BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Teori Dasar
A. Pengertian Tensile Test
Pengujian tarik adalah suatu pengukuran terhadap bahan untuk mengetahui keuletan suatu bahan terhadap tegangan tertentu serta pertambahan panjang yang dialami oleh bahan tersebut.Pada uji tarik (Tensile Test) kedua ujung benda uji dijepit, salah satu ujung dihubungkan dengan perangkat penegang. Regangan diterapkan melalui kepala silang yang digerakkan motor dan alongasi benda uji, dengan pergerakan relatif dari benda uji. Beban yang diperlukan untuk mengasilkan regangan tersebut, ditentukan dari difleksi suatu balok atau proving ring, yang diukur dengan menggunakan metode hidrolik, optik atau elektro mekanik.
Uji tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan ini bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiiliki cengkeramanyang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff).
Banyak hal yang dapat kita pelajari dari hasil uji tarik. Bila kita terus menarik suatu bahan sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap yang berupa kurva seperti gambar berikut. Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.
(b)
Gambar 1.(a) Profil tarikan lengkap dan kurva hubungan gaya dengan perubahan panjang, (b) kurva tegangan regangan
Keterangan :
- E : Titik elastisitas yaitu kondisi bahan sedemikian sehingga apabila beban
dihilangkan, maka panjang specimen akan kembali ke posisi semula.
- P : Titik Proporsional, yaitu daerah dimana berlakunya Hukum Hooke.
· Y : Titik Yield, yaitu titik dimana mulur mulai terjadi deformasi plastis, perpanjangan dan pengecilan luas penampang.
· U : Titik ultimate, merupakan titik dimana terjadi tegangan maksimum yang terjadi pada bahan yang ditarik. Dapat pula disebut tegangan tarik maksimum yang dapat diterima oleh bahan, yang merupakan awal terjadinya necking.
- B : Titik Break, dimana bahan telah putus apabila terus dibebani.
Pada pergeseran yang lebih tinggi, terjadi pergeseran tetap dari atom-atom dalam suatu bahan disamping regangan elastis.Regangan tahap ini tak mampu balik. Pada saat regangan semacam ini diperlukan pada proses pengerjaan bahan. Pada pemakaian pendek, kita selalu menghindarkan terjadinya deformasi plastis sehingga perhitungan desain dilandaskan pada tegangan di daerah elastis (proporsional.
B. Prilaku plastis dan prilaku elastis
Pengalaman memperlihatkan bahwa semua bahan padat dapat diubah bentuk apabila mengalami pembebanan luar. Selanjutnya didapat bahwa sampai dengan batas (limiting loads) tertentu, benda padat akan memperoleh kembali ukuran aslinya bilamana beban ditiadakan. Hal ini dikenal dengan perlakuan elastik.Beban atas yang kalau dilampaui menyebabkab bahan tidak dapat kembali ke bentuk semula dinamakan perlakuan plastik.
Untuk sebagian besar bahan selama beban tidak melampaui natsa elastik.deformasi sepadan dengan beban. Hubungan ini dikenal dengan hokum hooke. Hal ini lebih sering dinyatakan sebagai tegangan sepadan dengan regangan. Hokum hooke mensyaratkan bahwa hubungan beban deformasi itu linear.
Deformasi elastik dalam bahan cukup kecil dan memerlukan instrumen yang sangat peka untuk mengukurnya. Alat ini akan memperlihatkan bahwa batas elastik logam jauh lebih rendah dari harga yang biasanya diukur dalam pengujian teknik logam. Karena alat ukur akan menjadi lebih peka, batas elastik menurun, sehingga untuk sebagian besar logam hanya didapat suatu daerah beban agak sempit dimana hokum hooke berlaku dengan ketat. Tetapi terutama hanya untuk kepentingan akademis. Untuk desain rekayasa hokum hooke tetap merupakan suatu hubungan yang benar-benar berlaku( quite valid).
C. Tegangan rata-rata
Besar tegangan rata-rata pada suatu bidang dapat didefinisikan sebagai intensitas gaya yang bekerja pada bidang tersebut. Sehingga secara matematis tegangan normal rata-rata dapat dinyatakan sebagai:
Dimana :
s = tegangan normal rata-rata (N/mm2 = MPa)
dP = gaya yang bekerja (N)
dA = luas bidang (mm2)
a = sudut kemiringan
Sumber : (library.gunadarma.ac.id/journal-abstract-2926.pdf)
Rumus umum tegangan
y sx = teg normal arahnya // sb.x
sy = teg normal arahnya // sb.y
Gambar 2. Notasi dan arah tegangan pada elemen bidang
Sumber: http://www.google.co.id/url?sa=t&source=web&cd=5&ved=0CD8QFjAE&url=http%3A%2F%2Fft.unitomo.ac.id
D. Regangan rata-rata
Regangan yang didapatkan adalah regangan linear rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan (gage length) benda uji (d atau DL), dengan panjang awal.
e = d/ Lo = DL/ Lo = ( L - Lo ) / Lo
Regangan normal merupakan perubahan panjang spesifik. Regangan normal
rata-rata dinyatakan oleh perubahan panjang dibagi dengan panjang awal, atau secara matematis dapat dituliskan:
Dimana :
eij = regangan normal rata-rata
Dl = u = perubahan panjang pada arah (mm)
l = panjang awal pada arah (mm)
i, j =sumbu koordinat pada sistem sumbu silang, x, y, z.
Sumber : (library.gunadarma.ac.id/journal-abstract-2926.pdf)
E. Deformasi tarik logam ulet
Data dasar tentang sifat mekanik logam ulet(ductile metal) diperoleh dari percobaan uji tarik, di mana sebuah benda uji dengan desain tertentu mengalami beban aksial yang semakin besar samapi benda uji patah. Data yang diperoleh dari uji tarik pada umumnya digambarkansebagai diagram tegangan regangan,
Gambar 3. Garis lengkung tegangan-regangan tarik tipikal
Gambar diatas memperlihatkan sebuah garis lengkung tegangan regangan untuk logam seperti aluminium atau tembaga. Bagian awal linear garis melengkung OA merupakan daerah elastik di mana hokum hooke berlaku. Titik A adalah batas elastik yang didefinisikan sebagai tegangan terbesar yang dapat ditahan oleh logam tanpa mengalami regangan permanen apabila beban ditiadakan. Penentuan batas elastic cukup rumit, bukan percobaan rutin dan tergantung dari kepekaan instrumen pengukur regangan .itulah sebabnya batas elastik itu sering disebut batas proporsional(batas utama), yaitu titik A’. batas proporsional adalah tegangan dimana garis lengkung tegangan-tegangan menyimpang dari kelinearannya . kemiringan di daerah tersebut ialah modulus elastic.
