate Tensile Strength (Tegangan Tarik maksimum)

Tegangan nominal maksimum yang ditahan oleh batang uji sebelum patah

disebut tegangan Tarik maksimum yaitu merupakan perbandingan antara beban

maksimum yang dicapai selama percobaan Tarik dan penampang mula-mula.

Tegangan Tarik maksimum =Beban maksimum

Penampang mula-mula atau dapat ditulis

σ mak =

Fmak

Ao

G. Pengecilan Penampang (Kontraksi)

Akibat proses penarikan pada pengujian ini, maka penampang batang

akan mengalami perubahan yang dinamakan kontraksi.

Kontraksi =Penampang awal-penampang setelah putus

Penampang awal x 100%

Z = Ao−Au

Aox100 %

Dimana : Z = Kontraksi

Ao = Penampang awal = π /4 (do)2

Au = Penampang setelah putus =π /4 (du)2

H. Poison Ratio

Pada percobaan Tarik, pertambahan panjang material selalu di ikuti oleh

pengecilan diameter batang. Perbandingan antara pengecilan diameter dan

pertambahan panjang batang disebut dengan harga poison ratio

Poison ratio =Pengecilan diameter

Pertambahan panjang' atau v =

ΔdΔl

Dimana : Δd = Pengecilan diameter = do-du

Δl = Pertambahan panjang = lu-lo

I. Analisa perpatahan

Perpatahan terjadi dalam berbagai cara, tergantung pada temperatur, keadaan

tegangan dan laju pembebanan. Secara umum jenis perpatahan dibagi dalam dua

katagori, yakni :

a. Patah liat : ditandai oleh deformasi plastik yang cukup besar, sebelum dan

selama proses penjalaran retak. Terjadi pada material yang memiliki hardness

number rendah dan elongation tinggi. Pada percobaan, sebelum patah terjadi

pengecilan penampang yang dominan (necking) dan permukaan patah berserat.

b. Patah getas : ditandai adanya kecepatan penjalaran retak yang tinggi tanpa

terjadi deformasi dan ada kaitan dengan pembelahan pada kristal ionik. Terjadi

pada material yang memiliki hardness number tinggi dan elongation rendah. Pada

percobaan patah getas ditandai oleh adanya pemisahan tegak lurus terhadap

tegangan tariknya

J. Spesimen

Spesimen uji tarik dapat berbentuk berbagai model tergantung stándar yang digunakan. Umumnya penampang berbentuk bulat dan segi empat. Untuk bahan yang lunak, bagian yang dijepit perlu dibuat lebih tebal dan untuk bahan yang keras bagian yang dijepit dibuat lebih panjang.

Gambar 3.1 Spesimen standar

Tabel 3.1 Dimensi spesimen standar (mm)

D D h m n R Batang uji dp 5 Batang uji dp 10Lo Lo+2m Lt min Lo Lo+2m Lt min

6 8 25 3 2,5 3 30 35 91 60 66 1218 10 30 4 3 4 40 48 114 80 80 15410

12 35 5 3 5 50 60 136 100 110 186

12

15 165 6 4 6 60 72 160 120 132 470

14

17 45 7 4,5 7 70 84 183 140 154 253

16

20 50 8 5,5 8 80 96 207 160 176 287

18

22 55 9 6 9 90 108 230 180 198 320

2 24 60 10 6 10 100 120 252 200 220 352

025

30 70 12,5 7,5 12,5 125 150 305 250 275 430

3.1 Peralatan dan bahan yang digunakan

6

7

8

2

1

5

3

4

Gambar 3.2 Universal testing machine

Keterangan gambar :

1. Rahang penjepit atas

2. Monitor kontrol elektronik

3. Tiang penyangga

4 Tombol pengatur laju pembebanan ( pace rate )

5. Tutup pengisian oli

6. Rahang penjepit bawah

7. Batas rahang penjepit naik turun

8. Tuas pemindah Tensile dan compress

Gambar 3.3 Vernier caliper

Gambar 3.4 Meteran

Gambar 3.5 Benda uji

Gambar 3.6 Mistar baja

Gambar 3.7 Spidol permanent

3.2 Langkah-langkah pengujian

1. Persiapkan peralatan yang akan dipergunakan.

2. Ukur batang uji dan Lo dibagi menjadi 10 bagian yang sama.

3. Masukkan arus listrik dengan memutar switch pada posisi 1 dan aktifkan sistem

hidrolik dibelakang mesin Cyber Tronic.

4. Lihat di layar dan masukkan password 1644 dengan cara memutar dan menekan

tombol adjust, putar ke posisi OK dan dapatkan menunya

5. Naikkan posisi rahang penjepit bawah pada batas level maks dengan cara :

- Pindahkan handel di sebelah kanan mesin ke posisi compress

- Tutup katup hidrolik dengan memutar tombol searah jarum jam

- Hidupkan motor hidrolik dengan menekan F5 pada cyber tronik

- Putar tombol pace rate sampai jarum menunjukkan pada posisi 7 dan

tahan sampai mencapai batas maks

- Matikan kembali motor hidrolik dengan menekan F5 pada cyber tronik

6. Pasang spesimen dari atas, dan ketatkan melalui handel atas bawah,

setelahnya kembalikan handel sebelah kanan mesin ke posisi tensile.

