Laporan Rekmat Modul Uji Tarik
description
Transcript of Laporan Rekmat Modul Uji Tarik
BAB 1 PENDAHULUAN
Pengujian tarik digunakan secara luas di industri untuk memperoleh sifat mekanik
suatu material. Sifat mekanik suatu material menjadi parameter dalam pemilihan
material sesuai dengan aplikasi tertentu dan kontrol kualitas. Pengujian tarik bisa
digunakan untuk hampir semua jenis material ulet dari logam, polimer dan komposit,
sedangkan untuk material getas seperti keramik tidak dianjurkan untuk pengujian.
Selain mengetahui besaran-besaran sifat mekanik dari pengujian tarik, praktikan juga
akan mengetahui dan memahami fenomena-fenomena yang umumnya terjadi dari
setiap pengujian tarik.
BAB 2 DASAR TEORI
Uji tarik yang akan dilaksanakan pada praktikum ini sesuai dengan standar dari
American Society for Testing and Materials (ASTM). Untuk uji tarik dengan
specimen logam, ASTM E 8M mengatur mengenai panjang gage length dimana
besarnya 5 kali diameter specimen. Khusus untuk material baja, standard ASTM A
370 juga dapat dijadikan sebagai referensi.
Spesimen uji tarik menurut ASTM E 8M adalah specimen yang berbentuk silinder
dan dogbone dengan rincian ukuran seperti yang terlihat pada gambar berikut ini:
Uji tarik menghasilkan berbagai sifat mekanik suatu material yang menentukan
karakteristik material tersebut terlepas dari bentuk dimensi dan lain-lain. Sifat-
sifatnya diantaranya :
1. Kekuatan tarik ultimat
Beban maksimum dibagi luas penampang awal benda uji.
Su=Pmaks/Ao
2. Keuletan
Kemampuan material untuk mengalami deformasi plastis :
Perpanjangan, e=(lf-lo)/lo
Reduksi penampang, q=(Af-Ao)/Ao
3. Modulus Elastisitas
Ukuran kekakuan suatu bahan. Makin besar modulus makin kecil regangan
elastic yang terjadi akibat pemberian tegangan.
4. Kelentingan
Kemampuan suatu bahan untuk menyerap energy pada waktu berdeformasi
elastis dan kembali ke bentuk awal apabilabeban dilepaskan.
Ur=1/2σyey
5. Ketangguhan
Kemampuan menyerap energy pada daerah deformasi plastis. Daerah luas
keseluruhan dibawah kurva tegangan regangan.
Ut=2/3 Su * ef
Hasil pengujian tarik adalah kurva antara F dan l. Kemudian akan diubah menjadi
kurva Engineering Stress-Strain seperti terlihat pada gambar di bawah ini:
Untuk mendapatkan kurva Engineering Stress-Strain dari nilai F dan l adalah
dengan mencari nilai tegangan dan regangan dengan memakai persamaan berikut ini :
Tegangan teknik, S = F/Ao (N/mm2)
Regangan, e = l/lo = (l-lo)/lo
Setelah didapatkan kurva Engineering Stress-Strain, kita ubah menjadi kurva True
Stress-Strain dengan mendapatkan nilai tegangan dan regangan true dengan memakai
persamaan berikut ini :
Sesaat sebelum necking :
Tegangan true, t = F/Ao (e+1) = S (e+1) (N/mm2)
Regangan true, et = ln(e+1)
Setelah terjadi necking :
Tegangan true, t = F/Ai (N/mm2)
Regangan true, t = ln(Ao/Ai)
Setelah mendapatkan kurva True Stress-Strain, selanjutnya mencari nilai K dan n dari
persamaan Flow Stress atau tegangan alir dari nilai tegangan dan regangan true yang
didapat. Nilai K dan n didapat melalui proses regresi linear berdasarkan transformasi
logaritmiknya. Prsamaan Flow Stress adalah = K * n . Garis linear hasil regresi
merupakan fungsi y=mx+c, dimana x=log(t), y=log(t), dan c=logK.
