PEMBUATAN DAN PERAKITAN ALAT UJI IMPAK TIPE CHARPY …repository.utu.ac.id/115/1/BAB I_V.pdf ·...
Transcript of PEMBUATAN DAN PERAKITAN ALAT UJI IMPAK TIPE CHARPY …repository.utu.ac.id/115/1/BAB I_V.pdf ·...
PEMBUATAN DAN PERAKITAN ALAT UJI IMPAK TIPE CHARPY
(IMPACK TESTING MECHINE )
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi sebagai dari syarat-syarat yang diperlukan
untuk memperoleh Ijazah Sarjana Teknik
Disusun oleh:
YUFRIANTO Nim : 06C10202016
Bidang : Teknik Pembentukan dan Material Jurusan : Teknik Mesin
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TEUKU UMAR
ALUE PEUNYARENG, MEULABOH TAHUN 2014
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi,
Universitas Teuku Umar diharapkan mampu untuk menyeimbangkan
perkembangan tersebut agar mampu bersaing dengan universitas lainnya yang
berada di tingkat lokal dan nasional, salah satu usaha yang dapat dilakukan adalah
dengan peningkatan kualitas mahasiswa, mahasiswa harus mampu
mengaplikasikan teori-teori yang didapatkan di ruang kuliah ke lapangan kerja
tentunya, salah satunya yang dapat mendukung hal tersebut diatas adalah dengan
memberikan pendalaman pemahaman teori melalui praktikum-pratikum.
Keterbatasan alat-alat praktikum di Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar
Meulaboh, yang selama ini praktikum mahasiswa dilakukan dengan menyewa alat
praktikum dengan biaya yang besar di universitas syiah kuala, selain biaya yang
besar dan mengingat jarak tempuh perjalan ke tempat praktikum dan penelitian
tersebut sangat jauh (rata-rata diatas 250-500 km dari UTU) membuat praktikum
dan penelitian mahasiswa menjadi tidak optimal.
Berdasarkan hal tersebut di atas maka rancang bangun alat praktikum
perlu dibuat salah satunya adalah alat pengujian impak (impact testing) untuk
penunjang praktikum mata kuliah Material Teknik pada Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar.
2
Alat pengujian impak (impact testing) tipe charpy telah desain sebelumnya
(Farizal,2013) dan pada penelitian ini proses pembuatan dan perakitan dilakukan
sesuai dengan desain yang telah direncanakan
1.2. Rumusan Masalah
Keterbatasan peralatan praktikum pada jurusan Teknik Mesin Universitas
Teuku Umar, maka dirasa perlu untuk di rancang bangun alat praktikum, salah
satunya alat uji impak untuk praktikum material teknik, yang menjadi pertanyaan
adalah bagaimanakah membuat dan merakit alat uji impak tipe carpy berdasarkan
standar ASTM E 23-02 sesuai dengan perencanaan
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk pembuatan dan perakitan alat
pengujian impak (impact testing) tipe charpy.
1.4. Manfaat Penelitian
Dengan selesainya pembuatan dan perakitan alat pengujian impak (impact
testing) tipe charpy akan memberikan dampak positif terhadap praktikum
mahasiswa serta penelitian-penelitian dosen dan mahasiswa berikutnya, dimana
penelitian dan praktikum mata kuliah material teknik dapat dilakukan di Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ketangguhan Bahan
Ketangguhan adalah suatu ukuran energi yang diperlukan untuk
mematahkan suatu bahan. Bahan yang bersifat ulet akan memerlukan energi
perpatahan yang lebih besar dan mempunyai sifat tangguh yang lebih baik
daripada bahan yang bersifat getas dengan kekuatan bahan yang sama. Penurunan
ketangguhan bahan sangat beresiko dan dapat berakibat fatal, oleh karena itu
ketangguhan perlu diukur atau dikuantifikasi secara konvensional, hal tersebut
dilakukan dengan uji impak atau benturan. [1].
Patah getas menjadi permasalahan penting pada besi dan baja pada tahun
1930-an ketika jembatan-jembatan rusak di berbagai tempat di negara Eropa, dan
ketika pipa minyak gas alam rusak di AS antara tahun 1940-1943, ketika kapal-
kapal perang patah dan tenggelam di AS. Setelah itu banyak contoh diperoleh
mengenai permasalahan tersebut. Untuk menelaah ketahanan terhadap keadaan
patah tersebut.
Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat
diserap suatu material sampai material tersebut patah. Pengujian impak
merupakan respon terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba (beban impak) [1].
Dalam pengujian impak terdiri dari dua teknik pengujian standar yaitu
Charpy dan Izod. Pada pengujian standar Charpy dan Izod, masih digunakan
untuk mengukur energi impak yang juga dikenal dengan ketangguhan takik [1].
4
2.2. Metode Izod
Menggunakan batang impak kantilever. Benda uji izod sangat jarang
digunakan pada saat sekarang ini. Pada benda uji izod mempunyai penampang
lintang bujur sangkar atau lingkaran dan bertakik V didekat ujung yang dijepit.
batang uji di letakkan secara vertical, dijepit pada salah satu ujungnya dan arah
pukulan berlawanan dengan takikan.
2.3. Metode Charpy
Pengujian impak charpy banyak dipergunakan untuk menentukan kualitas
bahan. Batang uji dengan takikan 2 mmV, paling banyak dipakai. Pengujian patah
yang umum biasanya ditentukan oleh tegangan yang diperlukan untuk
mematahkan, tetapi pada pengujian metode charpy adalah energi yang diperlukan
untuk mematahkan. [2] Jadi dipandang dari sudut ini pengujian dengan metode
charpy dapat dianggap cara pengujian yang maju.
Menggunakan batang impak yang ditumpu pada kedua ujungnya. Benda
uji charpy mempunyai luas penampang lintang bujur sangkar dan memiliki takik
V – 450, dengan jari-jari dasar 0,25 mm dan kedalaman 2 mm. Benda uji
diletakkan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian yang bertakik diberi
beban impak dengan ayunan bandul. Benda uji akan melengkung dan patah pada
laju regangan yang tinggi[3].
Menurut American Society for Testing and Materials (ASTM),
standarisasi Notched Bar Test adalah ASTM E 23-01, pengujian impak dengan
metode charpy dan izod dapat dilihat pada gambar 2.1.
5
Gambar 2.1. Metode Pengujian Impak
Sumber : Calliester, 2007
2.4. Pengujian Impak Metode Charpy
Dalam menentukan ketahanan logam terhadap pembebanan kejut (Impact
Strenght), prinsipnya adalah berapa besar gaya kejut yang dibutuhkan untuk
mematahkan benda uji dibagi dengan luas penampang bahan[4].
Spesimen charpy berbentuk batang dengan penampang lintang bujur
sangkar dengan takikan V oleh proses permesinan (gambar 2.2.a). Mesin
pengujian impak diperlihatkan secara skematik dengan (gambar 2.2.b). Beban
didapatkan dari tumbukan oleh palu pendulum yang dilepas dari posisi ketinggian
h. Spesimen diposisikan pada dasar seperti pada (gambar 2.2.b) tersebut. Ketika
dilepas, ujung pisau pada palu pendulum akan menabrak dan mematahkan
spesimen ditakikannya yang bekerja sebagai titik konsentrasi tegangan untuk
pukulan impak kecepatan tinggi. Palu pendulum akan melanjutkan ayunan untuk
mencapai ketinggian maksimum h’ yang lebih rendah dari h. Energi yang
diserap dihitung dari perbedaan h’ dan h (mgh – mgh’), adalah ukuran dari
energi impak. Posisi simpangan lengan pendulum terhadap garis vertikal sebelum
Charpy
Izod
6
dibenturkan adalah α dan posisi lengan pendulum terhadap garis vertikal setelah
membentur spesimen adalah β.
Gambar 2.2. Metode Impak Metode Charpy
Sumber : Calliester, 2007
2.5. Prinsip Dasar Mesin Uji Impak
Apabila pendulum dengan berat G dan pada kedudukan h1 dilepaskan,
maka akan mengayun sampai kedudukan posisi akhir 4 pada ketinggian h2 yang
juga hampir sama dengan tinggi semula (h1), dimana pendulum mengayun bebas.
