Material Fix

BAB I

PENGUJIAN TARIK

1.1. Tujuan Pengujian

Untuk menetukan pertahanan ( perlawanan ) dari logam terhadap pemutusan

hubungan akibat tarikan.

1.2. Dasar Teori

Uji Tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat suatu

bahan. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan

tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu

bertambah panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiliki cengkeraman

(grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff).

Banyak hal yang dapat kita pelajari dari hasil uji tarik. Bila kita terus menarik

suatu bahan (dalam hal ini suatu logam) sampai putus, kita akan mendapatkan profil

tarikan yang lengkap yang berupa kurva seperti digambarkan pada Gambar 1. Kurva ini

menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini

sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.

Uji tarik bertujuan untuk mendapatkan informasi-informasi yang dibutuhkan

oleh pengguna bahan logam, informasi yang akan diperoleh antara lain :

a. Tegangan Luluh (Yield Strength),

b. Tegangan Tarik Maksimum,

c. Kekuatan Patah (Fracture Strength),

d. Elongasi,

e. Modulus Elastisitas, dan

f. Kontraksi.

Material

Untuk mengetahui data-data daitas, biasanya mesin penguji yang telah

dihubungkan dengan komputer, diprogram untuk mengolah data diatas, namun untuk

memberikan informasi data yang lebih beberapa data perlu dihitung secara manual

menggunakan rumus persamaan matematis.

Persamaan matematis yang digunakan meliputi :

a. Tegangan Luluh

Untuk mencari tegangan luluh, dapat dilakukan dengan menggunakan dua

metode, yaitu :

a) Metode Tangensial

Metode ini menggunakan cara menarik garis berhimpt dengan garis

proporsional.

b) Metode Offset

Metode ini menggunakan cara menarik garis sejajar berjarak 𝜀 = 0.02 dari

garis proporsional.

Tegangan luluh dengan satuan 𝑘𝑔𝑚𝑚2

b. Tegangan Tarik Maksimum

Untuk mencari tegangan tarik maksimum, dapat menggunakan persamaan : 𝜎𝑡 𝑚𝑎𝑥=𝐹𝑚𝑎𝑥𝐴

Tegangan tarik maksimum dengan satuan : 𝑘𝑔𝑚𝑚2

c. Kekuatan Patah (Fracture Strength)

Untuk mencari kekuatan patah dapat menggunakan persamaan : 𝜎𝐹=𝐹𝐹𝐴𝐹

Kekuatan patah dengan satuan 𝑘𝑔𝑚𝑚2

d. Elongasi

Untuk mencari elongasi dapat menggunakan persamaan : 𝑒=𝐿𝐹−𝐿𝑂𝐿𝑂 𝑥 100%

Elongasi dengan satuan persen (%)

e. Modulus Elastisitas

Untuk mencari modulus elastisitas menggunakan persamaan : 𝐸=𝜎𝑡𝜀

Modulus elastisitas dengan satuan 𝑘𝑔𝑚𝑚2

f. Kontraaksi

Untuk mencari kontraksi dapat menggunakan persamaan : 𝛿=𝑆𝑜−𝑆𝑢𝑆𝑜 𝑥 100%

Kontraksi dengan satuan persen (%)

1.3. Langkah Percobaan

Material

a. Sebelum Percobaan

Specimen dibentuk menurut standar

Catat merk, tipe, nomor seri, tahun pembuatan, kemampuan mesin dan

lain-lain

Sket mesin secara keseluruhan dan bagian-bagian utamanya

Siapkan dan pasang kertas grafik dan pulpen pada mesin

Ukur dan catat dimensi-dimensi dari specimen sesuai dengan gambar

standar specimen pengujian

Perkiraan beban tertinggi yang diberikan sebagai tahanan atau reaksi

terhadap beban luar (untuk hal ini akan ditentukan oleh system)