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Untuk memulai uji tarik, pertama menyiapkan specimen uji tarik sesuai standard
ASTM E 8M, lalu menentukan ukuran gage length awal dan diameter awal specimen.
Spesimen dibawa ke mesin pengujian tarik lalu praktikan mencatat beban skala penuh
load cell dan kecepatan tarik mesin tersebut. Selanjutnya memasang specimen pada
mesin uji tarik dengan mencekam kedua ujung specimen pada rahang cekam mesin.
Selanjutnya mesin dijalankan dan 1 praktikan mencatat dan mengamati perubahan
beban setiap 1 kN dan memberitahukan ke 1 orang praktikan lainnya untuk menyebut
diameter specimen ke praktikan pencatat data saat itu juga dengan mengukur
diameter dengan jangka sorong digital. Praktikan pengamat beban mengamati dan
mengingat beban maksimal yaitu beban saat jarum load cell balik arah, praktikan lain
tetap mengukur diameter dan mencatat data. Setelah specimen patah, ukur diameter
dan gauge length specimen akhir. Data yang didapat selanjutnya diolah.
BAB 4 DATA PENGAMATAN
Berikut data pengamatan yang dicatat pada log book praktikum :
Jenis material : ST 37
Jenis mesin : Universal testing machine, merk : Tarno Grocki
Beban skala penuh : 40000 N
Gage length awal : 23 mm
Gage length akhir : 31,13 mm
Diameter awal : 6,45 mm
Diameter akhir :3,54 mm
Kecepatan tarik : 5mm/menit
Beban maksimal : 16200N
Beban (kN) Diameter (mm)
10 6,40
11 6,39
12 6,31
13 6,27
14 6,21
15 6,15
16 5,98
16 5,68
15 5,20
14 5,09
13 4,02
12 3,99
BAB 5 ANALISIS DATA
Pada data hasil pencatat perangkat lunak, terdapat 2 variabel detik (s) dan tegangan
(mV). Selanjutnya menentukan Vmax dari tabel dimana Vmax=4222 mV.
Selanjutnya mengubah tegangan tersebut menjadi data beban F dengan menggunakan
rumus,
Fi=Vi/Vmax * Fmax (N)
∆l=Kecepatan tarik (mm/menit)* t/60 (menit)
Hasilnya akan muncul pada tabel berikut:
Vmax (milivolt) 4222 l0 (mm) 23Fmax(N) 16200 lf (mm) 31.13
∆l akhir (mm) 8.13A0(mm2)
32.6745307
d0 (mm) 6.45
secondmilivolt F(N) ∆l(mm) σ (MPa) e
0 0 0 0 0 0
2 139533.349
1 0.054216.323084
40.00235
7
4 239917.053
5 0.108428.066310
70.00471
3
6 3881488.77
3 0.162645.563717
7 0.00707
8 4781834.10
7 0.216856.132621
30.00942
6
10 4881872.47
7 0.27157.306943
90.01178
3
12 4691799.57
4 0.3252 55.0757310.01413
9
14 4881872.47
7 0.379457.306943
90.01649
6
16 5181987.58
9 0.433660.829911
80.01885
2
18 5472098.86
3 0.487864.235447
40.02120
920 586 2248.50 0.542 68.815305 0.02356
8 6 5
22 5762210.13
7 0.5962 67.6409830.02592
2
24 6742586.16
8 0.650479.149344
70.02827
8
26 6252398.15
3 0.704673.395163
90.03063
5
28 7522885.45
7 0.758888.309061
20.03299
1
30 7332812.55
3 0.81386.077848
20.03534
8
32 7622923.82
8 0.867289.483383
80.03770
4
34 7722962.19
8 0.921490.657706
40.04006
1
36 7823000.56
8 0.9756 91.8320290.04241
7
38 7823000.56
8 1.0298 91.8320290.04477
4
40 7823000.56
8 1.084 91.832029 0.04713
42 7823000.56