7. Isi data bahan uji dengan menekan F1 pada cyber tronik, sebagai berikut :

- Untuk mengeset data ke posisi awal (nol), tekan F3

- Isi panjang spesimen dengan memutar tombol pada posisi d4

- Isi diameter spesimen pada posisi d5

- Isi pace rate pada data paling bawah dengan harga 0,6 kN/s

8. Tekan F1 untuk mendapatkan menu ”start”, dan jarum pace rate tetap pada

posisi 7.

9. Start pengujian dengan menekan F1 pada cyber tronik

10. Tunggu sampai spesimen patah

11. Setelah spesimen patah, tekan F3 untuk mencetak hasil pada print out dan

tekan forward (>>) pada alat cetak untuk mengeluarkan kertas.

12. Tekan F5 untuk kembali ke menu awal dan matikan kembali sistem

hidrolik dan arus listrik ke posisi 0 dibelakang mesin cyber tronik.

13. Lepaskan spesimen pada rahang penjepitnya dan ukur untuk mendapatkan

data sesuai yang diperlukan.

BAB III

ANALISA DATA

Materi Praktikum : Tensile Test

Pembimbing praktikum : Ir. Zuhaimi, MT

Kelas/Jurusan : B2 / Teknik Mesin

Semester : IV (empat)

Nama Kelompok : AL AMIN MUSTOFA

: AMIR RIZAL

: DEDY SUEHENDRA

: DEVI RIANTO

: MAULANA ANSARI

: SANDI

A. Data percobaan

Setelah melakukan percobaan tarik (Tensile Test) terhadap benda uji ST-60

dengan :

diameter mula-mula (do) = 12 mm

panjang batang mula-mula (lo) = 120 mm

diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 4.1 Hasil pengukuran benda uji

Devisi Lo (mm) Lu (mm) do (mm) du (mm)1 10 12,5 10 9,3

2 10 12,3 10 9,2

3 10 15,2 10 7,2

4 10 11,9 10 9,2

5 10 11 10 9,35

6 10 11 10 9,4

7 10 11 10 9,5

8 10 11 10 9,5

9 10 11 10 9,5

10 10 11 10 9,5

Gambar 4.1 Kondisi benda uji sebelum ditarik

Gambar 4.2 Kondisi benda uji pada saat Necking

Gambar 4.3 Kondisi benda uji setelah putus

Data yang diperoleh dari pengujian :

Group : 3

Code : 24

26/04/11 02 : 24

T : 200 C

Days : 0

Sample ref. : ?

Height : 120,00 mm

Diameter : 12,00 mm

Area : 113,10 mm2

Weight : 0,000 kg

Density : 0,000 kg/dm

Pace rate : 0,600 MPa / s

Maximum load : 79,281 kN

Stress : 700,978 MPa

Dimana : N = 10 bagian (devisi)

n = 3 bagian = AB

N – n = 10 – 3 = 7 bagian (ganjil)

Sehingga diperoleh :

BC’ =

N−n−12

=10−3−12

=3 bagian = 3 x 13 = 39 mm

N

A B C’ C’’

n (N-n-1)/2 1 Gambar 4.4 Daerah putusnya benda uji (berdasarkan gambar 4.3)

Harga A – B = 14,5 + 14,5 + 18,5 = 47,5 mm

Harga BC” = 3 + 1 = 4 Bagian

= 4 x 13

= 52 mm

B. Pengolahan Data

Sebagai contohnya adalah sebagai berikut :

Dik : F max = 79,281 kN = 79281 N

Ao = 113,10 mm2

Lo = 120 mm

1. Menentukan harga tegangan maximum ( max)

σ max =

F maxAo =

79281113,10 = 700,98 N/mm2

2. Menghitung regangan total (ε tot )

ε tot =AB+BC '+BC - ital Lo} over { ital Lo } } x100 %} {¿¿¿ =47,5+39+52−120120

x 100 % = 15,416 %

3. Menghitung persentase regangan hasil percobaan perdevisi

Dari hasil pengamatan maka didapat :

a. Persentase regangan devisi ketiga

ε =

Lu−LoLo

x 100 %

=

18 , 5−1212 x 100 % = 54,16 %

Dengan cara yang sama kita dapat menghitung persentase regangan hasil percobaan

perdevisi pada devisi lainnya (devisi satu hingga devisi sepuluh) dapat dilihat pada tabel

4.2.

