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 Page 1
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 π = 0.02 dari
garis proporsional.
Tegangan luluh dengan satuan ππππ2
b. Tegangan Tarik Maksimum
Untuk mencari tegangan tarik maksimum, dapat menggunakan persamaan : ππ‘ πππ₯=πΉπππ₯π΄
Tegangan tarik maksimum dengan satuan : ππππ2
c. Kekuatan Patah (Fracture Strength)
Untuk mencari kekuatan patah dapat menggunakan persamaan : ππΉ=πΉπΉπ΄πΉ
Kekuatan patah dengan satuan ππππ2
d. Elongasi
Untuk mencari elongasi dapat menggunakan persamaan : π=πΏπΉβπΏππΏπ π₯ 100%
Elongasi dengan satuan persen (%)
e. Modulus Elastisitas
Untuk mencari modulus elastisitas menggunakan persamaan : πΈ=ππ‘π
Modulus elastisitas dengan satuan ππππ2
f. Kontraaksi
Untuk mencari kontraksi dapat menggunakan persamaan : πΏ=ππβππ’ππ π₯ 100%
Kontraksi dengan satuan persen (%)
1.3. Langkah Percobaan
Material Page 2
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 Page 3
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
Ο y=P yp
A0=1776.878.5
=22.63 Kgfmm2
Besi
Ο y=P yp
A0=2638.478.5
=33.61 Kgfmm2
Baja
Ο y=P yp
A0=298378.5
=38 Kgfmm2
Material Page 4
Perpanjangan
Al
Lf β Lo=315β290=35mm
Besi
Lf β Lo=336β300=15mm
Baja
Lf β Lo=312β300=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 Page 5
BAB II
PENGUJIAN KEKERASAN
2.1. Tujuan Pengujian
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 β sendiri yang
sesuai dengan persepsi dan keperluannya. Karenanya juga cara pengujian kekerasan ada
bermacam β 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 Page 6
BHN= P
Ο D /2 .β¨Dββ (D2βd2 )2β©
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 β 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 β 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 Page 7
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 Page 8
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 βbahan 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 Page 9
2.4. Analisa dan pembahasan
a. Data pengujian Brinell
No Bahan P (kgf) D (mm) d (mm) BHN Rata βrata
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
ΟD2
(DββD2βd2)
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 β 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 β
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 Page 10
(ST 42)
3 31.5 RC
4 35 RC
5 29 RC
a) Pengujian Brinell
BHN= P
ΟD2
(DββD2βd2)
BHN= 3000
3,14102
(10ββ102β52)
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 βlah 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 Page 11
BAB III
PENGUJIAN IMPAK
3.1. Tujuan Pengujian
a. Untuk melihat ketahanan bahan terhadap adanya pembebanan tiba β 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 β 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 β struktur lasan
seperti kapal, alat β alat pengeboran, dan saluran β saluran perpipaan yang mungkin
mengandung cacat β cacat pengelasan bidang dan juga tekanan sisa.
Dalam uji impak, sebuah bahan diberikan dengan tiba βtiba, 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 β 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 β 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 Page 12
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
3.4. Analisa dan pembahasan
Material Page 13
a. Hasil data
No BahanP
(mm)
L
(mm)
T
(mm)
h
(mm)
T
Β°C
Luas
(mm2)Ξ± 1 Ξ± 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 2β cos1)
W=26,08kg .10ms.0,8m(cos 95βcos 110)
W=49.01 joule
Speciment II
P = 26 mm T = suhu kamar
L = 10 mm 2 = 57
t = 10 mm 1 = 110
n = 8 mm luas = 80 mm2
W=F .g .L(cos 2β cos1)
W=26,08kg .10ms.0,8m(cos57βcos110 )
W=163.09 joule
Speciment III
P = 26 mm T = 75 C
L = 10 mm 2 = 46
t = 10 mm 1 = 110
Material Page 14
n = 8 mm luas = 80 mm2
W=F .g .L(cos 2β cos1)
W=26,08kg .10ms.0,8m(cos 46βcos110)
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
W=F .g .L(cos 2β cos1)
ΒΏ26,08kg .10 ms.0,8m(cos 55βcos 110)
ΒΏ168.14 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 Page 15
Material Page 16
Top Related