Untuk keperluan rekayasa, batas prilaku elastic yang berguna adalah kekuatan luluh yaitu titik B. kekuatan luluh didefinisikan sebagai tegangan yang akan menghasilkan deformasi permanen dalam jumlah kecil yang pada umumnya sama dengan regangan sebesar 0.002. di gambar tersebut regangan permanen ini atau offset, ialah OC, deformasi plastik dimulai kalau batas elastik dilampaui, kalau deformasi plastik benda uji bertambah besar, logam menjadi lebih kuat(pengerasan regangan). Sehingga yang diperlukan untuk memanjangkan benda uji bertambah besar pada peregangan selanjutnya, akhirnya beban mencapai harga maksimum.Beban maksimum yang dibagi oleh luas asli benda uji ialah kekuatan tarik maksimum.Untuk logam yang ulet, garis tengah benda uji mulai mengecil dengan cepat melampaui beban maksimumsehingga beban yang diperlukan untuk meneruskan deformasi terus turun sampai batas uji patah.Karena tegangan rata-rata didasarkan luas asli beban uji, maka tegangan rata-rata pun turun dari beban maksimum sampai patah.
F. Metode Offset
Metode Offset adalah metode yang digunakan untuk menentukan titik yielding pada material yang tidak diketahui titik yieldingnya. Contoh penentuannya :
Dimana :
P = jarak antara titik proporsional dengan break point;
Ao = regangan Baik untuk plat maupun silinder,
nilai regangan (A) dapat dihitung dengan rumus:
Misal :
Lb = 240mm
P = 30
Lo = 120 mm
Baja berkekuatan tinggi dan besi tuang yang getas umumnya tidak memperlihatkan batas luluh yang jelas.Untuk menentukan kekuatan luluh material seperti ini maka digunakan suatu metode yang dikenal sebagai Metode Offset. Dengan metode ini kekuatan luluh (yieldstrength) ditentukan sebagai tegangan dimana bahan memperlihatkan batas penyimpangan/deviasi tertentu dari proporsionalitas tegangan dan regangan . Pada Gambar berikut( gambar 4) di bawah ini garis offset OX ditarik paralel dengan OP, sehingga perpotongan XW dan kurva tegangan-regangan memberikan titik Y sebagai kekuatan luluh. Umumnya garis offset OX diambil 0.1 – 0.2% dari regangan total dimulai dari titik O.
Gambar 4.Kurva tegangan-regangan dari sebuah benda uji terbuat dari bahan getas
Kekuatan luluh atau titik luluh merupakan suatu gambaran kemampuan bahan menahan deformasi permanen bila digunakan dalam penggunaan struktural yang melibatkan pembebanan mekanik seperti tarik, tekan bending atau puntiran. Di sisi lain, batas luluh ini harus dicapai ataupun dilewati bila bahan (logam) dipakai dalam proses manufaktur produk-produk logam seperti proses rolling, drawing, stretching dan sebagainya. Dapat dikatakan bahwa titik luluh adalah suatu tingkat tegangan yang:
• Tidak boleh dilewati dalam penggunaan struktural (in service)
• Harus dilewati dalam proses manufaktur logam (forming process)
G. Prilaku ulet getas
Perilaku umum bahan yang dibebani dapat diklasifikasikan sebagai ulet atau getas, tergantung apakah bahan itu memperlihatkan kemampuan untuk mengalami deformasi plastis atau tidak. Bahan yang getas, adanya deformasi akan patah hampir pada batas elastik, (seperti gambar 5). Sedangkan logam getas seperti misalnya besi cor putih, memperlihatkan plastik dalam jumlah kecil sebelum patah(gambar 5.b). Keuletan yang memadai merupakan suatu pertimbangan rekayasa yang penting, sebab keuletan memberikan kesempatan pada bahan untuk distribusi ulang tegangan setempat, bilamana tegangan di sekitar takikdan pada konsentrasi tegangan lain kebetulan tidak perlu di perhatikan.
Ada kemungkinan membuat disain untuk situasi statis atas dasar tegangan rata-rata. Tetapi dengan bahan yang getas, tegangan yang dialokasikan terus –menerus bertambah besar, apabila tidak terjadi luluh local(local yielding). Akhirnya terbentuklah retak pada satu atau lebih konsentrasi tegangan yang menjalar dengan cepat. Bahkan apabila tidak terdapat konsentrasi tegangan dalam logam getas, perpatahan akan tetap terjadi dengan tiba-tiba, sebab tegangan luluh praktis identik dengan kekuatan tarik.
Penting untuk dicatat, bahwa kegetasan bukan merupakan sifat mutlak logam.Logam seperti misalnya tungsten yang getas pada temperatur tinggi.
Gambar 5 (a) garis lengkung teg-reg untuk bahan yang getas sempurna (perilaku ideal), (b) garis lengkung Teg-Reg untuk logam getas dengan sedikit keuletan.
Takikan yang lancip dan dalam mungkin akan menyebabkan:
1. Penurunan kekuatan pada bahan yang getas
2. Peningkatan kekuatan pada bahan yang ulet
Bahan getas adalah sensitif terhadap takikan .Efek dari faktor konsentrasi tegangan pada penggunaan tegangan patah dari bahan sensitif terhadap takikan
Bahan ulet adalah tidak terlalu sensitif terhadap takikan dan dimungkinkan terjadi penguatan karena takikan.Tegangan luluh tarik dari bahan ulet kemungkinan akan meningkat dengan adanya sebuah takikan yang berhubungan dengan pembatasan (constraint)
Gambar 6.Pembatasan deformasi plastis bahan oleh bahan yang elastis
H. MULUR
Creep (mulur) adalah suatu proses aliran palstik bila logam dipengaruhi oleh tegangan konstan untuk jangka waktu yang cukup lama. Suatu peralatan dipersiapkan untuk mereduksi pembebanan selama pengujian untuk mengkompensasi reduksi penampang benda uji. Pada temperatur relatif tinggi, creep terjadi pada tegangan yang berapapun besarnya, tetapi laju pemuluran (Creep Rate) meningkat dengan naiknya tegangan pada temperatur tertentu. Untuk mendapatkan sifat-sifat mulur yang akurat, benda uji harus dipertahankan pada temperatur konstan dan pengukuran perubahan dimensi harus mendapat perhatian yang besar bagaimanapun kecilnya karena kenaikan temperatur sebesar beberapa puluh derajat cukup untuk melipat gandakan laju pemuluran sebagian besar logam.
I. FATIK
Fatik dapat diartikan sebagai kelelahan atau merupakan sifat yang timbul akibat pembebanan yang besar sehingga mengalami perubahan pada sifat logamnya. Kekuatan tarik dapat dijadikan pedoman dasar untuk konstruksi yang mengalami beban turun statik, jumlah statik atau siklus yang dipikul oleh logam akan turun dengan naiknya tegangan.