4. Menghitung persentase kontraksi hasil percobaan perdevisi

Dari data hasil pengamatan maka didapat :

a. Persentase kontraksi pada devisi ketiga

Z =

Ao - AuAo x 100 %

=

π /4( do)2−π /4 (du )2

π / 4(do )2x 100 %

=

π /4(12 )2−π /4( 9,9)2

π / 4(12)2x 100 %

= 31,94 %

Dengan cara yang sama kita dapat menghitung persentase kontraksi hasil

percobaan perdevisi pada devisi lainnya (devisi satu hingga devisi sepuluh) dapat dilihat

pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil Persentase Regangan Perdevisi Dan Persentase Kontraksi Perdevisi

Devisi

Lo (mm)

Lu (mm)

∆L (mm)

do (mm)

du (mm)

∆d (mm

)

Regangan ε (%)

Kontraksi Z (%)

1 12 14,5 2,5 12 11 1 20,83 15,97

2 12 14,5 2,5 12 10,8 1,2 20,83 193 12 18,5 6,5 12 9,9 2,1 54,16 31,944 12 13 1 12 11 1 8,33 15,975 12 13 1 12 11,3 0,7 8,33 11,336 12 13 1 12 11,3 0,3 8,33 11,337 12 13 1 12 11,3 0,3 8,33 11,338 12 13 1 12 11,3 0,3 8,33 11,339 12 13 1 12 11,3 0,3 8,33 11,33

10 12 13 1 12 11,3 0,3 8,33 11,33

5. Untuk mengetahui Poison Ratio

v=∆ d∆ L

=2,16,5

=0,32

Dimana : v = Poison ratio

∆d = Pengecilan diameter = do- du

∆L = Pertambahan panjang = lu - lo

6.Analisa data terhadap kerusakan bahan.

Setelah melakukan percobaan di laboratorium Metrologi dan Fluida

pada mesin uji Tarik (tensile test), maka dapat dilihat bentuk patah pada

struktur benda uji yang telah patah,benda, keadaan benda tersebut mengalami

patahan campuran ulet dan getas, karna sebelum patah pada benda uji terjadi

pengecilan penampang yang dominan (necking) dan permukaan patahan yang

tidak rata. Benda uji patah pada devisi ketiga.

Gambar 4.5 Penampang patahan benda

7. Analisa grafik

a Grafik Persentase Regangan (ε ) Perdevisi

ε Regangan (%)

Grafik 4.1 Hubungan Persentase Regangan Perdevisi

b. Grafik Persentase Kontraksi (Z) Perdevisi

Z Kontraksi (%)

Grafik 4.2 Hubungan Persentase Kontraksi Perdevisi

0 2 4 6 8 10 1205

101520253035

Chart Title

0 2 4 6 8 10 120

10

20

30

40

50

60Chart Title

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Setelah selesai melakukan percobaan dan menganalisa data yang diperoleh dari

hasil percobaan tarik terhadap benda uji jenis baja ST-60 maka didapatkan kesimpulan

beberapa hal,yaitu sebagai berikut :

Tegangan Maksimum (σ max) = 700,98 N/mm2

Regangan Total (ε tot) = 15,416%

Poison Rasio ( v

) dari

ΔdΔL =0,32

Jika dilihat dari permukaan patahannya benda uji mengalami patah campuran

ulet dan getas, karna sebelum patah pada benda uji terjadi pengecilan

penampang yang dominan (necking) dan permukaan patahan yang rata.

Dari hasil perhitungan yang diperoleh berdasarkan spesimen uji yang di uji yaitu

jenis baja ST-60, berdasarkan literatur yang ada memiliki tegangan tarik maksimum ±

588,6 N/mm2. Namun dari hasil pengujian yang diperoleh tegangan tarik maksimumnya

yaitu : 700,98 N/mm2.

Ada beberapa faktor terjadinya perbedaan antara kuat tarik asli material dengan

kuat tarik yang dihasilkan pada saat pengujian. Faktor-faktor tersebut adalah sebagai

berikut :

1. Pada saat proses permesinan menggunakan mesin bubut, terjadi kenaikan

suhu pada material yang kemudian didinginkan dengan cairan pendingin

(coolant) pada mesin bubut.

2. Benda uji yang digunakan tidak sesuai standar pengujian, dikarenakan

pada saat proses permesinannya tidak presisi.

3. Tidak akuratnya pengukuran pada saat pengukuran perdevisi sebelum dan

sesudah patah.

4. Kurang teliti dalam membaca alat ukur.

5. Para mahasiswa yang mengikuti jalannya pengujian belum memahami dan

menguasai sepenuhnya tentang teori dasar dan langkah-langkah percobaan

dengan baik.

B. Saran-saran

saran-saran yang dapat diberikan sebagai berikut :

1. Hendaknya mahasiswa yang ingin melakukan pengujian dapat memahami

teori dasar dan langkah-langkah praktikum.

2. Untuk mengurangi faktor kesalahan, alangkah baiknya universal Testing

Machine di pasang alat pertambahan panjang secara digital, sehingga

praktikan dapat langsung melihat langsung pertambahan panjang yang

terjadi.

3. Benda uji dibuat harus benar-benar presisi.

4. Agar mendapatkan hasil pengujian yang presisi hendaknya Universal

Testing Machine di kalibrasi terlebih dahulu.

5. Pada saat pengambilan data sebaiknya dilakukan dengan benar dan teliti.

DAFTAR PUSTAKA

Job Sheet Tensile Test, Semester IV : PEDC Bandung.

Tours note. Ilmu Bahan, Semester II : PEDC Bandung.

Tours note. Strenght of Material : PEDC Bandung.