BAB ILATAR BELAKANG

Latar Belakang:Dalam perancangan suatu produk, kita diharuskan untuk mengetahui apa saja yang kemungkinan akan terjadi pada produk dan bagaimana cara mengatasi hal-hal tersebut, seperti kondisi lingkungan kerja, jenis beban yg diberikan, dll. Respon dari material produk terhadap kemungkinan-kemungkinan yang akan terjadi disebut sebagai sifat mekanik material. Sifat mekanik material ini perlu kita ketahui, karena dengan itu kita dapat merancang suatu produk dengan material yang sesuai dengan aspek-aspek kerja produk tersebut. Untuk mengetahui apa saja sifat mekanik dari suatu material, diadakanlah pengujian material. Pada praktikum kali ini kami mengadakan pengujian tarik.Uji tarik merupakan salah satu pengujian mekanik yang paling luas digunakandi industry dan di dunia pendidikan karena kemudahan dalam menganalisa datayang didapatkan dan memperoleh informasi mengenai sifat mekanik suatumaterial. Pada proses pengujian tarik ini, pembebanan berupa beban uniaxial dengan kecepatan pembebanan yang statis. Pengujian tarik hamper dapat dilakukan hampir semua material dari logam, keramik maupun polymer.Tujuan:-Menentukan nilai y pada spesimen ST-37-Menentukan nilai u pada spesimen ST-37-Fracture strength pada spesimen ST-37- Menentukan nilai Modulus elastisitas (E) pada spesimen ST-37- Menentukan nilai Elongation pada spesimen ST-37- Menentukan nilai Reduction of area pada spesimen ST-37- Menentukan nilai eksponen strain hardening (n) pada spesimen ST-37- Menentukan nilai Koefisien kekerasan bahan (K) pada spesimen ST-37

BAB IITEORI DASARUji tarik adalah suatu pengujian yang bertujuan untuk mengetahui beberapa besaran mekanik suatu material yang timbul akibat pemberian beban uniaxial. Uji tarik yang dilaksanakan pada praktikum ini sesuai dengan standar American Society for Testing and Materials (ASTM). Untuk pengujian tarik dengan spesimen logam, panjang gage length 4 kali diameter spesimen sesuai dengan ASTM E8. Spesimen uji berbentuk sebagai berikut:

