LAPORAN AKHIRPRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK

PERTEMUAN I( UJI LELAH DAN UJI IMPAK )

Oleh :

Nama : M.Iqbal. T 123030008 Zaenal Nur. A 123030018 Suhada A.M 123030037 Septiana N 123030045

Tanggal : 08 Mei 2013

Kelompok : 04

Assisten : Yuda Wibawanto

LABORATORIUM MATERIAL TEKNIKJURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS PASUNDAN

BANDUNG2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Tujuan

1. Untuk menentukan ketahanan/kekuatan material terhadap

beban dinamik.

Beban dinamik = beban yang berubah-ubah.

2. Mengetahui prinsip dasar pengujian impak

3. Mendapatkan harga impak suatu material

4. Mengetahui temperature transisi suatu material dan

patah getas atau ulet

1.2. Prosedur pengujian

Uji lelah

1. Menyiapkan spesimen

2. Mengukur dimensi spesimen’

3. Memeriksa kesiapan mesin, apakah dalam kondisi baik

4. Memasang spesimen pada mesin uji

5. Mencatat angka sebelum pengujian pada counter waktu

6. Kemudian melakukan pengujian

Uji impak

1. Menghaluskan permukaan spesimen

2. Melakukan pengujian tanpa spesimen

3. Mengukur dimensi spesimen

4. Meletakan spesimen pada temperature yang diinginkan

5. Jarum penunjuk energy di atur pada posisi nol

6. Mengangkat bandul pemukul dan kunci pada tempatnya

7. Meletakan spesimen pada dudukan spesimen

8. Melepas bandul pemukul

9. Mencatat besar energy yang di tunjukan oleh mesin

10. Melakukan pengujian untuk temperature yang lain

1.3. Sistematika penulisan

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Tujuan

1.2. Prosedur pengujian

1.3. Sistematika penulisan

BAB II DASAR TEORI

2.1. Uji lelah

2.2. Siklus tegangan

2.3. Uji impak

BAB III TUGAS PENDAHULUAN

3.1. Soal

3.2. Jawaban

BAB IV PENGOLAHAN DATA

4.1. Pengolahan data uji lelah

4.1.1. Pengolahan data

4.1.2. Analisa

4.2. Data hasil pengujianBAB V ANALISA DAN KESIMPULAN

5.1. Analisa

5.2. Kesimpulan

BAB VI SARAN

6.1. Saran

DAFTAR PUSTAKA

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Uji Lelah

Pengujian lelah dapat dipergunakan untuk melihat ketahanan

suatu material terhadap pembebanan dinamik atau berulang

dimana beban yang diberikan dibawah kekuatan luluhnya.

Kekuatan lelah dipengaruhi oleh banyak variable, antara lain :

ukuran spesimen, bentuk spesimen, pengerjaan akhir, jenis

beban/tegangan.

Untuk menentukan batas lelah logam, harus dilakukan pengujian

terhadap beberapa spesimen uji. Spesimen pertama di uji pada

tegangan yang relative tinggi, failure akan terjadi dengan

siklus yang rendah. Spesimen lainnya diuji pada tegangan yang

lebih rendah dari spesimen pertama, dan jumlah siklus yang

menyebabkan failure bertambah. Besarnya beban maksimum adalah

0,8 dari kekuatan luluh untuk logam ferro dan 0,75% dari

kekuatan luluh untuk logam non ferro. Dengan menggunakan

variable beban atau tegangan maka menghasilkan siklus yang

berbeda, sehingga dapat dibuat grafik S-N.

Gambar 2.1. skema kurva s-n

Untuk menentukan batas lelah logam, harus dilakukan

pengujian terhadap beberapa spesimen uji. Spesimen pertama

diuji pada tegangan yang relative tinggi, failure akan terjadi

dengan siklus yang rendah. Spesimen lainnya diuji pada

tegangan yang lebih rendah dari spesimen pertama, dan jumlah

siklus yang menyebabkan faiure bertambah.