Pada mesin uji yang baik, skala akan menunjukkan usaha kilogram meter (kg.m)
pada saat pendulum mencapai kedudukan 4. seperti terlihat pada Gambar 2.3.
7
Gambar 2.3. Prinsip Dasar Mesin Uji Impak
Sumber : Doddy Yuniardi, 2005
Apabila batang uji dipasang pada kedudukannya dan pendulum
dilepaskan, maka pendulum akan memukul batang uji dan selanjutnya pendulum
akan mengayun sampai kedudukan 3 pada ketinggian h2. Usaha yang dilakukan
pendulum waktu memukul benda uji atau usaha yang diserap benda uji sampai
patah dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 2.1 : [4,5,1]
W1 = G x h1 (Kg.m) 2.1
Atau dengan menggunakan persamaan 2.2 :
W1 = G x λ (1 – cos α) (Kg.m) 2.2
Dimana :
W1 = Usaha yang dilakukan (Kg.m)
G = Berat pendulum (Kg)
Posisi Ketika Pemukulan
Benda Uji
8
h1 = Jarak awal antara pendulum dengan benda uji (m)
λ = Jarak lengan pengayun (m)
cos λ = Sudut posisi awal pendulum
Sedangkan sisa usaha setelah mematahkan benda uji dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.3 :
W2 = G x h2 (Kg.m) 2.3
Atau dengan menggunakan persamaan 2.4 :
W2 = G x λ (1 – cos β) (Kg.m) 2.4
Dimana :
W2 = Sisa usaha setelah mematahkan benda uji (Kg.m)
G = Berat pendulum (Kg)
H2 = Jarak akhir antara pendulum dengan benda uji (m)
λ = Jarak lengan pengayun (m)
cos β = Sudut posisi akhir pendulum
Besarnya usaha yang diperlukan untuk memukul patah benda uji dapat
diketahui melalui persamaan 2.5 :
W = W1 – W2 (Kg.m) 2.5
Sehingga dari persamaan diatas diperoleh persamaan 2.6 :
W2 = G x λ (cos β – cos λ) (Kg.m) 2.6
dimana :
W = usaha yang diperlukan untuk mematahkan benda uji (kg m)
9
W1 = usaha yang dilakukan (kg m)
W2 = sisa usaha setelah mematahkan benda uji (kg m)
G = berat pendulum (kg)
λ = jarak lengan pengayun (m)
cos λ = sudut posisi awal pendulum
cos β = sudut posisi akhir pendulum
Besarnya harga impak setelah dilakukan pengujian dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan 2.7:
K = 0A
W 2.7
dimana :
K = nilai impak (kg m/mm2)
W = usaha yang diperlukan untuk mematahkan benda uji (kg m)
Ao = luas penampang di bawah takikan (mm2)
Pengujian impak dapat diidentifikasi sebagai berikut [4,6]:
1. Material yang getas, bentuk patahannya akan bermukaan merata, hal ini
menunjukkan bahwa material yang getas akan cenderung patah akibat
tegangan normal.
2. Material yang ulet akan terlihat meruncing, hal ini menunjukkan bahwa
material yang ulet akan patah akibat tegangan geser.
3. Semakin besar posisi sudut β akan semakin getas, dan semangkin
kecil sudut maka semangkin ulet.
10
2.6. Teknik Pembuatan
Teknik pembuatan komponen alat uji impak tipe charpy seperti pendulum
dilakukan dengan proses permesinan, yaitu menghilangkan beberapa bagian
bahan untuk menghasilkan bentuk yang diinginkan.
Adapun macam-macam mesin perkakas yang digunakan untuk perakitan alat uji
impak antara lain:
1. Mesin bubut
Prinsip kerja mesin mesin bubut adalah benda kerja yang berputar dan
pahat yang menyayat baik memanjang maupun melintang. Benda kerja yang dapat
dikerjakan pada mesin bubut adalah benda kerja yang silindris, sedangkan
macam-macam pekerjaan yang dapat dikerjakan dengan mesin ini adalah antara
lain [7]:
a) Pembubutan memanjang dan melintang
b) Pengeboran
c) Pembubutan dalam atau memperbesar lubang
d) Membubut ulir luar dan dalam
2. Mesin Bor
Mesin bor digunakan untuk membuat lubang (driling) serta memperbesar
lubang (boring) pada benda kerja. Jenis mesin bor adalah sebagai berikut [7]:
a) Mesin bor tembak
b) Mesin bor vertikal
c) Mesin bor horizontal
11
2.7. Teknik Perakitan
Perakitan adalah suatu proses penyusunan dan penyatuan beberapa
bagian komponen menjadi suatu alat atau mesin yang mempunyai fungsi tertentu.