Mekanisme pada uji tarik ini adalah sebagai berikut. Spesimen diletakkan pada mesin uji tarik, kemudian diberi gaya dengan kecepatan pembebanan yang statis dan diukur pertambahan panjangnya dengan menggunakan suatu alat yang bernama ekstensometer dan dipasang pada specimen dan beban diukur dengan load cell. Dari pengujian tersebut didapatkan data berupa waktu, tegangan dan pertambahan panjang specimen.Dari pengujian tarik ini akan didapat beberapa sifat mekanik. Sifat mekanik adalah respon dari suatu material terhadap suatu pembebanan. Sifat mekanik yang akan didapat pada pengujian kali ini adalah modulus elastisitas, kekuatan tarik, kekuatan luluh, keuletan, resilience, dan ketangguhan. Modulus elastisitas adalah kemampuan suatu material menahan deformasi elastis. Dalam kurva uji tarik, modulus elastisitas adalah gradien dari kurva yang dibentuk dari kondisi awal spesimen yang tidak diberi pembebanan hingga mencapai kekuatan luluh spesimen. Kekuatan tarik adalah nilai pembebanan maksimum yang mampu ditahan suatu material sebelum terjadi suatu peristiwa yang dinamakan necking . Dalam kurva uji tarik, kekuatan tarik adalah nilai tegangan puncak/maksimal dari kurva tersebut. Kekuatan luluh adalah kekuatan batas suatu material sebelum mengalami deformasi plastis. Dalam kurva uji tarik, kekuatan luluh adalah titik dimana kurva mulai berubah menjadi non-linear. Keuletan adalah seberapa besar regangan yang mampu dialami sampai patah. Modulus resilience adalah energy yang mampu diserap suatu material pada daerah elastisnya. Modulus resilience ini adalah luas kurva dibawah daerah deformasi elastic dalam kurva engineering stress-strain curve. Sedangkan ketangguhan adalah energy yang mampu diserap suatu material sebelum material mengalami patah.Dalam menentukan kekuatan luluh dikenal beberapa metode. Pertama adalah dengan cara true elastic limit. Kedua adalah metode offset 0.2% . Ketiga adalah dengan metode greatest elastic limit . Terakhir adalah dengan metode proportional limit .Setelah dilakukan percobaan, dari data yang didapatkan akan kurva engineering stress-strain maka bisa dibuat kurva true stress-true strain. Perbedaannya adalah pada kurva true stress-true strain memperhatikan pengurangan luas area sehingga kurvanya tidak pernah turun. Dalam true stress-true strain dikenal adanya flow stress = dengan n adalah koefisien strain hardening dan K adalah strength constant.Patahan yang terbentuk pada spesimen uji tarik adalah sebagai berikut.Pada material getas, patahan yang terbentuk adalah seperti gambar (a). Patahan yang terbentuk adalah akibat dari ketidakmampuan material untuk berdeformasi plastis, sehingga ketika pembebanan melewati kekuatan luluh dari material tersebut, maka material seketika mengalami fraktur. Sedangkan pada material ulet, patahan yang terbentuk adalah seperi gambar (b). Patahan yang terbentuk adalah akibat dari kemampuan meterial untuk berdeformasi plastis, sehingga ketika pembebanan melewati kekuatan luluh, bahkan melewati kekuatan tarik spesimen, maka spesimen masih mengalami deformasi plastis yang seragam pada keseluruhan spesimen, bahkan berdeformasi plastis pada suatu titik pada spesimen tersebut apabila pembebanan yang diberikan melewati kekuatan tarik spesimen.

Fenomena-fenomena yang terjadi pada pengujian ini adalah: Deformasi elastisPertambahan panjang dalam daerah elastis dimana stress dan strain masih dalam keadaan proportional. Bila spesimen mengalami deformasi elastic dan pembebanan dihilangkan maka specimen akan dapat kembali ke bentuk awal. Deformasi plastisDeformasi yang dialami spesimen setelah pembebanan mencapai yield strength spesimen. Deformasi ini menyebabkan spesimen tidak mampu kembali ke keadaan awal. NeckingPenyempitan luas penampang secara local setelah pembebanan mencapai angka maksimum. Necking terjadi karena ketidakstabilan plastis dari reduksi area yang tidak dapat menoleransi kenaikan tegangan. Necking juga bisa terjadi karena cacat misalnya impurities dan void. Hal ini menyebabkan timbul konsentrasi tegangan dan menjalar hingga fracture. FractureKeadaan dimana material tidak sanggup lagi menahan tegangan atau pembebanan yang diberikan. Patah terjadi setelah dan pada daerah necking. Strain hardeningBertambah kerasnya suatu material karena dislokasi yang menyebabkan partikel material semakin rapat.

BAB IIIPENGOLAHAN DATAJenis Spesimen : ST 37Jenis Mesin : Tarno GrockiBeban Skala penuh : 40000 NGage length awal (lo) : 25 mmGage length akhir (lt) : 39 mmDiameter awal (do) : 6,25 mmDiameter akhir (dt) : 4 mmKecepatan tarik : 6 mm/menitKekerasan awal : 46,25 HRAKekerasan akhir : 52 HRAd (mm)Pi (N)

6,4112300

6,314650

6,2115800

6,116400

616650

5,916725

5,816740

5,716700

5,616615

5,516300

5,316100

5,115700

515500

4,815000

4,714700

4,614450

4,514150

4,413850

4,313500

4,213200

4,112700

412100

Data mentah yang berhasil didapat setelah melakukan pengujian adalah sbb.

waktu (s)tegangan (volt)