Tegangan yang terjadi pada spesimen dibawah batas

lelahnya tidak akan menyebabkan patah. Agar prngaruh kesalahan

sekecil mungkin, maka spesimen yang di uji jumlahnya banyak.

Beberapa spesimen diuji pada tegangan yang sama agar diperoleh

data yang akurat.

Jenis pembebanan seperti patahan lelah akibat beban

torsi. Retak lelah berawal pada permukaan atas spesimen, yang

merupakan bidang terjadinya tegangan tarik maksimum.

Pembebanan bending : bending searah, bending berulang dan

bending rotasi. Retak lelah bermula dari permukaan arau sudut

dan tumbuh pada daerah tegangan tarik maksimum.

Untuk lentur berulang, retak lelah biasanya bermula pada

kedua permukaan atas dan bawah. Karena bagian atas dan bawah

permukaan spesimen uji mengalami tegangan tekan dan tarik.

2.2. Siklus tegangan

Kondisi umum pembebanan fatigue harus memperhatikan

pengaruh tegangan rata-rata akibat tegangan bolak balik.

Siklus tegangan yang mengakibatkan terjadinya kelelahan pada

logam, yaitu tegangan berfluktuasi. Dua pembatas untuk

tegangan fluktuasi adalah :

1. Pembebanan sederhana, seperti beban bending, beban

aksial atau hanya beban torsi

2. Sifat material homogeny dan bebas dari tegangan sisa

awal

Siklus tegangan bolak balik lengkap : grafik ini di dapat dari

putaran poros pada kecepatan konstan tanpa beban berlebih,

dilakukan pada mesin pengujan lelah lentur rotasi. Untuk

siklus jenis ini tegangan maksimum dan minimum adalah sama.

Siklus tegangan berulang : tegangan maksimum dan tegangan

minimum tidak sama

Siklus tegangan komplek : siklus tegangan seperti ini dapat

terjadi pada bagian sayap pesawat yang menerima beban

berlebihan secara periodic, dan tidak dapat dipergunakan.

σm: tegangan rata-rata

…………………………………….Pers.2.1

σa : tegangan bolak-balik

………………………Pers.2.2

σr : total siklus tegangan dari puncak ke puncak

……………………………………..Pers.2.3

2.3. Uji impak

Uji impak sangat di perlukan untuk logam atau komponen

yang menerima beban tiba-tiba terutama pada perubahan

temperature. Akibat pengaruh temperature, logam ulet dapat

berubah menjadi getas, terutama pada temperature rendah.

σm=σmax−σmin

2

σa=σr

2

σr=σmax−σmin

Pangujian impak dibagi menjadi dua metoda yaitu metoda

charpy (yang banyak digunakan di Amerika Serikat) dan metoda

Izod (yang di terapkan di inggris). Perbedaan kedua terletak

pada posisi penempatan spesimen pada dudukan, impak charpy

memposisikan spesimen secara horizontal dan beban impak datang

dari arah belakang takik. Sedangkan pada impak izod, spesimen

diletakan dalam posisi vertical dan beban impak datang dari

arah depan takik.

Gambar 2.2. skematis pengujian impak charpy dan izod

Pada saat pendulum membentur spesimen dan terjadi patahan

, mesin merekam besar energy yang di serap oleh spesimen

(dalam satuan Joule). Makin besar energy yang di serap,

menunjukan tingginya energy impaknya. Energy impak dapat

diturunkan dari persamaan energy potensial, yaitu :

………………………………………………..........Pers.2.4

………………..........Pers.2.5

Dimana :

m : massa bandul (kg)

g : konstan gravitasi (m/s2)

Beban impak Beban

Ep=m.g.∆h=m.g.(h1−h2)

HI=Ep

A

∆h : perbedaan posisi bandul (m)

Untuk dapat melakukan pengujian pada spesimen, pertama

kali pendulum diangkat hingga mencapai awal. Spesimen

ditempatkan pada dudukannya untuk kemudian dibentur oleh

pendulum. Energy potensial sisa pendulum menyebabkan pendulum

terus berayin setelah membentuk spesimen.