8 1.1382 91.8320290.04948
7
44 8793372.76
2 1.1924103.22295
80.05184
3
46 9383599.14
7 1.2466110.15146
2 0.0542
48 10484021.22
2 1.3008123.06901
10.05655
7
50 11824535.38
6 1.355138.80493
40.05891
3
52 12634846.18
7 1.4092148.31694
7 0.06127
54 13395137.80
2 1.4634157.24179
90.06362
6
56 14365509.99
5 1.5176168.63272
80.06598
3
58 15535958.92
9 1.5718182.37230
30.06833
9
60 16326262.05
6 1.626191.64945
20.07069
6
62 1749 6710.99 1.6802205.38902
70.07305
264 1809 6941.21 1.7344 212.43496 0.07540
3 2 9
66 18717179.10
9 1.7886219.71576
30.07776
5
68 19847612.69
5 1.8428232.98560
80.08012
2
70 21778353.24
5 1.897255.65003
50.08247
8
72 2287 8775.32 1.9512268.56758
40.08483
5
74 24269308.66
9 2.0054284.89066
80.08719
1
76 25019596.44
7 2.0596293.69808
80.08954
8
78 25899934.10
7 2.1138304.03212
70.09190
4
80 265810198.8
6 2.168312.13495
30.09426
1
82 274410528.8
5 2.2222322.23412
70.09661
7
84 285210943.2
5 2.2764334.91681
20.09897
4
86 294311292.4
2 2.3306345.60314
8 0.10133
88 310011894.8
4 2.3848364.04001
30.10368
7
90 328412600.8
5 2.439385.64754
90.10604
3
92 295211326.9
5 2.4932346.66003
8 0.1084
94 296111361.4
9 2.5474347.71692
80.11075
7
96 315712113.5
5 2.6016370.73365
20.11311
3
98 310811925.5
3 2.6558364.97947
1 0.11547
100 303011626.2
4 2.71355.81975
40.11782
6
102 293211250.2
1 2.7642344.31139
30.12018
3
104 309811887.1
6 2.8184363.80514
80.12253
9
106 316712151.9
2 2.8726371.90797
40.12489
6108 3147 12075.1 2.9268 369.55932 0.12725
8 9 2
110 2991 11476.6 2.981351.23989
60.12960
9
112 308811848.7
9 3.0352362.63082
60.13196
5
114 313712036.8
1 3.0894368.38500
60.13432
2
116 339113011.4
2 3.1436398.21280
10.13667
8
118 339113011.4
2 3.1978398.21280
10.13903
5
120 328412600.8
5 3.252385.64754
90.14139
1
122 327412562.4
8 3.3062384.47322
60.14374
8
124 344013199.4
3 3.3604403.96698
20.14610
4
126 339113011.4
2 3.4146398.21280
10.14846
1
128 336212900.1
4 3.4688394.80726
50.15081
7
130 333312788.8
7 3.523 391.401730.15317
4
132 344013199.4
3 3.5772403.96698
2 0.15553
134 346013276.1
7 3.6314406.31562
70.15788
7
136 351413483.3
7 3.6856412.65696
90.16024
3
138 356713686.7
4 3.7398418.88087
9 0.1626
140 351913502.5
6 3.794413.24413
10.16495
7
142 357313709.7
6 3.8482419.58547
30.16731
3
144 354313594.6
5 3.9024416.06250
5 0.16967
146 357313709.7
6 3.9566419.58547
30.17202
6
148 371414250.7
8 4.0108436.14342
20.17438
3
150 367514101.1
4 4.065431.56356
30.17673
9152 3763 14438.8 4.1192 441.89760 0.17909
3 6
154 368514139.5
1 4.1734432.73788
60.18145
2
156 3782 14511.7 4.2276444.12881
60.18380
9
158 374314362.0
6 4.2818439.54895
70.18616
5
160 381214626.8
1 4.336447.65178
30.18852
2
162 391915037.3
8 4.3902460.21703
50.19087
8
164 3763 14438.8 4.4444441.89760
30.19323
5
166 3917 15029.7 4.4986459.98217
10.19559
1
168 384114738.0
9 4.5528451.05731
90.19794
8
170 398815302.1
3 4.607468.31986
20.20030
4
172 394615140.9