0,000,07607

5,000,06748

10,000,10596

15,050,13887

20,050,24785

25,050,29795

30,040,41670

35,040,63984

40,041,12783

45,041,94297

50,042,62285

55,033,29688

60,033,76387

65,033,63604

70,033,73242

75,033,72363

80,034,04336

85,023,83496

90,024,19521

95,024,40303

100,024,22090

105,024,70879

110,014,71602

115,015,23613

120,014,47578

125,015,10342

130,014,82891

135,014,89229

140,005,27139

145,005,01943

150,004,85527

155,005,34473

160,005,04170

165,004,84229

170,054,99688

175,055,15742

180,045,79316

185,044,77998

190,045,38369

195,044,93311

200,044,86660

205,044,91494

210,035,67422

215,035,91797

220,035,26016

225,035,90469

230,036,11826

235,036,09570

240,025,26416

245,025,63320

250,025,60938

255,025,88877

260,025,49561

265,015,32520

270,015,80400

275,015,10557

280,015,42656

285,015,84131

290,015,05957

295,005,92354

300,005,12178

305,005,48691

310,005,59336

315,005,41875

320,055,61895

325,055,43564

330,055,16133

335,045,28818

340,045,21494

345,045,02158

350,045,28721

355,044,81572

360,044,65459

365,034,72461

370,034,33184

375,034,34482

380,033,89834

385,033,64551

390,022,70000

395,020,60234

400,020,07686

405,020,08457

410,020,08184

415,020,08359

420,010,08965

Kemudian setelah dilakukan pengolahan data, dengan rumus:l = waktu*(panjang akhir panjang awal) / waktumaxF= voltage * beban max / voltage maxEngineering stress=beban / luas permukaan awalEngineering strain= perubahan panjang / panjang awalTrue stress = S(1+e) = beban / luas permukaan baruTrue strain = ln(1+e) = 2*(ln(diameter awal / diameter baru))Didapat Data dari perubahan panjang hingga nilai true strain sebagai berikut.l(m)beban (N)engineering strain (%)engineering stress (Pa)true straintrue stress