Pengujian yang menghasilkan energy/harga impak yang cukup

tinggi maka dapat dikatakan material/logam yang diuji bersifat

ulet sedangkan energy impak rendah menandakan material getas.

Hubungan energy impak dan sifat ulet/getas untuk berbagai

temperature pengujian ditunjukan pada gambar berikut :

Gambar 2.3. kurva energy impak vs temperatur

Cara lain mengukur sifat ulet/getas logam hasil uji impak

adalah dengan melihat permukaan patahan apakah permukaan

patahan tersebut berserat (patahan akibat geseran) atau

granular (cleavage, patahan tampak terang) atau campuran

keduanya. Patahan berserat menunjukan sifat ulet dan patahan

granular berarti logam getas. Setelah salah satu tujuan

pengujian impak adalah mendapatkan teperatur dan diperoleh

energy impak kemudian keduanya di hubungkan melalui kurva

seperti terlihat pada gambar di atas.

BAB III

TUGAS PENDAHULUAN

3.1. Soal

Uji impak

1. Apa tujuan praktikum uji impak

2. Jelaskan uji impak menurut metode izod dan charpy ?

3. Apa yang dimaksud dengan temperature transisi, dan

berikan contoh material yang memiliki dan yang tidak

memiliki temperature transisi

4. Jelaskan prosedur untuk mengetahui temperature transisi

dengan pengujian impak

5. Jelaskan perbedaan antara patah ulet dengan patah getas

6. Apa kegunaan temperature transisi pada perencanaan

suatu elemen mesin

7. Faktor-faktor apa saja yang mengetahui harga impak

Uji lelah

1.Apa tujuan atau manfaat uji lelah

2.Jelaskan prinsip pengujian lelah

3.Sebutkan 5 buah komponen teknik atau mesin yang

menerima beban dinamik atau berfluktuasi

4.Coba anda jelaskan grafik s-n yang diagram teganganterhadap waktu

5.Kapan suatu komponen tidak akan gagal atau patah akibatfatigue

3.2. Jawaban

Uji impak

1. Untuk mengetahui harga impak suatu material

2.

Impak charpy memposisikan spesimen secara horizontal

dari beban. Beban datang dari arah belakang tarik.

impak izod memposisikan spesimen dan vertical dan beban

impak dari arah belakang takik.

3. Temperature transisi adalah yang menunjukan transisi

perubahan jenis patahan suatu bahan bila di uji pada

temperature yang berbeda-beda.

4. a. melakukan penghalusan permukaan spesimen

b. Melakukan pengujian tanpa menggunakan spesimen

c. Mengukur dimensi spesimen

d. Melatakan spesimen pada temperature

Beban impak

Beban impak

e. Jarum penunjuk energy di atur pada posisi nol

f. mengangkat bandul pemukul dan kunci pada tempatnya

g. Meletakan spesimen pada dudukan spesimen

h. Melepaskan bandul pemukul

i. Mencatat besar energy yang di tunjukan oleh mesin

j. Melakukan pengujian temperature lain.

5. a. Patah ulet adalah patah yang patahannya membentuk

sudut-sudut atau berserabut.

b. Patah getas adalah patah yang permukaan patahan yang

permukaan patahannya rata atau licin, mengkilap.

6. Untuk mengetahui apakah material itu layak atau tidak

sebagai elemen mesin

7. a. Temperatur

b. Jenis material benda uji

c. laju pembebanan impak

d. triaxial stress

Uji lelah

1. Untuk menentukan ketahanan/kekuatan material beban

dinamik

2. Suatu benda uji terhadap pembebanan dinamik atau berupa

dimana beban yang diberikan dibaeah kekuatan luluhnya.