Fatik merupakan perpatahan yang terjadi akibat pembebanan untuk waktu yang cukup lama.Gaya yang dapat dibebankan pada bahan selama pembebanan siklus jauh lebih rendah dari pada beban statik.
Retak fatik biasanya dimulai pada permukaandimana lentur dan torsi menyebabkan terjadinya tegangan.Tegangn yang tinggi atau ditempat yang tidak rata dimana terjadi konsentrasi tegangan, oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa batas ketahanan dapat sangat tergantung pada penyelesaian permukaan.
Gaya yang diberikan pada bahan selama pembebanan siklus jauh lebih rendah dari pada beban statik.Kekuatan tarik dapat dijadikan pedoman desain konstruksi yang mengalami beban statik. Jumlah siklus N dapat dipikul oleh logam dan tegangan S. Perubahan penampang beban yang mengakibatkan laju reegangan dicapai sampai terjadi penyusutan penampang sehingga regangan tetap kerja mulur, tahap-tahap akan terus berlangsung sampai logam putus.
Beberapa variabel yang dapat mempengaruhi daya tahan fatik antara lain sebagai berikut :
1. Penyelesaian permukaan
Retak fatik seringkali berawal didepan permukaan komponen. Bekas permesinan atau ketidak rapatan lain harus dihilangkan dan usaha ini berpengaruh seringkali terhadap sikap fatik. Perlakuan permukaan akan meningkatkan umur fatik.
2. Frekwensi siklus tegangan
Pengaruhnya terhadap umur fatik hampir tidak ada walaupun penurunan frekwensi biasanya menurunkan umur fatik.
3. Pengaruh temperatur
Kekuatan fatik paling tinggi, pada temperatur rendah akan berkurang secara bertahap.
4. Tegangan rata-rata
5. Kondisi fatik dimana tegangan rata-rata lebih besar dati pada tegangan luluh.
Faktor-faktor yang mempengaruhi fatik adalah :
1. Temperatur
Kekuatan fatik tertinggi terjadi pada suhu rendah dan berkurang dengan naiknyasuhu secara bertahap, sehingga dapat dikatakan bahwa semakin rendah suhu maka fatiknya semakin tinggi.
2. Frekwensi siklus tegangan
Efek ini bertambah bilamana temperatur uji fatik dinaikkan bila umur fatik cenderung bergantung pada uji seluruhnya dan tidak ada jumlah siklus.
3. Tegangan rata-rata
Untuk kondisi fatik dimana tegangan rata-rata D TNF = tidak melampui tegangan sy, maka berlaku hubungan D TNF = konstan yang diseebut dengan hukum bergum. Bila tegangan rata-rata merupakan tegangan tarik, maka akan terjadi penurunan limit fatik, telah diturunkan hubungan antara limit fatik dan tegangan rata-rata.
4. Konsentrasi tegangan
Semakin memusat konsentrasi tegangan maka material akan semakin mudah mengalami fatik.
5. Korosi
Korosi mampu membuat sifat bahan seperti kekuatan, ketangguhan dan keuletan menjadi lemah, sehingga perpatahan material akan menjadi mudah terjadi.
6. Kelebihan beban
Beban yang besar dan dalam waktu yang lama mampu menyebabkan material mengalami kelelahan, yang kemudian mengakibatkan terjadinya fatik.
7. Penyelesaian permukaan
Bekas permesinan dan ketidak rataan harus dihilangkan dan usaha ini berpengaruh sekali terhadap fatik.Lapisan permukaan yang diberi tekanan dengan tambahan partikel atau perlakuan permukaanakan meningkatkan umur fatik.
J. Necking
Necking atau distribusi tegangan pada daerah penyempitan setempat pada uji tarik menimbulkan keadaan tegang tiga sumbu pada daerah penyempitan. Daerah penyempitan setempat sebenarnya merupakan fetique halus. Fatig yang dikenai beban tarik akan menghasilkan tegangan linear yang diperlukan dengan cara membagi beban tarik aksial dengan luas penampang lintas benda uji pada daerah penyempitan terkecil, lebih tinggi, dari pada yang dibutuhkan untuk menghasilkan aliran jika tegangan tariknya sederhana. Pada umumnya necking terjadi ditenganh atau titik berat spesimen. Hal ini disebabkan karena distribusi tegangan yang tidak merata pada spesimen.
Necking
Gambar 7. Daerah Necking
Sumber : (http://en.wikipedia.org/wiki/Necking_%28engineering%29)
K. Kurva tegangan-regangan rekayasa
Tegangan yang didapatkan dari kurva tegangan teoritik adalah tegangan yang membujur rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan tersebut diperoleh dengan cara membagi beban dengan luas awal penampang lintang benda uji itu.
s = P / Ao
Regangan yang didapatkan adalah regangan linear rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan (gage length) benda uji (d atau DL), dengan panjang awal.
e = d/ Lo = DL/ Lo = ( L - Lo ) / Lo
Karena tegangan dan regangan dipeoleh dengan cara membagi beban dan perpanjangan dengan faktor yang konstan, kurva beban – perpanjangan akan mempunyai bentuk yang sama seperti pada gambar 2.4. Kedua kurva sering dipergunakan.
Gambar 8.Kurva Tegangan Regangan teknik (s - e)
Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakukan panas, deformasi plastis yang pernah dialami, laju regangan, temperatur, dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva tegangan-regangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen perpanjangan, dan pengurangan luas. Parameter pertama adalah parameter kekuatan, sedangkan yang kedua menyatakan keuletan bahan.
L. Kurva Tegangan-Regangan Sesungguhnya
Kurva tegangan regangan teknik tidak memberikan indikasi karekteristik deformasi yang sesungguhnya, karena kurva tersebut semuanya berdasarkan pada dimensi awal benda uji, sedangkan selama pengujian terjadi perubahan dimensi. Pada tarik untuk logam liat, akan terjadi penyempitan setempat pada saat beban mencapai harga maksimum. Karena pada tahap ini luas penampang lintang benda uji turun secara cepat, maka beban yang dibutuhkan untuk melanjutkan deformasi akan segera mengecil.
Kurva tegangan regangan teknik juga menurun setelah melewati beban maksimum.Keadaan sebenarnya menunjukkan, logam masih mengalami pengerasan regangan sampai patah sehingga tegangan yang dibutuhkan untuk melanjutkan deformasi juga bertambah besar. Tegangan yang sesungguhnya (ss) adalah beban pada saat manapun dibagi dengan luas penampang lintang benda uji, Ao dimana beban itu bekerja.
