Download - Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

Transcript
Page 1: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

LAPORAN PRAKTIKUM

KARAKTERISASI HASIL PENGEROLAN

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah

Teknik Pembentukan 2 pada semester V Program Studi D3 Teknik Mesin,

Jurusan Teknik Mesin

Oleh :

Kelompok 1

Kelas 3 MP

Anggota :

Andika Rizky PrasojoAnggi Setya NugrahaAnwar SuwardiGilang PrastawaHafidLukman FirmansyahReza KurniawanRizky Mifftahudin

Stevie Larry NShendy FebriansyahAgus TrendiAhmad SeptiantoAri RahmatDadan AndrianDery Heriana

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

TAHUN 2014

Page 2: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Tujuan Praktikum

1. Mengaetahui nilai kekuatan luluh (yield strength) dan kekutan tarik (ultimate

strength) dan elongation dari specimen annealed dengan proses uji tarik.

2. Mengaetahui nilai kekerasan specimen annealed, reduksi pengerolan 10% dan

reduksi pengerolan 30% melalui proses uji keras metode vickers.

3. Mengetahui pengaruh derajat deformasi plastis terhadap sifat mekanik

material hasil pengerolan melalui proses uji tarik dan uji keras.

B. Petunjuk K3

1. Jas Laboratorium

2. Sepatu kerja

3. Wajib mengikuti prosedur petunjuk K3 yang berlaku di laboratorium

1

Page 3: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Pengerolan (Rolling)

Pengerolan adalah proses pengubahan bentuk logam secara plastis dengan

melewatkan nya di antara rol. Pada pengubahan bentuk logam di antara rol-rol,

benda kerja dikenai tegangan kompresi yang tinggi yang berasal dari gerakan

jepit rol dan tegangan geser permukaan sebgai akibat gesekan antara rol dan

logam.

Pembentukan awal ingot menjadi balok-balok kasar dan billet biasanya

dilakukan dengan pengerolan panas menjadi pelat, lembaran batang, balok, pipa,

rel, atau bentuk-bentuk struktur. Pengerolan dingin menghasilkan lembaran strip

dan lembaran tipis. Tujuan pengerolan panas atau dingin secara umum adalah

memperkecil tebal logam dan biasanya dengan penurunan tebal terjadi

pertambahan lebar sehingga mengakibatkan pertambahan panjang.

Ada dua metode

yang dilakuakn pada proses pengerolalan berdasarkan temperature proses

pengerjaan, yakni roll panas dan roll dingin. Dapat dilihat pada bagan berikut :

2

Page 4: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

ROLLING

HOT ROLLING COLD ROLLING

Dilakukan dibawah temperature rekristalisasi bahkan di temperature ruangan.Keuntungan :Permukaan relative lebih halus di banding pengerollan panas, keakuratan dimensi hasil pengerollan lebih baik.Kerugian :Gaya deformasi yang diperlukan untuk proses pengerolan relative lebih besar, terjadi perubahan sifat mekanis yang signifikan 

3

Dilakukan diatas temperature rekristalisasi.

Keuntungan :

Gaya deformasi yang diperlukan untuk proses pengerolan relative lebih kecil, bebas dari tegangan sisa, dan sifat-sifatnya lebih homogen.

Kerugian :

Permukaan relative lebih kasar disbanding pengerollan dingin, keakuratan dimensi hasil pengerollan lebih kecil, terjadi oksidasi pada permukaan pengerollan.

Page 5: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

Material yang digunakan untuk proses pengerollan akan mengalami

deformasi dan bentuk yang pada awalnya bentuk butir sama atau seragam

(equaxial) menjadi bentuk butir yang memanjang (elongation).

Semakin besar mampu bentuk dari material akan semakin besar pula

jumlah pengerjaan dengan proses rolling yang bisa dilakukan. Material yang

digunakan untuk prosses rolling akan lebih mudah pengerjaannya bila

menggunakan logam murni, karena logam yang sudah menggunakan unsur

paduan akan memiliki sifat mekanik (salah satunya kekerasan) yang lebih tinggi.

Semakin kecil reduksi hasil pengerollan yang didapat akan semakin baik,

sehingga pengerollan dengan nilai reduksi kecil dilakukan diakhir untuk

mendapatkan hasil yang baik, atau dilakukan sebagai langkah finishing. Setiap

material memiliki kemampuan yang berbeda dalam menerima jumlah reduksi,

pada umumnya berkisar dari 50%-90%. Adapun faktor-faktor yang

mempengaruhi proses pengerollan adalah sebagai berikut :

1. Dimater roll.

2. Sifat mekanik dari material..

3. Besar bidang gesek antara roll dengan benda kerja.

4. Adanya tegangan tarik.

4

Page 6: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

Menghitung persentase reduksi:

Dimana: hi = tebal awal saat masuk rolling machine

hf = tebal akhir saat keluar rolling machine

B. Uji Tarik

Pengujian tarik dilakuakn dengan tujuan mendapatkan beberapa data sifat

dan keadaan suatu logam. Uji tarik dilakuakan dengan cara penambahan bebean

secara continue hingga material yang diuji mengalami perpanjangan dan pada

akhirnya akan putus.