3. a. Jembatan

b. Crane

c. Poros engkol

d. Piston

e. Shock absorber

4. Gaya yang dapat dibebankan pada beban selama pembebanan

siklus jauh lebih rendah dari beban static kekuatan,

tarik dapat dijadikan pedoman desain untuk konstruksi

yang mengalami beban static, jumlah siklus n yang dapat

dipukul oleh logam akan turun dengan naiknya tegangan.

5. Saat material mendapatkan suatu reaksi teganagn atau

renggangan.

BAB IV

PENGOLAHAN DATA

4.1 Pengolahan Data Uji Lelah

Data hasil pengujian

Hari/tanggal pengujian : 07-05-2013

Material yang digunakan : ST37

Diameter luar yang digunakan : 20 mm

4.1.1 Pengolahan Data

Gambarkan skematis pengujian dilengkapi dengan komponen

penting dan ukuran atau jarak.

10m m 16m m 10m m

Spesim en W eight

M otor

Revolutioncounter

A C DB

10 1010

F1 = 196,2 N F2 = 196,2 N

RAX

RAY RBY

4.1.2 Analisa

DBB

20 kg = 20.9,18 N

20 kg = 196,2 N

↻ ∑+¿MA=0¿

¿

196,2.10+196,2.26−RBY.36=0

1962+5101,2−RBY.36=0

7063,2−RBY.36=0

RBY=7063,236

=196,2N

↻ ∑+¿MB=0¿

¿

−196,2.10−196,2.26+RAY.36=0

−1962−5101,2+RAY.36=0

RAY = 196,2 N

MLX1

VX1

196,2 N

MLX2

VX2

196,2 N

−7063,2+RAY.36=0

RAY=7063,236

=196,2N

∑FX=0(→)+¿¿

RAY=0, karena tidak ada gaya yang bekerja

Segmen AB

(↑)−¿∑FY=0¿

VX1−196,2=0VX1=196,2N

MLX1=0

MLX1=196,2.X1

Segmen BC

X1

196,2 N

VX3MLX3

196,2

+

(↑)−¿∑FY=0¿

VX2−196,2+196.2=0VX2=0

MLX2=0

MLX1−196,2.X2=0MLX1=196,2.X2

Segmen DC

∑FY=0

VX1+196,2=0

VX1=−196,2N

∑MLX3=0

MLX3−196,2.X3=0MLX3=196,2.X3

Diagram Lintang (V)

+

-A B C D

Analisa

Dari perhitungan yang telah dilakukan, kita mendapatkan

diagram lintang, seperti diatas ini, segmen AB adalah positif

dan segmen CD adalah negatif.

Titik D = 10

MLX3=196,2.10¿1962NM

Titik C = 10

MLXC=196,2.0¿0

MLX1=196,2.X1=0

Titik A = 0

MLXA=196,2.0¿0

Titik B = 16

MLXB=196,2.16¿3139,2Nm MLX2=0

MLX2o+196,2.10−196,2 (X2+X1 )=0 VX3=−196,2N MLX3=196,2N

196,2

+

A B C D

53,6

3

8,1 9,9

Diagram momen lentur (Ml)

Analisa

Dari perhitungan yang sudah kita dapat lakuakn, kita

dapat membuat diagram lentur, nilai dari B dan C adalah sama.