0208,144387706784452,23506784452,235

0,0001665184,63128610,006666018044,280,006637926058124,455

0,000333289,90585450,013329449461,7140,0132320699575328,544

0,00050117379,95034570,020046612384455,810,01984831312632722,04

0,00066767678,13922460,026706622103902,150,02635620422694222,22

0,00083417815,20991890,033366626571712,160,03282201627458319,85

0,001000331140,1182310,0400132837162076,620,03923348238649053,2

0,001166831750,6572890,0466732857062555,90,0456168359725852,55

0,001333333085,8273860,05333328100582334,90,051959688105946720,7

0,001499835316,0985080,05999328173277871,20,058262568183673379

0,001666337176,3054750,06665328233911191,40,064525971249502139,6

0,00183259020,4807810,07329996294021960,80,070737977315573758,8

0,00199910298,20410,07995996335669265,80,076923966362509366,8

0,00216559948,446710,08661996324268947,50,083071924352357110,7

0,00233210212,167520,09327996332864909,40,089182315363914534,8

0,002498510188,120030,09993996332081083,10,095255596365269253,2

0,00266511062,914290,10659996360594942,70,101292215399034349,1

0,0028311710492,721570,11324664342009549,80,107280647380740982,1

0,0029976711478,401480,11990664374137719,60,113245325418999316,4

0,0031641712046,991020,12656664392670857,40,119174636442369888,5

0,0033306711548,673590,13322664376428234,30,125068997426578503,1

0,0034971712883,576490,13988664419939304,10,130928819478683202,3

0,0036633312903,348870,14653332420583783,50,136742885482213321,6

0,0038298314326,42590,15319332466968883,10,142534894538505396,6

0,0039963312246,05080,15985332399159197,50,148293549462966120,4

0,0041628313963,30880,16651332455133105,70,154019231530918830,2

0,0043293313212,225520,17317332430651597,10,159712317505228963,9

0,0044958313385,634650,17983332436303855,70,165373174514765826,6

0,00466214422,883060,18648470112897,50,17099094557779550,7

0,004828513733,521670,19314447643209,80,176588487534101019,3

0,00499513284,367990,19984330030760,182154876519517090,6

0,005161514623,546010,20646476653492,70,187690452575063372,8

0,00532813794,441980,21312449628903,10,193195553545453815

0,005494513248,831150,21978431844754,90,198670515526755595,1

0,0056626713671,799780,2265066445631388,90,204169966546569839,7

0,0058291714111,067270,23316664599492830,209585333567194093,5

0,0059953315850,50240,23981328516646053,30,214960788640544637,9

0,0061618313078,361160,24647328426288297,20,220318188531356972,1

0,0063283314730,156550,253133284801284560,225647039601664946,9

0,0064948313497,321880,25979328439944293,50,230947644554238864,5

0,0066613313315,362540,266453284340133410,236220301549657619,3

0,0068278313447,623730,27311328438324385,80,241465302558036596,5

0,00699415525,05970,27975996506038270,40,246672529647607516,7

0,007160516191,976760,286419965277763870,251863135678942078,6

0,00732714392,155710,29307996469111341,70,257026939606598475

0,007493516155,638330,29973996526591938,30,262164214684432584,8

0,0076616739,992340,30639996545638917,80,267275232712822660,4

0,007826516678,270450,31305996543627096,90,272360261713814974,1

0,0079926714403,110680,31970664469468418,10,277409469619560588,7

0,0081591715412,838070,32636664502380414,30,282443354666340622,1

0,0083256715347,642660,333026645002553740,287452026666853740,4

0,0084921716112,085650,33968664525172341,70,292435736703566369,9

0,0086586715036,361250,34634664490109177,80,297394731659856844,8

0,0088248314570,107140,35299332474911656,40,302319412642552298,8

0,0089913315880,160970,35965332517612772,40,307229755703773924,4

0,0091578313969,187080,36631332455324707,70,312116105622116213,1

0,0093243314847,454860,37297332483951786,60,316978695664452891,2

0,0094908315982,22920,37963332520939679,60,321817754718705739,7

0,0096573313843,338540,38629332451222683,30,326633509625526991,7

0,009823516207,206830,39294528272810,30,331416621735852328,4

0,0099914013,541340,3996456770431,80,336186482639295896,3

0,010156515012,580960,40626489334060,70,340933698688130916,2

0,01032315303,822790,41292498827068,30,345658485704802741,4

0,010489514826,079310,41958483255052,10,350361053686019206,9

0,0106576715373,82770,4263066501108873,80,355088306714734894

0,0108241714872,303930,4329666484761740,50,359746841694647383,1

0,0109906714121,755040,4396266460297650,20,364383774662656741,2

0,0111568314468,840490,44627328471610876,70,368990096682078209,6

0,0113233314268,444730,45293328465078990,80,373584465675728743,5

0,0114898313739,399950,45959328447834811,80,378157822653656681,8

0,0116563314466,168540,46625328471523784,90,382710358691373296,2

0,0118228313176,154290,47291328429475857,60,387242263632580694,1

0,0119893312735,283630,47957328415105708,40,391753722614179314,6

0,012155512926,861970,48621996421350191,40,396235957626219064,7

0,01232211852,206350,49287996386321864,20,400707113576732169,2

0,012488511887,74320,49953996387480185,30,405158368581042021,6

0,01265510666,13070,50619996347661808,40,409589896523648202

0,01282159974,3645610,512859963251137380,414001873491851556,7

0,012987677387,3890,51950664240791444,70,418385703365884199

0,013154171648,0546640,5261666453718230,280,42275912781982971,01

0,01332067210,28194240,532826646854125,6850,42711350810506186,44

0,01348717231,39029490,539486647542151,0080,4314490111611040,71

0,01365367223,90885350,546146647298293,9320,43576579711284232,64

0,01382017228,71835160,552806647455059,1950,44006402911576265,42

0,01398633245,28440040,559453327995028,4360,44433532412467873,64

Dari pembacaan kurva diatas, diketahui beberapa besaran mekanik:Fracture strength (f)=325113738 Pa