Pekerjaan perakitan dimulai bila obyek sudah siap untuk dipasang dan berakhir
bila obyek tersebut telah bergabung secara sempurna. Perakitan juga dapat
diartikan penggabungan antara bagian yang satu terhadap bagian yang lain atau
pasangannya. [8].
Langkah perakitan untuk berbagai komponen mesin ini dipersiapkan
menurut langkah persiapan, pelaksanaan dan finishing.
1. Persiapan
2. Menyiapkan alat bantu atau jig
3. Alat bantu dipilih yang sesuai dengan konstruksi yang dirakit
4. Pelaksanaan
5. Menentukan teknik untuk mengikat atau menyambung antara komponen.
6. Komponen-komponen yang dirakit diperiksa posisinya, meliputi:
kesikuan, kerataan dan kelurusan sesuai spesifikasi.
7. Posisi yang dibutuhkan untuk merakit komponen-komponen dalam hal
kesikuan, kerataan, kelurusan dapat menentukan garis acuan (datum line)
jika diperlukan.
8. Apabila diperlukan, garis acuan (datum line) yang sesuai ditandai dengan
benar sesuai fasilitas perakitan.
9. Jig dan perlengkapan perakitan dan alat-alat yang diperlukan distel dan
dipakai.
12
10. Finishing
Perakitan diperiksa secara visual dan ukurannya disesuaikan dengan
gambar dan spesifikasi.
Teknik perakitan yang digunakan untuk sambungan komponen alat uji
impak tipe charpy seperti penyambungan, pendulum dan lengan pengayung
kerangka dan sambungan bantalan menggunakan proses pengelasan dan
menggunakan baut dan sekerup.
2.7.1. Proses Pengelasan
Dalam proses pengelasan rangka, jenis las yang digunakan adalah las
listrik DC dengan pertimbangan akan mendapatkan sambungan las yang kuat.
Pada dasarnya instalasi pengelasan busur logam terdiri dari bagian–bagian penting
sebagai berikut [9]
a. Sumber daya, yang bisa berupa arus bolak balik (AC) atau arus searah (DC).
b. Kabel timbel las dan pemegang elektroda.
c. Kabel balik las (bukan timbel hubungan ke tanah) dan penjepit.
d. Hubungan ke tanah.
Fungsi lapisan elektroda dapat diringkaskan sebagai berikut :
a. Menyediakan suatu perisai yang melindungi gas sekeliling busur api dan
logam cair.
b. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol.
13
c. Mengisi kembali setiap kekurangan yang disebabkan oksidasi elemen–elemen
tertentu dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las mempunyai
sifat–sifat mekanis yang memuaskan.
d. Menyediakan suatu terak pelindung yang juga menurunkan kecepatan
pendinginan logam las dan dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat
pendinginan.
e. Membantu mengontrol (bersama-sama dengan arus las) ukuran dan frekuensi
tetesan logam cair.
f. Memungkinkan dipergunakannya posisi yang berbeda.
Dalam las listrik, panas yang akan digunakan untuk mencairkan logam
diperoleh dari busur listrik yang timbul antara benda kerja yang dilas dan kawat
logam yang disebut elektroda. Elektroda ini terpasang pada pegangan atau holder
las dan didekatkan pada benda kerja hingga busur listrik terjadi. Karena busur
listrik itu, maka timbul panas dengan temperatur maksimal 3450oC yang dapat
mencairkan logam [9].
2.7.2. Sambungan Sekerup dan Baut
Alat pengunci dinamai sesuai dengan bagaimana alat itu diharapkan akan
dipakai, kalau suatu produk direncanakan sehingga tujuan utamanya adalah untuk
dipasangkan dalam suatu lubang yang tersedia, maka ia disebut sekerup (screw).
Jadi suatu sekerup diketatkan dengan memberikan putaran pada kepalanya [10].