Siapkan mesin tarik yang akan digunakan

Catat skala mesin pada mesin tarik

Pasang specimen pada crosshead

b. Saat Percobaan

Jalankan mesin tarik, dan catat besarnya beban yield, ultimate, dan patah

yang terjadi

Stelah percobaan, ukur dan catat diameter pada bagian yang putus dan

ukur pula panjang specimen stelah patah

c. Bahan atau Kelengkapan

Bahan-bahan atau kelengkapan dalam pengujian tarik antara lain:

Mesin uji tarik (universal testing machine)

Micrometer

Jangka sorong

Specimen uji tarik

1.4. Analisa dan pembahasan

a. Data Hasil pengujian

No. KeteranganBahan

Aluminium Besi Baja

1 Panjang mula-mula (L0), mm 290 300 300

2 Panjang Akhir (Lf), mm 315 336 312

3 Diameter mula-mula (D0), mm 10 10 10

4 Diameter akhir (Df), mm 5 6 5

5 Luas Penampang (A0), mm2 78,5 78,5 78,5

Material

6 Beban luluh, kgf 2030.6 3796.3 4160.5

7 Beban maksimum, kgf 2200 4350 4475

8 Beban putus, kgf 1776.8 2638.4 2983

b. Pembahasan

Kekuatan Tarik (UTS)

Al

u=PmaxAo

=220078.5

=28.03 Kgfmm2

Besi

u=PmaxAo

=435078.5

=55.41 Kgfmm2

Baja

u=PmaxAo

=447578.5

=57.01 Kgfmm2

Kekuatan Luluh

Al

Sy= PyAo

=2030.678.5

=25.87 Kgf

mm2

Besi

Sy= PyAo

=3796.378.5

=48.36 Kgf

mm2

Baja

Sy= PyAo

=4160.578.5

=53 Kgf

mm2

Kekuatan Putus

Al

σ y=P yp

A0=1776.878.5

=22.63 Kgfmm2

Besi

σ y=P yp

A0=2638.478.5

=33.61 Kgfmm2

Baja

σ y=P yp

A0=298378.5

=38 Kgfmm2

Material

Perpanjangan

Al

Lf – Lo=315−290=35mm

Besi

Lf – Lo=336−300=15mm

Baja

Lf – Lo=312−300=25mm

1.5. Kesimpulan

a. Jika dua bahan memiliki tegangan yang sama maka beban yang diperlukan

untuk menarik tergantung pada luas penampang tersebut

b. Kekuatan tarik akan naik seiring dengan naiknya kadar karbon dan jenis

bahan/paduannya

c. Semakin besar regangan semakin besar pula keuletan specimen tersebut

begitu pula sebaliknya semakin kecil keuletan specimen tersebut makin

mudah patah

d. Selisih panjang antara sebelum diberi beban dengan panjang specimen

setelah patah menunjukkan keuletan specimen tersebut

Material

BAB II

PENGUJIAN KEKERASAN


Untuk melihat kemampuan bahan terhadap adanya deformasi plastis

2.2. Dasar Teori

Gambar: Mesin Uji Kekerasan / Hardness Testing Machine

Kekerasan sebenarnya merupakan suatu istilah yang sulit didefinisikan secara

tepat, karena setiap bidang ilmu dapat memberikan definisinya sendiri – sendiri yang

sesuai dengan persepsi dan keperluannya. Karenanya juga cara pengujian kekerasan ada

bermacam – macam tergantung konsep yang dianut. Dalam engineering, yang

menyangkut logam, kekerasan sering dinyatakan sebagai kemampuan untuk menahan

indentasi/penetrasi/abrasi. Ada beberapa cara pengujian kekerasan yang terstandart

yang digunakan untuk menguji kekerasan logam, pengujian Brinell, Rockwell, Vickers

dll.

a) Pengujian Kekerasan Brinell

Pegujian Brinell adalah salah satu cara pengujian kekerasan yang paling banyak

digunakan. Pada pengujianBrinell digunakan bola baja yang dikeraskan sebagai

indentor. Indentor ini ditusukkan ke permukaan logam yang diuji dengan gaya tekan

tertentu selama waktu tertentu pula (antara 10 sampai 30 detik). Karena penusukan

(indentasi) itu maka pada permukaan logam tersebut akan terjadi tapak tekan yang

berbentuk tembereng bola. Kekerasan Brinell dihitung sebagai :