8 4.6612463.38770
70.20266
1
174 384114738.0
9 4.7154451.05731
90.20501
7
176 390014964.4
7 4.7696457.98582
20.20737
4
178 388014887.7
3 4.8238455.63717
7 0.20973
180 401715413.4
1 4.878471.72539
70.21208
7
182 393915114.1
2 4.9322462.56568
10.21444
3
184 388014887.7
3 4.9864455.63717
7 0.2168
186 397515252.2
5 5.0406466.79324
20.21915
7
188 405615563.0
5 5.0948476.30525
50.22151
3
190 392915075.7
5 5.149461.39135
8 0.22387
192 402615447.9
4 5.2032472.78228
70.22622
6
194 403715490.1
5 5.2574474.07404
20.22858
3196 4019 15421.0 5.3116 471.96026 0.23093
8 2 9
198 400315359.6
9 5.3658470.08134
50.23329
6
200 4095 15712.7 5.42480.88511
40.23565
2
202 408615678.1
6 5.4742479.82822
30.23800
9
204 412515827.8
1 5.5284484.40808
10.24036
5
206 408615678.1
6 5.5826479.82822
30.24272
2
208 414415900.7
1 5.6368486.63929
40.24507
8
210 408615678.1
6 5.691479.82822
30.24743
5
212 415415939.0
8 5.7452487.81361
70.24979
1
214 415415939.0
8 5.7994487.81361
70.25214
8
216 398815302.1
3 5.8536468.31986
20.25450
4
218 410515751.0
7 5.9078482.05943
60.25686
1
220 404615524.6
8 5.962475.13093
30.25921
7
222 416415977.4
5 6.0162 488.987940.26157
4
224 4203 16127.1 6.0704493.56779
8 0.26393
226 406615601.4
2 6.1246477.47957
80.26628
7
228 416115965.9
4 6.1788488.63564
30.26864
3
230 406615601.4
2 6.233477.47957
8 0.271
232 403715490.1
5 6.2872474.07404
20.27335
7
234 410515751.0
7 6.3414482.05943
60.27571
3
236 400715375.0
4 6.3956470.55107
5 0.27807
238 403715490.1
5 6.4498474.07404
20.28042
6240 4164 15977.4 6.504 488.98794 0.28278
5 3
242 403715490.1
5 6.5582474.07404
20.28513
9
244 412515827.8
1 6.6124484.40808
10.28749
6
246 4095 15712.7 6.6666480.88511
40.28985
2
248 415415939.0
8 6.7208487.81361
70.29220
9
250 400715375.0
4 6.775470.55107
50.29456
5
252 4222 16200 6.8292495.79901
10.29692
2
254 4203 16127.1 6.8834493.56779
80.29927
8
256 406615601.4
2 6.9376477.47957
80.30163
5
258 400715375.0
4 6.9918470.55107
50.30399
1
260 418316050.3
6 7.046491.21915
30.30634
8
262 408615678.1
6 7.1002479.82822
30.30870
4
264 402715451.7
8 7.1544 472.899720.31106
1
266 404615524.6
8 7.2086475.13093
30.31341
7
268 394915152.4
9 7.2628463.74000
30.31577
4
270 403715490.1
5 7.317474.07404
2 0.31813
272 391915037.3
8 7.3712460.21703
50.32048
7
274 390014964.4
7 7.4254457.98582
20.32284
3
276 390014964.4
7 7.4796457.98582
2 0.3252
278 401715413.4
1 7.5338471.72539
70.32755
7
280 397815263.7
6 7.588467.14553
90.32991
3
282 375314400.4
3 7.6422 440.72328 0.33227284 3704 14212.4 7.6964 434.96909 0.33462
1 9 6
286 388014887.7
3 7.7506455.63717
70.33698
3
288 360713840.2
2 7.8048 423.578170.33933
9
290 351913502.5
6 7.859413.24413
10.34169
6
292 359713801.8
5 7.9132422.40384
70.34405
2
294 340113049.7
9 7.9674399.38712
40.34640
9
296 3450 13237.8 8.0216405.14130
40.34876
5
298 318612224.8
2 8.0758374.13918
70.35112
2
300 3118 11963.9 8.13366.15379