14
Kalau suatu produk direncanakan sehingga produk ini diharapkan dipakai
bersama suatu mur, maka ia disebut suatu baut (bolt), suatu baut diketatkan
dengan memberikan daya putar pada mur-nya. [10]
15
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini direncanakan dari bulan desember 2013 sampai dengan april
2014 untuk mencapai target yang diinginkan. Pekerjaan persiapan dan pengujian
serta segala sesuatu yang dilakukan di Laboratorium/workshop Mesin Universitas
Teuku Umar (Workshop MUTU) dan dibengkel bubut kurnia sevice blang pulo
meulaboh. Setiap kejadian, respon dan hasil yang diperoleh selama menjalankan
riset dicatat dan didokumentasi dengan bantuan komputer untuk menjamin
akuntabilitas hasil penelitian. Rangkaian kegiatan yang dilakukan dalam
penelitian ini dapat dilihat dalam gambar 3.1
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian
PEKERJAAN AWAL - Kajian Pustaka - Perumusan
- Ruang lingkup Penelitian - Tujuan Penelitian
PEMBUATAN ALAT UJI IMPAK CHARPY
- Pembuatan Tumpuan Spesimen
- Pembuatan Rangka Alat Uji - Pembuatan Pendulum,Porosdan Lengan Pengayun
- Pembuatan Skala Pengukur Energi Impak
- Pembuatan sistem pengereman bandul
PERAKITAN ALAT UJI IMPAK CHARPY - Perakitan tumpuan spesimen pada rangka - Perakitan sistem pengereman bandul pada rangka
- Perakitan pendulum dan lengan pendulum pada rangka - Perakian skala ukur energi impak pada rangka
SELESAI
EVALUASI ALAT BERDASARKAN ASTM E 23 -02
Tidak Sesuai
Sesuai
16
3.2. Peralatan Kerja
Peralatan kerja yang digunakan dalam pembuatan dan perakitan alat uji
impak tipe charpy adalah sebagai berikut :
1. Mesin Las Listrik
Alat las listrik yang digunakan dalam pembuatan dan perakitan alat uji ini
adalah merk Krisbow.spesifikasi dan gambar alat terlampir (lampiran A)
Elektroda yang digunakan dalam pengelasan untuk merakit alat uji impak
adalah jenis elektroda E6013 RB-26
2. Mesin Gerinda
Mesin gerinda yang digunakan dalam pembuatan dan perakitan alat uji ini
ada dua jenis yaitu mesin gerinda duduk dan mesin gerinda tangan spesikasi dan
gambar terlampir di lampiran
3. Bor Listrik
Bor listrik yang digunakan untuk membuat lubang pada rangka alat uji
impak tipe charpy adalah merk Prohex, dan lubang tersebut digunakan untuk
perakitan komponen alat uji dengan menggunakan baut gambar dan spesifikasi
terlampir di lampiran
4. Mesin Gergaji Duduk
Mesin gergaji duduk yang digunakan untuk memotong besi profil tipe U
yang digunakan untuk kerangka alat uji dalam penelitian ini adalah Merk
Krisbow. Gambar dan spesifikasi terlampir di lampiran
17
5. Kompresor dan Spray Gun
Peralatan kompressor dan spray gun digunakan untuk tahapan pengecetan
rangka dan komponen alat uji impak tipe charpy. kompressor dan spray gun
digunakan pada penelitian ini gambar dan spesifikasi terlampir di lampiran
6. Alat pendukung kerja pengelasan
Alat pendukung kerja untuk pengelasan yang digunakan dalam pembuatan
dan perakitan alat uji impak tipe charpy adalah topeng las, sikat besi dan palu,
gambar terlampir di lampiran
7. Alat pendukung kerja lainnya
Alat pendukung kerja lainnya yang digunakan dalam pembuatan dan
perakitan alat uji impak tipe charpy adalah gergaji tangan, ragum dan seperangkat
kunci ring-pas (pengunci baut), gambar terlampir di lampiran
3.3. Penetuan Dimensi Alat Uji Impak Tipe Charpy
3.3.1. Tumpuan Spesimen (Anvil)
Tumpuan spesimen adalah tempat diletakkannya benda uji yang akan
dilakukan pengujian, tumpuan spesimen dibuat dengan menggunakan baja pejal
yang dibubut sesuai dengan tipe Unmodified (Will Jam) berdasarkan ASTM E 23
-02, dengan dimensi 250 x 200 x 150 mm seperti terlihat pada Gambar 3.2
18
Gambar 3.2. Dimensi tumpuan specimen tipe Unmodified
Sumber : ASTM E 23-02, 2002
Tumpuan untuk penempatan posisi spesimen pada saat pengujian impak di
desain berdasarkan standar ASTM E 23-02, dimensi dan ukuran tumpuan
spesimen seperti terlihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Desain tumpuan spesimen Sumber : G.D. Henderiec KX, Gietech BV,
2007 Penempatan bagian yang terjadi kontak pada saat pendulum di lepas dan
menyentuh spesimen tepat berada pada bagian tengah spesimen (bagian yang
diberi takik), seperti terlihat pada Gambar 3.4.