BHN= gaya tekanluas tepak tekan

Material

BHN= P

π D /2 .⟨D−√ (D2−d2 )2⟩

Dimana:

P = gaya tekan (kg)

D = diameter bola indentor (mm)

d = diameter tapak tekan (mm)

Biasanya pada pengujian kekerasan Brinell yang standart digunakan bola baja

yang dikeraskan berdiameter 10 mm, gaya tekan 3000 kg (untuk pengujian kekerasan

baja), atau 1000 atau 500 kg (untuk logam non ferrous, yang lebih lunak), dengan lama

penekanan 10 – 15 detik. Tetapi mengingat kekerasan bahan yang diuji dan juga tebal

bahan (supaya tidak terjadi indentasi yang terlalu dalam atau terlalu dangkal), boleh

digunakan gaya tekan dan indentor dengan diameter yang berbeda asalkan selalu

dipenuhi persyaratan P/D2 = konstan. Dengan memenuhi persyaratan tersebut maka

hasil pengukuran tidak akan berbeda banyak bila diuji dengan gaya tekan/diameter bola

indentor yang berbeda. Harga konstanta ini untuk baja adalah 30, untuk tembaga/

paduan tembaga 10 dan untuk aluminium/paduan aluminium 5.

Untuk pengujian logam yang sangat keras (di atas 500 BHN) bahan indentor dari

baja yang dikeraskan tidak cukup baik, karena indentor itu sendiri mungkin mulai

terdeformasi, maka digunakan bola dari karbida tungsten, yang mampu mengukur

sampai kekerasan sekitar 650 BHN.

b) Pengujian kekerasan Rockwell

Pada pengujian Brinell harus dilakukan pengukuran diameter tapak tekan secara

manual, sehingga ini memberi peluang untuk terjadinya kesalahan pengukuran,

disamping juga akan memakan waktu. Pada cara Rrockwell pengukuran langsung

dilakukan oleh mesin, dan mesin langsung menunjukkan angka kekerasan dari bahan

yang diuji. Cara ini lebih cepat dan akurat.

Pada cara Rockwell yang normal, mula – mula permukaan logam yang diuji

ditekan oleh indentor dengan gaya tekan 10 kg, beban awal (minor load Po), sehingga

ujung indentor menembus permukaan sedalam h (lihat gambar 2.15.). Setelah itu

penekanan diteruskan dengan memberikan beban utama (major load P) selama

beberapa saat, kemudian beban utama dilepas, hanya tinggal beban awal, pada saat ini

kedalaman penetrasi ujung indentor adalah h1.

Material

Kekerasan diperhitungkan berdasarkan perdaan kedalaman penetrasi ini. Karena

yang diukur adalah kedalaman penetrasi, maka pengukuran dapat dilakukan dengan

menggunakan dial indicator, dengan sedikit modifikasi yaitu piringan penunjuknya

menunjukkan skala kekerasan Rockwell.

Dengan cara Rockwell dapat digunakan beberapa skala, tergantung pada

kombinasi jenis indentor dan besar beban utama yang digunakan. Macam skala dan jenis

indentor serta besar beban utama dapat dilihat pada Tabel 2.4. di bawah. Untuk logam

biasanya digunakan skala B atau C, dan angka kekerasannya dinyatakan dengan RB dan

RC. untuk skala B harus digunakan indentor berupa bola baja berdiameter 1/10 dan

beban utama 100 kg. kekerasan yang dapat diukur dengan Rockwell B ini sampai RB

100, bila pada suatu pengukuran diperoleh angka di atas 100 maka pengukuran harus

diulangi dengan menggunakan skala lain. Kekerasan yang diukur dengan skala B ini

relatif tidak begitu tinggi, untuk mengukur kekerasan logam yang keras digunakan

Rockwell C (amapai angka kekerasan RC 70) atau Rockwell A (untuk yang sangat getas).