Kurva tegangan-regangan rekayasa didasarkan atas dimensi awal (luas area dan panjang) dari benda uji, sementara untuk mendapatkan kurva tegangan-regangan sesungguhnya diperlukan luas area dan panjang aktual pada saat pembebanan setiap saat terukur.Perbedaan kedua kurva tidaklah terlampau besar pada regangan yang kecil, tetapi menjadi signifikan pada rentang terjadinya pengerasan regangan (strain hardening), yaitu setelah titik luluh terlampaui.Secara khusus perbedaan menjadi demikian besar di dalam daerah necking. Pada kurva tegangan-regangan rekayasa, dapat diketahui bahwa benda uji secara aktual mampu menahan turunnya beban karena luas area awal Ao bernilai konstan pada saat penghitungan tegangan σ = P/Ao. Sementara pada kurva tegangan-regangan sesungguhnya luas area actual adalah selalu turun hingga terjadinya perpatahan dan benda uji mampu menahan peningkatan tegangan karena σ = P/A.
Hubungan trae stress-strain dan engineering stress-strain :
σT = s(1 + e) σT = true stress
εT = ln(1 +e) εT = true strain
Gambar 10.di bawah ini memperlihatkan contoh kedua kurva tegangan-regangan tersebut pada baja karbon rendah (mild steel).
Gambar 9.Perbandingan antara kurva tegangan-regangan rekayasa dan sesungguhnya dari baja karbon rendah (mild steel)
Sumber:(http://repository.ui.ac.id/contents/koleksi/11/203f21941a45967f2725262fb729753931ce61b8.pdf)
M. Tipe-tipe Perpatahan
F Patahan Intergranular
Perpatahan ini kerap kali dianggap sebagai kelompok perpatahan khusus. Pada berbagai paduan didapatkan kesimpulan yang sangat peka antara tegangan yang diperlukan untuk perambatan retak pembelahan dan tegangan yang diperlukan untuk perpatahan rapuh sepanjang batas butir.Yang paling mudah dikenali dari patahan ini adalah jejak petahan melalui batas butir dari sampel yang gagal. Patahan memiliki permukaan tiga dimensi yang bentuk butir awalnya dapat dibedakan dengan jelas.
Gambar 10. Perpatahan intergranuler yang dikendalikan creep. Rongga yang terbentuk akibat luncuran batas butir (a) dan (b), pertumbuhan oleh difusi (c).
F Patahan Transgranular
Perpatahan transkristalin dapat dikelompokkan atas perpatahan ulet, mikro dan rapuh.Pada pematahan ulet terjadi deformasi plastis dan pematahan terjadi akibat pertumbuhan rongga internal yang bargabung menjadi satu sehingga terjadi pemisahan sempurna. Permukaan perpatahan mempunyai penampilan berserat dan sering kali terjadi bibir geser. Kepatahan ulet semacam ini meliputi pertumbuhan letak perlahan-lahan dan penampang pematahan berkurang karena penguletan setempat diiringi instrabilitas.Pada patahan transgranular patahan merambat melalui butir. Selain itu ciri permukaan yang tampak cenderung planar atau konkoidal dan hanya merupakan ciri proses patahan tanpa indikasi yang jelas mengenai struktur dasar butir.
Gambar 11 gambaran skematik dari perpatahan creep ulet dan creep trans-cranuler
N. Jenis-jenis Perpatahan
Percobaan tegangan-regangan diakhiri dengan perpatahan. Perpatahan ini dapat diketahui oleh deformasi plastik.
F Patah Ulet :
Adalah perpatahan yang didahului oleh deformasi plastis dan disertai dengan penyerapan energi.Gambar 12.di bawah ini memberikan ilustrasi skematis terjadinya perpatahan ulet pada suatu spesimen yang diberikan pembebanan tarik:
Gambar 12.Tahapan terjadinya perpatahan ulet pada sampel uji tarik: (a) Penyempitan awal;(b) Pembentukan rongga-rongga kecil (cavity);(c) Penyatuan rongga-rongga membentuk suatu retakan; (d) Perambatan retak; (e) Perpatahan geser akhir pada sudut 45°.
F Patah Rapuh :
Adalah perpatahan yang tidak didahului oleh deformasi plastis dan tidak ada penyerapan energi.
F Patah Getas
Adalah perpatahan akibat perambatan retak tanpa terjadi keuletan pada perpayahan getas tidak terjadi deformasi plastis dan penyerapan energi hanya sedikit
Perpatahan getas memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi pada material
2. Retak/perpatahan merambat sepanjang bidang-bidang kristalin membelah atom-atom material (transgranular).
3. Pada material lunak dengan butir kasar (coarse-grain) maka dapat dilihat pola-pola yang dinamakan chevrons or fan-like pattern yang berkembang keluar dari daerah awal kegagalan.
4. Material keras dengan butir halus (fine-grain) tidak memiliki pola-pola yang mudah dibedakan.
5. Material amorphous (seperti gelas) memiliki permukaan patahan yang bercahaya dan mulus.
Contoh perpatahan getas dari suatu benda uji berbentuk pelat diberikan oleh Gambar 13.di bawah ini.
Gambar 13.Perpatahan getas pada dua sampel logam berpenampang lintang persegi panjang (pelat).
O. Cacat pada material
Cacat Titik
Contoh: Vakansi, Interstisi-Diri, impursitas bahan padat
Vakansi dan interstisi Diri Impursitas bahan padat
Vakansi adalah kekosongan sisi kisi, yaitu sisi yang seharusnya ditempati atom, kehilangan atomnya.
Vakansi terbentuk selama proses pembekuan, danjuga karena getaran atom yang mengakibatkanperpindahan atom dari sisi kisi normalnya.
Dislokasi
Dislokasi merupakan cacat yang terdapat pada struktur butir material, dimana posisi dari ikatan atom mengalami perubahan susunan yang akan mengakibatkan penurunan kekuatan dari bahan itu sendiri. Adapun dislokasi terdiri dari beberapa macam, yaitu :
a) Dislokasi titik, dimana kekosongan terjadi pada titik tertentu, hal ini terjadi karena :
· Ada atom yang hilang dalam kristal
· Hasil penumpukan yang salah dalam kristalisasi
· Akibat energi termal yang meningkat, sehingga atom melompat meninggalkan tempatnya.
Gambar 14. Dislokasi titik
b) Dislokasi garis, merupakan sisipan satu baris atom tambahan dalam struktur kristal. Disekitar suatu dislokasi garis terdapat daerah yang mengalami tekanan dan tegangan, sehingga terdapat energi tambahan sepanjang dislokasi tersebut.
Gambar 15. Dislokasi garis
c) Dislokasi Ulir, menyerupai spiral dengan garis cacat sepanjang sumbu ulir. Atom-atom disekitarnya mengalami gaya geser, oleh karena itu terdapat energi tembahan di sekitar dislokasi tersebut.
Gambar 16. Dislokasi ulir
d) Dislokasi butir, terjadi karena adanya gaya tekan dan tegangan yang akhirnya gaya-gaya ini dapat diuraikan menjadi tegangan geser. Hal ini disebabkan bidang atom bergeser terhadap bidang atom didekatnya yang disebut slip.