4.2 Pengolahan Data Uji Impak

Lembar kerja pelaksanaan praktikum

Hari/tanggal : Selasa, 07-05-2013

Jenis material : Baja

54,95

5.5

6,65 9,6

Jenis material : alumunium

4.2.1. Data hasil Pengujian

Tabel. 4.1. Data pengukuran dimensi awal spesimen

Material

Nouji

Pengukuran Panjangke…(mm)

PengukuranPanjang ke…(mm)

PengukuranPanjang ke…(mm)

1 2 3

Rata-rata

1 2 3

Rata-rata

1 2 3

Rata-rata

Baja

1 53,6

53,5

53,5

53,53 9,9 9,9 9,8 9,8

6 9,8 9,9 9,85

9,85

2 53,6

53,5

53,5

53,53 9,9 9,9 9,8 9,8

6 9,8 9,9 9,85

9,85

3 53,6

53,5

53,5

53,53 9,9 9,9 9,8 9,8

6 9,8 9,9 9,85

9,85

Al 1 54,95

54,9

54,85

54,88 9,6 9,6

5 9,7 9,65 9,6 9,6

5 9,6 9,61

2 54,95

54,9

54,85

54,88

9,6 9,65

9,7 9,65

9,6 9,65

9,6 9,61

3 54,95

54,9

54,85

54,88 9,6 9,6

5 9,7 9,65 9,6 9,6

5 9,6 9,61

Tabel. 4.2. Data pengujian

Material

Nouji

Temperatureuji (℃ )

Dimensi specimen rata-rata

Energy impak(joule)

Panjang Lebar Tebal

Baja1 27 53,53 9,86 9,85 1452 20 53,53 9,86 9,85 1023 400 53,53 9,86 9,85 105

Al1 27 54,88 9,65 9,61 202 20 54,88 9,65 9,61 253 400 54,88 9,65 9,61 53

Tabel. 4.3. Pengolahan data

Material

Nouji

Temperaturuji (°C)

Luaspenampang

bawah takik(mm2)

Luas = L x T

Hargaimpak

( joule/cm2)

Patah

ulet(%)

Patahgetas(%)

Baja1 27 80,19 145 80 202 20 80,19 122 5 953 400 80,19 105 85 15

Al1 27 62,88 20 0 1002 20 62,88 25 0 1003 400 62,88 35 20 80

Kurva harga impak vs temperature

27 20 400020406080100120140160 145

122

105

20 25

53

Kurva harga impak vs temperatur

BajaAlumunium

Temperatur(0c)

Harg

a im

pak

(J/c

m2)

Kurva. 4.1. Kurva harga impak vs temperatur

BAB IV

ANALISIS DAN KESIMPULAN

4.1 Analisis

Pada pengujian impak temperature mempengaruhi sifat

getas, dan ulet suatu material sehingga harga impaknya pun

berbeda temperature mempengaruhi ketangguhan material, ketika

material mempunyai suhu yang tinggi, maka ketangguhannya pun

bertambah, dan ketika suhu material rendah, maka kegetasannya

yang bertambah. Bentuk dari patahan akan mencirikan apakah

material itu getas atau ulet

4.2 Kesimpulan

Pada pengujian lelah kita akan bias mengetahui ketahanan

suatu materialyang diberi beban dinamik.

Pada pengujian impak kita mengambil kesimpulan bahwa,

temperature dalam pengujian impak sangat berpengaruh untuk

harga impak, semakin tinggi suhu maka keuleutan dari suatu

material akan bertambah, dan ketika suhu sudah rendah, maka

kegetasannya yang akan bertambah.

BAB V

SARAN

5.1 Saran

Untuk mesin uji lelah, kita tidak bisa melakukan

pengujian, karena mesin rusak, jadi hal ini jangan sampai

terjadi pada mesin-mesin yang lainnya, maka dari itu

tingkatkan untuk perawatan mesin-mesin uji yang lainnya.

Tingkatkan terus kinerja asisten dosen.

DAFTAR PUSTAKA http://www.scribd.com/doc/24849681/Artikel-Uji-Lelah

http://www.scribd.com/doc/29446632/Laporan-Uji-Fatigue-

Matrek

http://teknikmesin2011unila.blogspot.com/2013/02/uji-

impak.html

http://danidwikw.wordpress.com/2010/12/17/pengujian-

impak-dan-fenomena-perpatahan/