Di samping Rockwell yang normal ada pula yang disebut superficial Rockwell, yang

menggunakan beban awal 3kg, indentor kerucut intan (diamond cone, brale) dan beban

utama 15, 30 atau 45 kg. Superficial Rockwell digunakan untuk specimen yang tipis.

2.3. Langkah-langkah percobaan

a) Percobaan Brinell

Sebelum percobaan

Permukaan benda uji (spesimen) sejajar terhadap permukaan meja uji. Dibersihkan

sehingga permukaan tersebut rata dan catat type, merk, nomor seri, tahun

pembuatan dan kemampuan secara keseluruhan.

bagaimana pemakaian mesin, misalnya bagaimana cara meletakan benda uji,

menyetel benda uji ditempat yang tepat, memberikan beban tekan yang akan

digunakan, mengukur diameter kedalaman, dan menggunakan mesin.

Gambar skematis mesin Brinell

Buatlah table atau kolom-kolom untuk pengujian Brinell

Pasanglah benda uji pada landasan mesin Brinell

Saat percobaan

Material

Putarlah Hand Well hingga benda uji menyentuh indentor

Pompalah tuas untuk menaikan beban yang akan diberikan pada benda uji

Setelah sampai pada beban yang telah ditentukan tahan sekitar 10 detik, kemudian

beban dilepaskan dengan membuka katup beban.

Lakukan 3-5 kali percobaan dengan bahan yang sama, sehingga kedalaman indentasi

rata-rata dapat ditetapkan

Lihat diameter hasil indentasi pada benda uji tadi, baik secara vertical atau

horisontal dengan menggunakan Microskope (dalam satuan mm)

Hasilnya masukan kedalam table yang telah dibuat.

b) Percobaan mesin Rocwell

Sebelum percobaan

Permukaan benda uji atau (spesimen) dibersihkan sehingga permukaan tersebut

rata dan sejajar terhadap permukaan meja uji.

Catat type, merk, nomor seri, tahun pembuatan dan kemampuan secara keseluruhan.

Gambar mesin secara keseluruhan dan catat bagian-bagian utama dari mesin.

Catat bagaimana penggunaan mesin, misalnya bagaimana meletakan benda uji,

menyetel benda uji ditempat yang tepat, memberikan beban tekan yang akan

digunakan, mengukur diameter kedalaman, dan menggunakan mesin.

Siapkan bahan –bahan pengujian Rocwell.

Rocwell A (Cone) :untuk bahan-bahan Non ferrous

Rocwell B (Ball) :untuk bahan-bahan ferrous

Rocwell C (Ball) :untuk bahan-bahan feous

Letakan landasan mesin pengujian Rocwell.

Saat percobaan

Perhatikan beban yang diberikan pada mesin pengujian Rocwell sesuaikan dengan

indentor yang dipakai

Naikkan landasan hingga benda uji menyentuh indentor (ball atau cone), kemudian

naikkan beban hingga mencapai beban minor atau jarum hitam kecil sampai pada

titik merah pada dial indicator

Pada mesin uji Rocwell ada dua dial, yaitu berwarna hitam dan merah, yang hitam

untuk pengujian yang menggunakan indentor ball, sedangkan yang berwarna merah

menggunakan indentor conne (intan)

Tentukan tuas beban dari posisi nol keposisi satu, sambil dibaca dial indikatornya

Apabila sudah berhenti jarum pembacanya, catat hasil pada table yang sudah anda

persiapkan .

Lakukan pengujian ini berulang-ulang, minimal sebanyak tiga kali hingga

mendapatkan nilai rata-rata.

Material


a. Data pengujian Brinell

No Bahan P (kgf) D (mm) d (mm) BHN Rata –rata

1 Baja 3000 10 5 1.75

1,69

2 Baja 3000 10 5 1.66

3 Baja 3000 10 5 1.75

4 Baja 3000 10 5 1.66

5 Baja 3000 10 5 1.66

BHN= P

πD2

(D−√D2−d2)

Keterangan :

P = Gaya tekan (kgf)

D = Diameter indentor (mm)

d = diameter tapak tekan (mm)

b. Data pengujian Rocwell

BAHAN NO BEBAN (kg) INDENTOR HRHR

Rata – rata

Aluminium

(Al)