Gambar 17. Dislokasi butir
P. Diagram Tegangan-Regangan Berbagai Material
Pada gambar di bawah dapat dilihat bahwa jenis-jenis material itu memperlihatkan perbedaan kurva-kurva tariknya satu dengan yang lainnya. Umpamanya pada besi tuang dapat dilihat bahwa kurvanya tidak mengikuti hukum Hooke itu berarti bahwa kurva tariknya tidak memperlihatkan garis modulus yang lurus. Selain itu pada kurva tersebut kita melihat bahwa besi tuang adalah sangat getas. Oleh karena itu hampir tidak memiliki regangan, sebaliknya tembaga mempunyai regangan yang sangat tinggi jadi sangat ulet.
(a)
Gambar 18. Beberapa kurva tegangan-regangan
Keterangan:
a. Bahan Tidak ulet ; tidak ada deformasi plastik. contoh : Besi Cor
b. Bahan ulet dengan titik luluh. Contoh : Baja karbon rendah.
c. Bahan ulet tanpa titik luluh yang jelas. contoh : aluminium
d. Kurva tegangan dan regangan yang sesungguhnya, regangan dan tegangan nominal.
Sb = Kekuatan Patah
St = Kekuatan tarik
SL = Kekuatan luluh
Ef = Perpanjangan / elongasi sebelum patah.
X = titik patah
Yp = titik luluh
Diagram Tegangan-Regangan Baja Karbon Rendah Beserta Titik-titiknya.
Dari suatu pengujian tarik dapat dibuat suatu grafik hubungan tegangan-regangan pada baja struktural tipikal. Yang dapat dilihat dibelakang.
Gambar 19. Kurva tegangan-regangan baja karbon
Regangan diplot pada sumbu horisontal dan tegangan pada sumbu vertikal. Penjelasan dari grafik diatas adalah sebagai berikut :
· Diagram dimulai dengan garis lurus dari pusat sumbu O ke titik A yang berarti bahwa hubungan antara tegangan dan regangan pada daerah awal bukan saja linear melainkan juga proporsional.
· Pada titik B kurva menjadi horisontal mulai dari titik ini terjadi perpanjangan yang cukup besar pada benda uji tanpa adanya pertambahan gaya tarik (dari B ke C). Fenomena ini disebut luluh (yielding)
· Sesudah mengalami regangan besar yang terjadi selama peluluhan dititik B-C baja mulai mengalami pengerasan regangan (stain hardening)
· Beban tersebut akhirnya mencapai tegangan ultimate dimana beban mencapai harga maksimum (pada titik D)
· Penarikan batang lebih lanjut pada kenyataannya akan disertai dengan pengurangan beban dan akhirnya terjadi putus/patah di titik E.
Hukum Hooke
Orang pertama yang melihat gejala kelurusan garis adalah Hooke. Bunyi Hukum Hooke : ” Perpanjangan yang dialami suatu material dimana berbanding lurus dengan gaya dan panjang awal bahan.
Ia merumuskan penemuannya sebagai berikut :
Dimana :
DL = Perpanjangan (mm)
F = Gaya Dalam N
Lo = Panjang Awal (mm)
Ao = Panjang awal penampang (mm2)
Tidak semua logam mengikuti ”hukum Hooke”, yang berarti, tidak semua logam memiliki garis modulus elastisitas yang lurus. Contoh-contohnya ialah besi tuang, tembaga dan paduan-paduannya.
Sumber: (http://www.scribd.com/doc/21704287/pengujian-tarik)
Kurva Tegangan Vs Waktu Patah (s Vs T)
Pada grafik berikut dapat terlihat bahwa apabila tegangannya rendah maka patahnya akan semakin lama dan begitu pula sebaliknya. Waktu patah akan berkurang dengan meningkatnya tegangan dan suhu. Hal ini terjadi karena apabila bahan/material diberikan tegangan yang tinggi dan suhu yang tinggi pula maka mengakibatkan material tersebut memuai.
Gambar 20. Kurva tegangan VS waktu patah
Kurva Regangan Vs Waktu
Gambar 21. Kurva tegangan Vs waktu
F Tahap 1
Peristiwa mulai terjadi relatif singkat karena logam mengalami penyesuaian plastik yang cepat pada titik0titiksepanjang butir, dimana terdapat konsentrasi tegangan dan pada tempat dimana cacat-cacat intern.
F Tahap 2
Mulur berimbang berlangsung selama waktu tertentu sampai terjadi regangan yang cukup besar yang menyebabkan laju regangan dipercepat sampai terjadi perpatahan.
F Tahap 3
Bila beban dapat diatur mengimbangan penyusutan penampang sehingga tegangan tetap, laju mulur tahap 2 akan terus berlangsung sampai logam putus.
Kurva Tegangan Vs Laju Regangan Minimal
Gambar 22. Kurva tegangan Vs laju regangan minimal
Pemakaian pada suhu tinggi dari namanya saja sudah dapat diketahui bahwa mulur adalah proses penegangan lambat. Laju mulur berkisar dari beberapa persen pada tegangan atau suhu tinggi, sampai kurang dari 10-40% jan (pada gambar). Nilai tersebut kecil akan tetapi harus diingat betapa pentingnya hal ini sewaktu mendesain pembangkit tenaga uap atau reaktor nuklir yang dipakai selama bertahun-tahun pada suhu itnggi. Mulur juga penting pada turbin gas dan alat peralatan yang harus beroperasi pada tegangan dan suhu tinggi tanpa mengalami perubahan dimensi untuk memaksimalkan efisiensi konversi energi.
Sumber:http://www.scribd.com/doc/21704287/pengujian-tarik)
Q. Pengerasan Regangan(strain hardening)
Pengerasan regangyaitu Sifat kebanyakan logam yang ditandai dengan naiknya nilai tegangan berbanding regangan setelah memasuki fase plastis. Pengerasan regangan terjadi pada proses pengerjaan dingin, yaitu proses pembentukan secara plastis suatu logam atau paduan yang dilakukan dibawah temperature kristalisasi.
Pengerasan regangan ini terjadi karena bertambahnya kekerasan akibat deformasi plastic. Namun efek dari pengerasan regangan ini akan menurunkan keuletan suatu bahan. Proses pengerjaan dingin menyebabkan berkurangnya deformasi plastic pada pengerjaan berikutnya. Ada beberapa keuntungan dan kerugian dari pengerasan permukaan pada proses pengerjaan dingin,
Keuntungan :
Ø Toleransi dimensi dan permukaan akhir yang dihasilkan lebih baik.
Ø Suatu metode yang murah pada tingkat produksi yang besar pada bagian-bagian yang kecil.
Ø Tidak dibutuhkan pemanasan.