Dari uji tarik kita bisa mengetahui beberapa sifat spesimen uji tarik

diantaranya adalah tegangan tarik maksimum, tegangan luluh, perpanjangan,

konstanta material (K) dan faktor pengerasan regang (n).

Untuk mengetahui sifat-sifat tersebut kita memerlukan kurva tegangan

dan regangan teknis. Karena itu kita harus menghitung tegangan dan regangan

dari data beban dan pertambahan panjang yang kita dapatkan dari hasil

pengujian.

Stress (tegangan): σ = F/A0

F: gaya tarikan, A0: luas penampang awal

Strain (regangan): ε = ΔL/L0

ΔL: pertambahan panjang, L0: panjang awal

5

Page 7: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

Jika hasil uji tarik tidak memiliki daerah linier dan landing yang jelas,

tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yang menghasilkan

regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strain.

6

Page 8: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

Untuk menghitung perpanjangan (elongation) dapat menggunakan rumus

berikut ini : L1−L 0

L 0 x 100%

L1 = panjang ukur setelah patah

L0 = panjang ukur sebelum patah

C. Uji Keras Vickers (Hard Vickers)

Di dalam aplikasi manufaktur, material dilakukan pengujian dengan dua

pertimbangan yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan

melihat mutu untuk memastikan suatu  material memiliki spesifikasi kualitas

tertentu.

Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan

kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan

yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk pyramid. Beban

yang dikenakan juga jauh lebih kecil dibanding dengan pengujian rockwell dan

brinel yaitu  antara 1 sampai 1000 gram.

7

Page 9: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi

(koefisien) dari beban uji (F) dengan luas permukaan bekas luka tekan (injakan)

dari indentor(diagonalnya) (A) yang dikalikan dengan sin (136°/2). VHN dapat

ditentukan dari persamaan berikut :

Dengan :  P = beban yang digunakan (kg)

D = panjang diagonal rata- rataa (mm)

   Ɵ = sudut antara permukaan intan yang berhadapan = 1360

Hal  hal yang menghalangi keuntungan pemakaian metode vickers adalah :

1. Uji ini tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian ini

sangat lamban.

2. Memerlukan persiapan permukaan benda uji.

3. Terdapat pengaruh kesalahan manusia yang besar pada penentuan panjang

diagonalnya.

8

Page 10: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

D. Alat dan bahan yang digunakan

Untuk uji tarik alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Spesimen standard uji tarik dari hasil pengerolan dengan orientasi 0ᵒ

terhadap rolling direction (annealed, reduksi 10% dan reduksi 30%).

2. Mesin uji tarik.

Untuk uji keras alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Alat press mountinng

2. Mesin gerinda putar

3. Gergaji tangan

4. Mesin Poles.

5. Alat pengering specimen.

6. Ampelas ukuran 100-2000.

7. Serbuk bakelite.

8. Alat uji keras mikro hardness.

E. Langkah kerja

Langkah-langkah untuk uji tarik:

1. Siapkan specimen hasil pengerollan annealed, reduksi 10% dan reduksi 30%

dengan orientasi 0I terhadap arah pengerolan.

2. Ukur specimen terlebih dahulu untu mengambil data parameter yang

dibutuhkan.

3. Hidupkan computer.

4. Buka software uji tarik.

5. Hidupkan mesin uji tarik.

6. Klik Lanjutkan.

7. Klik Pengujian.

8. Setting nol pada pencekam specimen dimesin uji tarik.

9. Ampelas terlebih dahulu specimen dengan arah menyilang agar saat dicekam

tidak terjadi slip.

9

Page 11: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

10. Pasang specimen pada rahang pencekam lalu cekam specimen dan pastikan

tidak slip.

11. Isi parameter specimen hasil pengukuran kedalam software.

12. Klik Start.

13. Putar tombol load pada mesin sampai angka 3.

14. Perhatikan proses penarikan sampai specimen putus, setelah specimen putus

langsung putar tombol load ke angka 0.

15. Keluarkan specimen pada mesin uji tarik.

16. Ambil data hasil uju tarik pada computer.

Langkah-langkah uji keras mikro hardness:

1. Siapkan specimen untuk uji keras dengan orientasi 0I terhadap arah

pengerolan.

2. Mounting setiap spesiment.

3. Haluskan permukaan specimen yang akan di uji keras menggunakan ampelas

secara bertahap untuk menghilangkan goresan.