30.35347
8
Dari table tersebut dibuat kurva engineering stress-strain
Setelah kurva engineering stress-strain dibuat, selanjutnya membuat kurva true stress-
strain dengan mengolah data dari data pengamatan yang dicatat pada log book
terlebih dahulu menjadi tabel dibawah ini
Selanjutnya memplot kurva true stress strain dengan bantuan Microsoft excel
Setelah itu dengan bantuan microsoft excel, mencari persamaan garis linier y=mx+c
dari hubungan x dan y, dimana didapat
Y=0.417494x + 3.01456 dan garis merah menyatakan garis persamaan tersebut.
-1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.22.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3
3.1
x = log (εt)
y =
log
(σt)
Kurva True Log Stress Strain
c=log K=3.01456 K=1034.094
m=n=0.417494
Nilai = K * n adalah = 1034.094 * 0.417494
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
Prinsip pengujian tarik ini adalah menarik specimen sampai putus dengan laju
penarikan 5mm/menit dan mencatat beban dan diameter specimen saat penarikan
berlangsung.
Sifat-sifat mekanik yang diperoleh dari uji tarik ini (dari table hasil pengolahan data
pengamatan):
Kekuatan tarik ultimate, σu=495,799011 N/mm2
Kekuatan luluh (yield strength) σy = 350 N/mm2
Modulus elastisitas, E= (300-0)/(0,08-0)=3750 GPa
Fracture stress, Sf=366.153793 N/mm2
Perpanjangan, ∆l=8,13 mm
Persamaan flow stress adalah = 1034.094 * 0.417494
Fenomena-fenomena yang terjadi pada saat pengujian tarik adalah :
Strain Hardening = Material yang telah mengalami pengujian tarik akan
bertambah kekerasannya setelah tegangan yang diberikan melebihi yield point.
Necking = Pengecilan diameter pada daerah lokalisasi pada salah satu bagian
specimen. Ini akan terlihat jelas karena ukuran diameternya akan lebih kecil dari
diameter di luar daerah necking
Bidang patahan=Setelah material patah, bentuk patahannya akan menunjukan
bentuk yang spesifik menurut jenis materialnya. Ini dapat membedakan antara
material getas dan material ulet.
2. Saran
Kekuatan pencekaman specimen pada mesin uji tarik harus lebih kuat lagi, dilihat
dari grafik engineering stress-strain, pada fasa sebelum yield strength terlihat di kurva
garis tidak lurus/linear sehingga untuk mendapatkan yield strength dari data
keseluruhan tidak ddapat dilakukan/sulit dilakukan sehingga diambil dari beberapa
sampel data saja seperti pada logbook 10, 11, 12, 13 kN menghasilkan tegangan
berbanding regangan yang linear.
BAB 7 DAFTAR PUSTAKA
1. Dieter G.E Mechanical Metalurgy, SI Metric Edition. Edisi ke-4, halaman 275-
288
2. Callister, Wiliam D. Materials Science And Engineering An Introduction, edisi
ke-6, John Willey & Son Inc. 2003.
BAB 8 LAMPIRAN
Tugas dan Pertanyaan
1. Dari kurva yang diperoleh antara F vs L, buatlah berturut-turut; Kurva T-
RT, T-RS serta Logaritma T-RS! Hitunglah besaran-besaran sifat mekanik
yang didapat dari hasil pengujian tarik ini!