Kerugian:
· Keuletannya menurun
· Timbul tegangan dalam/tegangan sisa
· Dapat menyebabkan keretakan pada pengarjaan dingin yang berlebihan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan akan material yang memiliki kekuatan tinggi semakin bertambah seiring dengan perkembangan dunia industri. Dalam berbagai penggunaan, logam harus disesuaikan dengan sifat-sifatnya.
Salah satu sifat logam yang perlu diketahui adalah sifat kekuatan tarik.Untuk mengetahui kekuatan tarik yang dimiliki oleh suatu logam, maka perlu diadakan pengujian yang tepat.
Dengan mengetahui kekuatan tariknya, maka suatu logam dapat digunakan sesuai dengan penggunaannya pada konstruksi mesin.
Pada proses pengujian kita dapat mengetahui tegangan yang diberikan dan berapa panjang hasil regangan yang terjadi pada bahan, sehingga diketahui panjang sebelum dan setelah pengujian. Selain itu, kita juga dapat mengetahui sifat-sifat logam dan strukturnya.
Dalam pengujian tarik kita mengenal beberapa titik yang dialami material sampai material tersebut putus. Titik-titik ini menentukan batas-batas dari tegangan yang diperoleh dari material tersebut. Batas – batas ini antara lain adalah batas proporsional, batas yielding, batas tegangan ultimate dan batas dimana material mulai putus. Batas-batas inilah yang akan digunakan untuk mengetahui sifat-sifat yang dimiliki oleh suatu logam berdasarkan hasil pengujian Tarik
1.2 Tujuan dan Manfaat Pengujian
A. Tujuan Pengujian
Setelah melakukan pengujian tensile (tarik) praktikan dapat:
1. Menjelaskan tujuan dari proses pengujian tensile
2. Menjelaskan prosedur pengujian tensile
3. Mengetahui bahan dan alat yang digunakan
4. Mampu membuat diagram tegangan-regangan
5. Mampu menunjukkan daerah luluh, proporsional, ultimate, dan break
6. Mengetahui tegangan-regangan teknis dan tegangan-regangan sebenarnya
7. Mengetahui sifat-sifat bahan terhadap beban aksial
8. Mengetahui pengertian keuletan dan kekuatan
B. Manfaat Pengujian
1. Bagi Praktikan
1) Untuk mengetahui kekuatan tarik suatu bahan
2) Dapat mengklasifikasikan logam dengan mudah berdasarkan sifat-sifatnya.
3) Mengetahui bahwa ssuatu material memiliki tegangan yang berbeda pada setiap titik, sehingga dapat diramalkan posisi patahnya.
4) Dapat mengetahui hubungan antara tegangan dan regangan.
5) Melihat dengan jelas fenomena yang terjadi pada specimen logam yang sedang ditarik, dimana terjadi peregangan dan reduksi penampang pada saat terjadinya necking
2. Bagi Industri
1) Suatu industri dapat membuat produk yang berkualitas dengan mengetahui sifat-sifat bahan dari hasil pengujian tarik
2) Memudahkan suatu industri dalam pengolahan dan perancangan suatu bahan sekaligus menekan biaya produksi.
3) Pemilihan bahan dapat dilakukan dengan mudah, sesuai data yang telah diperoleh pada uji tarik.
| ∆L ( mm ) | P ( N ) |
| 1 | 9000 |
| 2 | 21000 |
| 3 | 21000 |
| 4 | 21500 |
| 5 | 21500 |
| 6 | 21500 |
| 7 | 21600 |
| 8 | 21600 |
| 9 | 21600 |
| 10 | 18000 |
A. Dimensi spesimen :
- Panjang: 190 mm
- Lebar : 19 mm
- Tebal : 2 mm
-
B. Panjang Ukur
- Panjang: 60 mm
- Lebar : 19 mm
- Tebal : 2 mm
C. Hasil Akhir
- Panjang: 75 mm
- Lebar : 16 mm
- Tebal : 1,5 mm
Tabel hasil pengamatan Tensile Test pada spesimen : Quenching water (750˚C)
| ∆L ( mm ) | P ( N ) |
| 1 | 2000 |
| 2 | 15500 |
| 3 | 17500 |
| 4 | 18500 |
| 5 | 19500 |
| 6 | 20000 |
| 7 | 20500 |
| 8 | 21000 |
| 9 | 21000 |
| 10 | 21000 |
| 11 | 21250 |
| 12 | 21250 |
| 13 | 21250 |
| 14 | 21250 |
| 15 | 20000 |
| 16 | 19000 |
D. Dimensi spesimen :
- Panjang : 190 mm
- Lebar : 16 mm
- Tebal : 2 mm
E. Panjang Ukur
- Panjang : 60 mm
- Lebar : 16 mm
- Tebal : 2 mm
F. Hasil Akhir
- Panjang : 75 mm
- Lebar : 13 mm
- Tebal : 1,2 mm
TABEL HASIL PERHITUNGAN
TENSILE TEST
Data pada titik proporsional
| No | P | ∆L | S | e | σ | ᵋ | Q(%) | Ket. |
| 1 | 918,36 | 1 | 24,16 | 0,016 | 24,54 | 0,0158 | 1,65 | spesimen dengan proses Normalizing |
| 2 | 204,08 | 1 | 6,37 | 0,016 | 6,47 | 0,0158 | 1,6 | spesimen dengan proses Quenching W. |
Data pada titik yield
| No | P | ∆L | S | e | σ | ᵋ | Q(%)) | Ket. |
| 1 | 2142,86 | 3 | 56,39 | 0,05 | 59,20 | 0,048 | 4,76 | spesimen dengan proses Normalizing |
| 2 | 1785,71 | 3 | 55,80 | 0,05 | 58,59 | 0,048 | 4,78 | spesimen dengan proses Quenching W. |