ANVIL
UNMODIFIED
(WILL JAM)
19
Gambar 3.4. Posisi pendulum dan spesimen pada pengujian Sumber : ASTM E 23-02, 2002
3.3.2. Desain Kerangka
Desain kerangka dibuat berdasarkan pertimbangan faktor keamanan,
dimana untuk menghindari pendulum pada saat dijatuhkan agar tidak bersentuhan
dengan benda-benda asing lainnya disekitar alat uji, maka dibuat rel lintasan
pendulum, ukuran dimensi kerangka alat uji 130cm x 110cm x 30cm, desain
kerangka alat uji impak seperti telihat pada Gambar 3.5.
20
Gambar 3.5. kerangka alat uji impak
3.3.3. Pendulum dan Lengan Pengayun
Desain pendulum dibuat berdasarkan standar pendulum tipe C ASTM E
23-02, pendulum dibuat dari baja plat silinder dengan diameter 200 x 30 mm
dengan berat 6 Kg. Panjang lengan pendulum 5,5 mm dengan diameter 20 cm dan
pada bagian atasnya dihubungkan ke poros pengayun dan bagian bawah
dihubungkan ke pendulum dengan cara dilas. Desain pendulum untuk pengujian
impak tipe charpy seperti terlihat pada Gambar 3.6
Gambar 3.6. Pendulum alat uji impak
Sumber : RL Sanroman, 2006
Keterangan :
1. Skala pengukur energi impak
2. Pengunci Pendulum
3. Rel lintasan Pendulum
4. Kerangka utama
5. Kerangka penyangga
21
3.3.4. Poros Pengayun dan Bantalan
Poros pengayun berfungsi untuk meneruskan ayunan dari bantalan ke
lengan pengayun dan pendulum. Poros pengayun terbuat dari baja silinder
diameter 25 x 200 mm dan pada bagian ujung kiri dan kanan dihubungkan dengan
bantalan, bagian tengahnya dihubungkan dengan lengan pendulum dengan cara
dilas.
Bantalan yang digunakan adalah bantalan glinding dengan diameter dalam
sesuai dengan diameter poros pengayun yaitu 25 mm, ditempatkan dibagian kiri
dan kanan poros pengayun dan dihubungkan dengan kerangka dengan cara
dipasang baut sebagai pengikat rumah bantalan. Jenis bantalan yang digunakan
seperti terlihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7. Bantalan dan Rumah Bantalan Sumber : Sularso, 1997
3.3.5. Skala Pengukur Energi Impak
Skala pengukur energi impak berfungsi sebagai alat untuk mengukur atau
membaca hasil pengujian, jarum penunjuk berfungsi untuk menunjukkan angka
22
pada busur derajat yang merupakan hasil pengujian. Jarum penunjuk dihubungkan
dengan poros pengayun dengan menggunakan baut sehingga arah ayunan sesuai
dengan dengan arah ayunan poros pengayun.