1

60 CONE

50.5 RA

50.6 RA

2 49.5 RA

3 49.5 RA

4 52.5 RA

5 51 RA

Baja I

(ST 37)

1

100BOLA BAJA

1/16 “

70.5 RB

71.7 RB

2 69.5 RB

3 69.5 RB

4 71.5 RB

5 71.5 RB

Baja II 1 150 CONE 39.5 RC 40.7 RC

2 31.5 RC

Material

(ST 42)

3 31.5 RC

4 35 RC

5 29 RC

a) Pengujian Brinell

BHN= P

πD2

(D−√D2−d2)

BHN= 3000

3,14102

(10−√102−52)

BHN=142.63

b) Pengujian Rocwell

Al

HRA=50.5+49.5+49.5+52.5+51

5=50.6R A

Baja 1

HRB=70.5+69.5+69.5+71.5+71.5

5=71.7 RB

Baja 2

HRC=39.5+31.5+31.5+35+29

5=40.7 RA

2.5. Kesimpulan

Untuk pengujian kekerasan ada beberapa metode pengujian Brinell, Rockwell,

tetapi dengan menggunakan metode Rockwell –lah yang paling sering di gunakan dalam

pengujian dikarenakan pengoperasiannya yang sangat mudah dan cepat untuk

pengukuran angka kekerasan.

Penggunaan Indentor pun disesuaikan dengan material specimen yang diujikan,

karena dari indentor inilah kemudian didapat angka kekerasan nantinya. Dari analisis

data dapat disimpulkan bahwa dalam pengujian Rockwell untuk harga kekerasan yang

paling besar adalah besi, di mana Aluminium = 50.6, Baja = 71.7, dan Besi = 40.7

Material

BAB III

PENGUJIAN IMPAK


a. Untuk melihat ketahanan bahan terhadap adanya pembebanan tiba – tiba /

Mendadak

b. Untuk mengetahui kepekaan logam terhadap adanya notch

3.2. Dasar teori

Ditemukan bahwa beberapa bahan tangguh yang ulet secara normal mengalami

patah getas ketika mereka dibuat dalam bentuk sebuah specimen atau komponen

bertakik dan diberikan beban secara tiba – tiba (gaya impak), khususnya di bawah

beberapa suhu transisi kritis dari ulet ke getas. Hal ini dapat menjadi masalah, sebagai

contoh, dalam layanan bersuhu dingin (artctic service) pada struktur – struktur lasan

seperti kapal, alat – alat pengeboran, dan saluran – saluran perpipaan yang mungkin

mengandung cacat – cacat pengelasan bidang dan juga tekanan sisa.

Dalam uji impak, sebuah bahan diberikan dengan tiba –tiba, sebagai contoh

dengan sebuah bandul berayun(gambar). Energy impak yang diserap oleh specimen

(energy yang hilang dari bandul) kemudian dilaporkan (dalam satuan joule). Pada suhu

transisi, energy yang diserap dapat naik atau turun secara tiba – tiba. Penampilan

permukaan patahan juga berubah.

Terlihat dari gambar bahwa specimen dibuat bertakik, sehingga tempat

terjadinya konsentrasi tegangan dipersiapkan untuk membuat pengujian menjadi lebih

sederhana. Karena besarnya sensitivitas hasil uji impak terhadap geometrid an

penyiapan specimen, maka energy impak yang diberikan hanyalah sebuah nilai

komparatif atara bahan – bahan yang diuji di bawah kondisi yang sama. Ini menjadi

indicator control kualitas yang sangat berguna, tetapi tidak dapat digunakan untuk

tujuan perhitungan perancangan.

Material

Gambar uji impak charpy adalah salah satu pengujian untuk menentukan ketangguhan

patah sebuah bahan dan agar menimbulkan konsentrasi tekanan, maka specimen dibuat

bertakik.