Data pada titik ultimate
| No | P | ∆L | S | e | σ | ᵋ | Q(%)) | Ket. |
| 1 | 2204,08 | 7 | 58 | 0,116 | 64,728 | 0,109 | 10,47 | spesimen dengan proses Normalizing |
| 2 | 2168,36 | 11 | 67,76 | 0,183 | 80,16 | 0,168 | 15,5 | spesimen dengan proses Quenching W. |
Data pada titik break
| No | P | ∆L | S | e | σ | ᵋ | Q(%)) | Ket. |
| 1 | 1836,73 | 10 | 48,33 | 0,16 | 56,06 | 0,148 | 14,28 | spesimen dengan proses Normalizing |
| 2 | 1938,77 | 16 | 60,58 | 0,26 | 60,58 | 0,231 | 21,06 | spesimen dengan proses Quenching W. |
3.4 Data Dan Pengolahan Data
1. Spesimen Normalizing (750oC)
A . Data
Lo = 60 mm DLp = 1 mm
Wo = 19mm Py = 2142,86 kg
To = 2 mm DLy = 3 mm
Lf = 75 mm Pu = 2204,08 kg
W1 = 16 mm DLu = 7mm
T1 = 1,5mm Pb = 1836,73 kg
Pp = 918,36 kg DLb = 10 mm
B . Pengolahan Data
1. Perhitungan Tegangan Teknik dan Regangan Teknik ( Rekayasa )
a. Batas Proporsional
¨ Tegangan Teknik ( Sp )
Sp = = = 24,16 kg/mm²
Ao = Wo X To = 19 X 2 = 38 mm
¨ Regangan Teknik ( ep )
ep = DLp / Lo = = 0,016 mm
¨ Reduksi Penampang ( Qp )
Lp = DLp + Lo
= 1 + 60
= 61 mm
DP =
=
= 37,37 mm²
Qp =
=
= 1,65 %
b. Batas Yielding
¨ Tegangan Teknik ( Sy )
Sy = = = 56,39 kg / mm²
¨ Regangan Teknik ( ey )
ey = DLy / Lo = 3 / 60 = 0,05
¨ Reduksi Penampang ( Qy )
Ly = DLy + Lo
= 3 + 60
= 63 mm
Dy =
=
= 36,19 mm²
Qy =
=
= 4,76%
c. Batas ultimate
¨ Tegangan Teknik ( Su )
Su = = = 58 kg / mm ²
¨ Regangan Teknik ( eu )
eu = DLu / Lo = 7 / 60 = 0,116 mm
¨ Reduksi penampang ( Qu)
Lu = DLu + Lo
= 7 + 60
= 67 mm
Du =
=
= 34,02 mm²
Qu =
=
= 10,47%
d. Batas Break
¨ Tegangan Teknik ( Sb )
Sb = = = 48.33 kg/mm²
¨ Regangan teknik ( eb )
eb = DLb / Lo = 10 / 60 = 0,16
¨ Reduksi Penampang ( Qb )
Lb = DLb + Lo
= 10 + 60
= 70 mm
Db =
=
= 32,57 mm²
Qb =
=
= 14,28 %
¨ Modulus Elastisitas
E = = = 1510 kg / mm²
¨ Modulus kelentingan
UB = ½ So x eo
= So² / 2E
= (56,39) ² / 2. 1510
= 1,052
2. Perhitungan Tegangan dan Regangan Sebenarnya ( True Stress – true strain)
a. Batas proporsional
¨ Tegangan Sebenarnya ( sp )
sp = ( ep + 1 ) = Sp ( ep + 1 )
= 24,16 (0,016 + 1 )
= 24,54 kg /mm²
¨ Regangan Sebenarnya ( ep )
ep = ln ( ep + 1)
= ln (0,016 + 1 )
= 0,0158 mm
b. Batas Yielding
¨ Tegangan Sebenarnya ( sy )
sy = Sy ( ey + 1 )
= 56,39 (0,05 + 1 )
= 59,20 kg / mm²
¨ Regangan Sebenarnya ( ey )
ey = ln ( ey + 1 )
= ln ( 0,05 +1 )
= 0,048 mm
c. Batas Ultimate
¨ Tegangan Sebenarnya ( su )
su = Su ( eu + 1 )
= 58(0,116 + 1 )
= 64,728 kg / mm²
¨ Regangan Sebenarnya ( eu )
eu = ln ( eu +1 )
= ln (0,116 + 1 )
= 0,109 mm
d. batas Break
¨ Tegangan Sebenarnya ( sb )
sb = Sb ( eb + 1 )
= 48.33 (0,16 + 1 )
= 56,06 kg /mm²
¨ Regangan Sebenarnya ( eb)
eb = ln ( eb + 1 )
= ln (0,16+ 1 )
= 0,148 mm
e. Tegangan sejati Maksimum
su = Su
su = 58
= 64,78 Kg/mm2
3. Koefisien Anisotropis Plastis ( Anisotropi Normal )
( o “ ) =
= = = 0,5973
4. Ketangguhan suatu Bahan ( Kemampuan menyerap energi pada daerah plastik)
1. Untuk logam liat dan ulet
ef =
=
= 0,25
UT =
=
= 14,29
2. Untuk logam getas
UT = 2/3 SU ef
= 2/3 x 58 x 0.25
= 8,6
5. Deformasi Elastik
s = E eb
= 1510 X 0,0158
= 23,858 kg / mm²
6. Deformasi Plastik
s = K ebn
n =
=
K = 100
s = 400 x 0,1480,13 = 78 kg / mm²
2. Spesimen Quencing Water (850oC)
A . Data
Lo = 60 mm DLp = 1 mm
Wo = 16mm Py = 1785,71 kg
To = 2 mm DLy = 3 mm
Lf = 75 mm Pu = 2168,36 kg
W1 = 13 mm DLu = 11 mm
T1 = 1,2 mm Pb = 1938,77 kg
Pp = 204,08 kg DLb = 16 mm
B . Pengolahan Data
1. Perhitungan Tegangan Teknik dan Regangan Teknik ( Rekayasa )
a. Batas Proporsional
¨ Tegangan Teknik ( Sp )
Sp = = = 6,37 kg/mm²
Ao = Wo X To = 19 X 2 = 32 mm
¨ Regangan Teknik ( ep )
ep = DLp / Lo = = 0,016 mm
¨ Reduksi Penampang ( Qp )
Lp = DLp + Lo
= 1 + 60
= 61 mm
DP =
=
= 31,47 mm²
Qp =
=
= 1,6 %
b. Batas Yielding
¨ Tegangan Teknik ( Sy )
Sy = = = 55,80 kg / mm²
¨ Regangan Teknik ( ey )
ey = DLy / Lo = 3 / 60 = 0,05
¨ Reduksi Penampang ( Qy )
Ly = DLy + Lo
= 3 + 60
= 63 mm
Dy =
=
= 30,47 mm²
Qy =
=
= 4,78 %
c. Batas ultimate
¨ Tegangan Teknik ( Su )
Su = = = 67,76 kg / mm ²
¨ Regangan Teknik ( eu )
eu = DLu / Lo = 11 / 60 = 0,183 mm
¨ Reduksi penampang ( Qu)
Lu = DLu + Lo
= 11 + 60
= 71 mm
Du =
=
= 27,04 mm²
Qu =
=
= 15,5 %
d. Batas Break
¨ Tegangan Teknik ( Sb )
Sb = = = 60,58 kg/mm²
¨ Regangan teknik ( eb )
eb = DLb / Lo = 16 / 60 = 0,26
¨ Reduksi Penampang ( Qb )
Lb = DLb + Lo