3.4 Perakitan Alat Uji Impak Tipe Charpy
Proses perakitan alat uji impak tipe charpy dilakukan dengan
menggabungkan beberapa komponen utama dan pendukung seperti rangka,
tumpuan spesimen, pendulum, skala ukur energi impak, lengan pendulum,
pengerem pendulum, poros pengayun dan bantalan glinding, dengan posisi sudut
awal pendulum 1400, desain hasil perakitan alat uji impak seperti terlihat pada
Gambar 3.8
Gambar 3.8. Rencana desain alat uji impak
Keterangan : 1. Skala pengukur energi impak
2. Pengunci pendulum
3. Rel lintasan Pendulum
4. Kerangka utama
5. Kerangka penyangga
6. Pendulum
7. Lengan pendulum
8. Tumpuan specimen
9. Spesimen
10. Pengerem pendulum
23
Kerangka penyangga diikat dengan menggunakan baut pada pondasi beton
yang dibuat sesuai dengan ukuran kerangka penyangga untuk menjaga alat uji
tetap dan tidak bergetar pada saat dilakukan pengujian.
Pengerem pendulum menggunakan prinsip rem gesek sistem injak, apabila
pendulum telah dilepas dan menyentuh spesimen dan jarum penunjuk telah
menunjukkan angka energi impak pada skala, maka pengerem pendulum
difungsikan dengan melepas injakan pedal rem pendulum dan pendulum akan
berhenti. Pengereman pendulum ini berfungsi untuk memperpendek/ menghemat
waktu satu kali pengujian impak.
Setelah perakitan selesai, maka semua komponen dicek kelurusan dan
kerataannya, seperti kelurusan lintasan pendulum, kerataan dan kelurusan tempat
dudukan dan tumpuan spesimen untuk memastikan bahwa semua komponen dapat
bekerja dan berfungsi dengan baik.
24
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pembuatan Komponen Alat Uji Impak Charpy
4.1.1. Pembuatan Tumpuan Spesimen
Tumpuan spesimen dibuat dengan menggunakan baja pejal karbon rendah
yang dibubut sesuai dengan tipe Unmodified (Will Jam) berdasarkan ASTM E 23
-02, dengan dimensi 250 x 200 x 150 mm seperti terlihat pada Gambar 4.1.
(a) sebelum finishing (b) setelah finishing
Gambar 4.1. Tumpuan spesimen uji impak tipe charpy
4.1.2. Pembuatan Rangka Alat Uji
Rangka alat uji dibentuk dengan menggunakan baja struktur tipe C yang
dipotong dan dilas sesuai dengan dimensi desain dan lintasan bandul dibentuk
dengan menggunakan baja pelat tebal 2 mm dan lebar 4 mm, seperti terlihat pada
gambar 4.2.
25
Gambar 4.2. Proses pembuatan rangka alat uji
4.1.3. Pembuatan Pendulum, Poros dan Lengan Pengayun
Pendulum dibuat dari baja pejal karbon rendah yang di bulatkan dengan
menggunakan las asetelin dengan diameter 20 cm dan tebal 3,5 mm, dibubut
permukaannya dengan menggunakan mesin bubut. Seperti terlihat pada Gambar
4.3.
Gambar 4.3. Proses pembuatan pendulum
26
Poros dan lengan pengayun dibuat dari baja karbon rendah tipe silinder
dan pada bagian sambungan antara poros dan lengan pengayun dilas dengan
menggunakan las listrik, panjang lengan pengayun 55 cm dan poros 20 cm dengan
diameter poros 2,5 cm, seperti terlihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4. Pendulum, poros dan lengan pengayun
4.1.4. Pembuatan Skala Pengukur Energi Impak
Skala pengukur energi impak dibuat dari triplek tebal 3 mm dan diameter
30 cm, pada permukaan triplek ditempelkan busur kayu dan tepat ditengah skala
ukur ditempatkan dua buah jarum penunjuk yang satu berfungsi sebagai penunjuk
skala dan yang satunya lagi sebagai pendorong jarum penunjuk skala dari beban
pendulum, seperti terlihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5. Skala pengukur energi impak
27
4.1.5. Pembuatan sistem pengereman pendulum
Sistem pengereman pendulum menggunakan kampas rem tromol
kendaraan roda dua yang di tumpu pada dua buah besi tulangan diameter 8 mm
menuju tempat injakan rem, seperti terlihat pada Gambar 4.6.