Dalam sebuah system bahan tertentu, kekuatan tertinggi biasanya hanya dapat

dicapai dengan mengorbankan keuletan dan, karena itu, sensitivitas yang ditingkatkan

menjadi patah getas. Hal ini benar, sebagai contoh, untuk paduan alumunium kekuatan-

tinggi yang digunakan dalam konstruksi pesawat dan baja berkekuatan tinggi.

3.3. Langkah Percobaan

a) Sebelum percobaan :

Catat merk, type, nomer seri, tahun pembuatan, kemampuan mesin berat

dan panjang kapak Impact

Catat cara pemakai mesin

Mencatat jenis logam yang dipergunakan

Menggambarkan bentuk benda uji dalam satuan mm dengan para meter

panjang, lebar, tinggi dan dimensi takikan

Menentukan bentuk speciment

b) Saat percobaan :

Periksa dan siapkan speciment serta tabel

Periksa dan siapkan mesin yang akan dipakai, naikkan kapak Impact

sampai derajat yang telah ditentukan

Keluarkan speciment yang akan digunakan dari melalui pendingin atau

pemanas sambil mengukur benda uji dan segera letakkan landsasan,

sehingga suhu spesimen saat pemukulan dalam keadaan tepat

Baca kedudukan jarum yang menyatakan energi total

Hasil percobaan dimasukkan kedalam table


Material

a. Hasil data

No BahanP

(mm)

L

(mm)

T

(mm)

h

(mm)

T

°C

Luas

(mm2)α 1 α 2

1 Baja 26 10 10 8 0 80 110 95

2 Baja 26 10 10 8Suhu

ruang80 110 57

3 Baja 26 10 10 8 75 80 110 46

4 Baja 26 10 10 8 100 80 110 55

b. Analisis Data

Diketahui :

Kapak F = 26,08 kg

D = 0,6353 m

L = 0,7500 m

Speciment I

P = 26 mm T = 0 C

L = 10 mm 2 = 95

t = 10 mm 1 = 110

n = 8 mm luas = 80 mm2

W=F .g .L(cos 2– cos1)

W=26,08kg .10ms.0,8m(cos 95−cos 110)

W=49.01 joule

Speciment II

P = 26 mm T = suhu kamar

L = 10 mm 2 = 57

t = 10 mm 1 = 110



W=26,08kg .10ms.0,8m(cos57−cos110 )

W=163.09 joule

Speciment III

P = 26 mm T = 75 C

L = 10 mm 2 = 46

t = 10 mm 1 = 110

Material



W=26,08kg .10ms.0,8m(cos 46−cos110)

W=189.14 joule

Speciment IV

P = 26 mm T = 100 C

L = 10 mm 2 = 55

t = 10 mm 1 = 110

n = 8 mm luas = 80mm2


¿26,08kg .10 ms.0,8m(cos 55−cos 110)

¿168.14 joule

3.5. Kesimpulan

Faktor yang mempengaruhi kegagalan material pada pengujian impak adalah:

a. Notch

Notch pada material akan menyebabkan terjadinya konsentrasi tegangan

pada daerah yang lancip sehingga material lebih mudah patah. Selain itu

notch juga akan menimbulkan triaxial stress. Triaxial stress ini sangat

berbahaya karena tidak akan terjadi deformasi plastis dan menyebabkan

material menjadi getas, sehingga tidak ada tanda-tanda bahwa material akan

mengalami kegagalan.

b. Temperature

Pada temperature tinggi material akan getas karena pengaruh vibrasi

elektronnya yang semakin rendah, begitupun sebaliknya.

c. Strain rate

Jika pembebanan diberikan pada strain rate yang biasa-biasa saja, maka

material akan sempat mengalami deformasi plastis, karena pergerakan

atomnya (dislokasi). Dislokasi akan bergerak menuju ke batas butir lalu

kemudian patah. Namun pada uji impak, strain rate yang diberikan sangat

tinggi sehingga dislokasi tidak sempat bergerak, apalagi terjadi deformasi

plastis, sehingga material akan mengalami patah transgranular, patahnya di

tengah-tengah atom, bulat di batas butir, karena dislokasi tidak sempat gerak

ke batas butir.

Material

Material

Material Fix

Documents

Transcript of Material Fix