Kurva T-RT
Kurva T-RS
Logaritma T-RS
-1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.22.22.32.42.52.62.72.82.9
33.1
x = log (εt)
y =
log
(σt)
True Log Stress Strain
Besaran sifat mekanik yang didapat dari hasil pengujian tarik ini
Kekuatan tarik ultimate, σu=495,799011 N/mm2
Kekuatan luluh (yield strength) σy = 350 N/mm2
Modulus elastisitas, E= (300-0)/(0,08-0)=3750 GPa
Fracture stress, Sf=366.153793 N/mm2
Perpanjangan, ∆l=8,13 mm
Persamaan flow stress adalah = 1034.094 * 0.417494
3. Berapa perkiraan nilai poisson’s ratio untuk logam? Apakah makna dari poisson
ratio ini, sebagai contoh: semakin besar nilainya, semakin resistan terhadap apa?
Metal Alloy Poisson’s Ratio
Aluminum 0.33
Brass 0.34
Copper 0.34
Magnesium 0.29
Nickel 0.31
Steel 0.30
Titanium 0.34
Tungsten 0.28
(Sumber : Buku Callister halaman 137)
Hubungan modulus elastisitas (E), modulus shear (G) dan poisson ratio :
E=2G(1+v) v = poisson’s ratio
Semakin besar nilai v, semakin besar nilai modulus elastisitas, E maka semakin resistan
terhadap beban tarik yang diberikan. Beban yang diperlukan besar untuk mendeformasi
benda.
4. Jelaskan mekanisme-mekanisme deformasi yang terjadi dalam daerah-daerah pada kurva
pengujian tarik ini (elastic, yielding, strain hardening, necking, etc)? Apa itu luder band?
Elastic= beban yang diberikan dibawah yield point sehingga bila beban dilepas benda yang
berdeformasi akibat pembebanan akan kembali ke bentuk semula
Yielding=terjadinya pergerakan dislokasi butiran-butiran atom yang menyebabkan terjadinya
deformasi plastis disebabkan beban penarikan melebihi yield strength. Pada kurva uji tarik
kurva tidak lagi berbentuk linear setelah melewati yield point, melainkan berbentuk kurva
disebabkan oleh sifat deformasi plastis.
Strain Hardening = Material yang telah mengalami pengujian tarik akan bertambah
kekerasannya setelah tegangan yang diberikan melebihi yield point.
Necking = Pengecilan diameter pada daerah lokalisasi pada salah satu bagian
specimen. Ini akan terlihat jelas karena ukuran diameternya akan lebih kecil dari
diameter di luar daerah necking.
Luder band=Ketika material mengalami stress pada upper yield point terbentuk 2 garis
diagonal pada material, tegangan akan drop karena perpindahan konsentrasi tegangan menuju
daerah antara 2 garis band yaitu daerah belum terkena yield, tegangan akan naik lagi pada
daerah konsentrasi tegangan lokalisasi yang belum terkena yield di antara 2 garis band
sampai muncul 2 garis band baru berikutnya pada daerah konsentrasi tegangan baru lalu
tegangan drop lagi, konsentrasi tegangan berpindah menuju daerah lokalisasi belum terkena
yield semakin ke tengah-tengah specimen dan seterusnya sampai seluruh daerah specimen
terkena yield dan luder band merata pada specimen tegangan akan naik lagi menuju tegangan
ultimat.
5. Apakah yang bisa dinyatakan dari % elongation dan % reduction in area?
% elongation menyatakan seberapa jumlah perpanjangan spesimen relatif
terhadap panjang awal dinyatakan dalam persen. ∆l/lo x 100%
% reduction in area menyatakan seberapa besar pengurangan luas penampang
specimen relative terhadap luas penampang awal specimen dinyatakan dalam
persen sebagai konsekuensi pengurangan diameter penampang specimen akibat
pertambahan panjang specimen. ∆Ao/Ao x 100%