4. Setelah digerinda, lanjutkan ke proses poles agar permukaan dari specimen

lebih nersih dari goresan.

5. Lakukan proses pengujian keras menggunakan alat uji keras mikro hardness

dengan setiap specimen diuji di sembilan titik.

10

Page 12: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

BAB III

DATA HASIL PENUJIAN DAN PEMBAHASAN

A. Data Uji Tarik

Dari hasil uji tarik, pengolahan data dan perhitungan yang telah dilakukan, kami mendapatkan data sebagai berikut:

1. Data Awal Spesimen

a. Data awal specimen F (annealed)

Kode Spesime

n% Reduksi

Orientasi

Panjang Ukur

Lebar Tebal A0Panjang Setelah

Patah (mm)

T 0 0 25.00 6 3 18.00 40.19

b. Data awal specimen L (reduksi 10%)

Kode Spesime

n% Reduksi Orientasi

Panjang Ukur

Lebar Tebal A0Panjang Setelah

Patah (mm)

A 10 0 25.00 6 2.55 15.56 34.27

c. Data awal specimen X (reduksi 30%)

Kode Spesime

n% Reduksi Orientasi

Panjang Ukur

Lebar Tebal A0Panjang Setelah

Patah (mm)

X 30 90 25.00 6.10 2.15 13.12 28.96

11

Page 13: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

2. Kurva Tegangan dan Regangan dari hasil pengujian:

3. Beberapa sifat mekanik specimen yang didapatkan dari hasil pengujian:

a. Spesimen F (annealed)

Tegangan tarik maksimum (σu) = 37,4 Kg/mm2

Tegangan luluh (σy) = 16.17 Kg/mm2

Strain hardening factor (n) = 0.84

Konstanta material (K) = 1018.41

Elongation = 41.1−25

25 x 100% = 64.4%

12

Page 14: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

b. Spesimen L (reduksi 10%)

Tegangan tarik maksimum (σu) = 44.39 Kg/mm2

Tegangan luluh (σy) = 22.82 Kg/mm2

Strain hardening factor (n) = 0.53

Konstanta material (K) = 1073.09

Elongation = 35.15−25

25 x 100% = 40.6%

c. Spesimen X (reduksi 30%)

Tegangan tarik maksimum (σu) = 50.13 Kg/mm2

Tegangan luluh (σy) = 37.85 Kg/mm2

Strain hardening factor (n) = 0.21

Konstanta material (K) = 840.87

Elongation = 30.2−25

25 x 100% = 20.8%

B. Data Uji Keras Vickers

Dari uji keras yang kami lakukan terhadap specimen annealed, reduksi

10% dan reduksi 30% di dapat data sebagai berikut. :

ANNEALED(HV) RED10%(HV) RED 30%(HV)

215.70 312.43 325.00

226.83 320.73 327.93

220.77 306.10 329.73

13

Page 15: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

DATA UJI VICKERS

0 1 2 3 4200.0205.0210.0215.0220.0225.0230.0235.0240.0245.0250.0255.0260.0265.0270.0275.0280.0285.0290.0295.0300.0305.0310.0315.0320.0325.0330.0335.0340.0345.0350.0

Annealed 10% 30%

%R

14

Page 16: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

Dari data diatas dapat kita ketahui bahawa specimen yang meiliki kekerasan

paling tinggi adalah specimen dengan reduksi 30%, sedangkan yang memiliki

kekerasan paling rendah adalah specimen annealed. Specimen dengan reduksi 30%

memiliki kekerasan paling tinggi disebabkan pada saat proses pengerollan logam

mengalami deformasi yang cukup besar, sehingga butir-butir dar logam tersebut

memadat karena adanya tekanan dari rol. Selain itu bentuk dari butiran yang sebelum

di roll butirannya seragam setelah diroll menjadi menjang sehingga kekerasannya pun

meningkat.

Dengan pengerollan yang dilakuakn sifat mekanik dari material khususnya

kekerasan akan meningkat dan menjadi lebih getas. Sehingga dapa di simpulkan

bahwa semakin besar persentase reduksi akan semakin tinggi kekerasan dari logam

tersebut.

15

Page 17: Laporan Praktek Cold Rolling Kelompok 1

BAB IV

KESIMPULAN

Semakin tinggi persentase reduksi, akan semakin tinggi kekerasan dan

kekuatan tarik dari material tersebut. Atau persentase reduksi berbanding lurus

dengan sifat mekanik dari material tersebut khususnya kekerasan dan kekuatan tarik

(ultimate strength). Namun pada uji tarik untuk specimen annealed dari grafik

tegangan dan regangan Nampak melebihi specimen reduksi 10% dan 30%, tetapi

pada hasil uji keras specimen annealed kekerasannya yang paling rendah diantara

ketiga specimen yang di uji.

16