Tensile strength (ut)=545638917,8 Pa

Yield strength (y)=335669265,8 Pa

Modulus of elasticity (E)=4895258101 Pa

Elongation (ef)=55,95 %

Reduction of area (qf)=0,5904

Strength coefficient (K)=7465,144001

Strain hardening coefficient (n)=0,612

BAB IVANALISIS DATADari data sifat mekanik yang telah diperoleh, diketahui bahwa semua nilai besaran sifat mekanik tersebut berbeda dengan nilai yang diketahui dari literatur. Sifat mekanik ST37 menurut literatur :Tensile Strength = 360 470 MPa Yield strength = 250 MPa Modulus elastisitas = 207 GPa Koefisien strain hardening = 0.26 Koefisien kekuatan = 530 MPaKeuletan : % reduksi penampang = 66 %, % penambahan panjang = 36.1 % E ST37 = E baja = 86.6 Gpa

Nilai-nilai besaran mekanik yang diperoleh dari percobaan ada yang berbeda dengan data dari literatur. Hal ini mungkin disebabkan karena adanya kesalahan-kesalahan yang terjadi pada saat praktikum, seperti kesalahan dalam pengambilan data, kondisi spesimen yang kurang sempurna dalam proses machining, maupun pengaruh dari kondisi alat uji yang sudah menurun kualitas pemakaiannya.

BAB VKESIMPULANBesaran mekanik yang diperoleh:-y = 335,67 Mpa-u= 545,63 MPa-Fracture strength = 325,11 Mpa-Modulus elastisitas (E) = 4 GPa-Elongation= 55,95%-Reduction of area = 59,04 %-eksponen strain hardening (n) = 0,612-Koefisien kekerasan bahan (K)= 827,9 MPa

Saran: Untuk memaksimalkan analisa, pengujian sebaiknya dilakukan lebih dari sekali.

BAB VIDAFTAR PUSTAKA

LAMPIRANTugas Setelah Praktikum

Tugas Tambahan:1. Jelaskan prinsip hambatan wheatstone pada mesin uji tarik!-Prinsip dasar dari jembatan wheatstoneadalah keseimbangan. Sifat umum dari arus listrik adalah arus akan mengalir menuju polaritas yang lebih rendah. Jika terdapat persamaan polaritas antara kedua titik maka arus tidak akan mengalir dari kedua titik tersebut. Dalamrangkaian dasar jembatan wheatstonepenghubung kedua titik tadi disebut sebagai jembatan wheatstone.2. Apa perbedaan regangan dengan elongasi, dilihat dari persamaan matematis dan kurva uji tarik?- Regangan adalah perubahan panjang per satuan panjang, sedangkan elongasi adalah perpanjangan yang terjadi hingga speesimen mengalami fraktur. Rumus untuk mencari regangan adalah:Sedangkan rumus untuk mencari persen elongasi adalah besar elongasi (Perpanjangan) yang terjadi dibagi dengan panjang mula-mula spesimen kemudian dikali dengan 100%. Pada kurva uji tarik, regangan merupakan axis dari kurva uji tarik tersebut, sedangkan elongasi (perpanjangan) adalah persentase dari perbandingan antara perpanjangan yang terjadi hingga spesimen mengalami fraktur dengan gage length awal.

3. Turunkan rumus untuk mencari true strain-true stress (sebelum dan setelah necking)!-Sebelum Necking:

4. Jelaskan apa itu K dan n, dan menyatakan apa kedua besaran tersebut!-K adalah koefisien kekerasan dan n adalah koefisien strain hardening. K pada kurva uji tarik adalah nilai ekstrapolasi dari true stress ketika true strainnya bernilai 1. Sedangkan nilai n tidak menyatakan apapun pada kurva true stress-strain, namun bila dilihat pada kurva true stress-strain yang telah dilogaritmakan, didapat bahwa n adalah gradien dari kurva log true stress-strain.