Gambar. 4.6. Proses pembuatan sistem pengereman pendulum
4.2. Perakitan Alat Uji Impak Tipe Charpy
4.2.1. Perakitan pendulum dan lengan pendulum pada rangka
Perakitan pendulum dan lengan pendulum dengan menggunakan dua buah
bantalan duduk yang disambungkan dengan menggunakan empat buah baut
ukuran 14, seperti terlihat pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7. Perakitan pendulum dan lengan pendulum pada rangka
28
4.2.2. Perakitan skala ukur energi impak pada rangka
Perakitan skala ukur energi impak pada rangka alat uji menggunakan tiga
buat baut ukuran 10 yang dikuatkan dengan mengunakan kunci ring 10, hasil
akhir seperti terlihat pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8. Proses perakitan skala ukur energi impak pada rangka
4.3. Pengecetan Alat Uji
Alat uji impak tipe charpy di cat dengan menggunakan spray gun dan
kompressor, sebelum di cat bagian-bagian yang tidak rata dirapikan terlebih
dahulu dengan menggunakan dempul dan setelah kering d iamplas kemudian
setelah rata dan halus dicat dengan menggunakan cat minyak untuk besi. Seperti
terlihat pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Proses pengecetan alat uji impak tipe charpy
29
Setelah selesai di cat dan dirakit maka alat uji impak tipe charpy te lah
selesai dibuat dan dirakit dan pekerjaan akhir adalah memastikan semua
komponen bekerja dengan baik dengan cara pengujian awal tanpa menggunakan
spesimen. Produk akhir alat uji impak tipe charpy seperti terlihat pada Gambar
4.10.
Gambar 4.10. Produk akhir alat uji impak tipe charpy
4.4. Pengujian Alat Uji Impak Tipe Charpy
Proses pengujian dilakukan pada alat uji impak tipe charpy tanpa
menggunakan spesimen (dalam keadaan kosong) pendulum dijatuhkan pada sudut
1400 dan pedal rem ditekan, setelah melewati pedal rem, pedal rem dilepas. Untuk
memastikan bahwa semua komponen alat uji impak berfungsi.
Pengecekan dilakukan terhadap komponen pengunci pendulum, poros
pendulum, sistem pengereman, sistem skala jarum penunjuk dan lainnya untuk
memastikan semua komponen berada pada posisi baik dan dapat bekerja sesuai
dengan fungsinya.
30
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Telah berhasil dibuat dan dirakit berdasarkan standar ASTM E 23 -02.
Dengan dimensi rangka alat uji 130cm x 110cm x 30cm, kapasitas pendulum 6 Kg
dan sudut awal pendulum 1400
5.2. Saran
Penelitian selanjutnya diharapkan alat uji impak tipe charpy yang telah
dibuat dan dirakit dapat dilakukan pengujian dan validasi kelayakan alat uji.
31
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Djaprie sriati.Ir.ME.M.met.Ilmu dan Teknologi Bahan PT Erlangga Jakarta
1992
[2]. Tata Surdia MS dan Shinroku Saito, 1985, Pengetahuan Bahan Teknik, PT.
Pradnya Paramita, Jakarta
[3]. ASM Handbook, 2000, Mechanical Testing and Evaluation, Volume 08
[4]. Farizal dan Herdi Susanto, 2013, Perencanaan Desain Alat Uji Impak
(Impact Testing) Tipe Charpy, Makalah Ilmiah Teknik Mesin Universitas
Teuku Umar, Meulaboh
[5]. ASTM E 23-02, 2002, Standard Test Methods for Notched Bar Impact
Testing of Metallic Materials.
[6]. ASTM E 1236-91, 1997, Standard Practice for Qualifying Charpy Impact
Machines as Reference Mechines
[7].Geoge E.Dieter,1992,alih bahasa Djaprie,Sriati, Metaluargi Mekanik,
Erlangga, Jakarta
[8]. Mikell P. Groover, 2010, Fundamentals of Modern Manufacturing John
Wiley & Sons, United States
[9]. W Kenyon, Dines Ginting. 1985. Dasar-Dasar Pengelasan. Erlangga.
Jakarta.
[10]. Shigley dan Joseph Edward, 1994, Perencanaan Teknik Mesin, Erlangga.
Jakarta
[11]. G.D Henderiec KX, 2007, Charpy Test, Gietech BV