= 16 + 60
= 76 mm
Db =
=
= 25,26 mm²
Qb =
=
= 21,06 %
¨ Modulus Elastisitas
E = = = 398,12 kg / mm²
¨ Modulus kelentingan
UB = ½ So x eo
= So² / 2E
= (55,80) ² / 2. 398,12
= 3,91
2. Perhitungan Tegangan dan Regangan Sebenarnya ( True Stress – true strain)
a. Batas proporsional
¨ Tegangan Sebenarnya ( sp )
sp = ( ep + 1 ) = Sp ( ep + 1 )
= 6,37 (0,016 + 1 )
= 6,47 kg /mm²
¨ Regangan Sebenarnya ( ep )
ep = ln ( ep + 1)
= ln (0,016 + 1 )
= 0,0158 mm
b. Batas Yielding
¨ Tegangan Sebenarnya ( sy )
sy = Sy ( ey + 1 )
= 55,80 (0,05 + 1 )
= 58,59 kg / mm²
¨ Regangan Sebenarnya ( ey )
ey = ln ( ey + 1 )
= ln ( 0,05 +1 )
= 0,048 mm
c. Batas Ultimate
¨ Tegangan Sebenarnya ( su )
su = Su ( eu + 1 )
= 67,76 (0,183 + 1 )
= 80,16 kg / mm²
¨ Regangan Sebenarnya ( eu )
eu = ln ( eu +1 )
= ln (0,183 + 1 )
= 0,168 mm
d. batas Break
¨ Tegangan Sebenarnya ( sb )
sb = Sb ( eb + 1 )
= 60,58 (0,26 + 1 )
= 60,58 kg /mm²
¨ Regangan Sebenarnya ( eb)
eb = ln ( eb + 1 )
= ln (0,26+ 1 )
= 0,231 mm
e. Tegangan sejati Maksimum
su = Su
su = 67,76
= 80,189 Kg/mm2
3. Koefisien Anisotropis Plastis ( Anisotropi Normal )
( o “ ) =
= = = 0,4064
4. Ketangguhan suatu Bahan ( Kemampuan menyerap energi pada daerah plastik)
1. Untuk logam liat dan ulet
ef =
=
= 0,25
UT =
=
= `15,445
2. Untuk logam getas
UT = 2/3 SU ef
= 2/3 x 67,76 x 0.25
= 11,293
5. Deformasi Elastik
s = E eu
= 398,12 X 0,0158
= 6,29 kg / mm²
6. Deformasi Plastik
s = k ebn
n =
=
k = 180
s = 180 x 0,2310.3
= 115,97 kg / mm²
BAB III
PENGUJIAN
3.1. Bahan yang digunakan
Adapun bahan yang digunakan adalah baja karbon rendah ST-37 plat
Panjang 190 mm, lebar 19 mm, tebal 2mm.
190 19
2
isometri
3.2. Alat yang digunakan
adapun alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah sebagai berikut :
1. gergaji besi untuk memotong specimen.
2. jangka sorong untuk mengukur specimen.
3. ragum untuk mencekam specimen pada saat dipotong.
4. mesin uji tarik dengan spesifikasi sebagai berikut :
§ tipe mesin universal (Testing Reactive dengan standar DIN 51221
§ lift = 250 mm
§ light with of tensile space = 480 mm
§ light with in pressure space = 290 mm
§ distance of dumping head = 0-600 mm
§ vricktion velocity = 0-200 mm
§ elektical connected valve = 1,5 Kw
§ correction section = 2,5 Kw
| THP : TABEL HASIL PERHITUNGAN NORMALIZING 750 C | |||||||||
| NO. | P(N) | P(Kg) | ∆L | S | e | s | e | Q(%) | KETERANGAN |
| 1 | 9000 | 918.37 | 1 | 24.168 | 0.017 | 24.57 | 0.0165 | 1.64 | PROPORSIONAL |
| 2 | 21000 | 2142.86 | 2 | 56.391 | 0.033 | 58.27 | 0.0328 | 3.23 | |
| 3 | 21000 | 2142.86 | 3 | 56.391 | 0.050 | 59.21 | 0.0488 | 4.76 | YIELDING |
| 4 | 21500 | 2193.88 | 4 | 57.734 | 0.067 | 61.58 | 0.0645 | 6.25 | |
| 5 | 21500 | 2193.88 | 5 | 57.734 | 0.083 | 62.54 | 0.0800 | 7.69 | |
| 6 | 21500 | 2193.88 | 6 | 57.734 | 0.100 | 63.51 | 0.0953 | 9.09 | |
| 7 | 21600 | 2204.08 | 7 | 58.002 | 0.117 | 64.77 | 0.1103 | 10.45 | ULTIMATE |
| 8 | 21600 | 2204.08 | 8 | 58.002 | 0.133 | 65.74 | 0.1252 | 11.76 | |
| 9 | 21600 | 2204.08 | 9 | 58.002 | 0.150 | 66.70 | 0.1398 | 13.04 | |
| 10 | 18000 | 1836.73 | 10 | 48.335 | 0.167 | 56.39 | 0.1542 | 14.29 | BREAK |
| TABEL HASIL PERHITUNGAN QUENCHING WATER 750 C | |||||||||
| NO. | P(N) | P(Kg) | ∆L | S | e | s | e | Q(%) | KETERANGAN |
| 1 | 2000 | 204.08 | 1 | 6.378 | 0.017 | 6.48 | 0.0165 | 1.64 | PROPORSIONAL |
| 2 | 15500 | 1581.63 | 2 | 49.426 | 0.033 | 51.07 | 0.0328 | 3.23 | |
| 3 | 17500 | 1785.71 | 3 | 55.804 | 0.050 | 58.59 | 0.0488 | 4.76 | YIELDING |
| 4 | 18500 | 1887.76 | 4 | 58.992 | 0.067 | 62.93 | 0.0645 | 6.25 | |
| 5 | 19500 | 1989.80 | 5 | 62.181 | 0.083 | 67.36 | 0.0800 | 7.69 | |
| 6 | 20000 | 2040.82 | 6 | 63.776 | 0.100 | 70.15 | 0.0953 | 9.09 | |
| 7 | 20500 | 2091.84 | 7 | 65.370 | 0.117 | 73.00 | 0.1103 | 10.45 | |
| 8 | 21000 | 2142.86 | 8 | 66.964 | 0.133 | 75.89 | 0.1252 | 11.76 | |
| 9 | 21000 | 2142.86 | 9 | 66.964 | 0.150 | 77.01 | 0.1398 | 13.04 | |
| 10 | 21000 | 2142.86 | 10 | 66.964 | 0.167 | 78.13 | 0.1542 | 14.29 | |
| 11 | 21250 | 2168.367 | 11 | 67.761 | 0.183 | 80.18 | 0.1683 | 15.49 | ULTIMATE |
| 12 | 21250 | 2168.367 | 12 | 67.761 | 0.200 | 81.31 | 0.1823 | 16.67 | |
| 13 | 21250 | 2168.367 | 13 | 67.761 | 0.217 | 82.44 | 0.1961 | 17.81 | |
| 14 | 21250 | 2168.367 | 14 | 67.761 | 0.233 | 83.57 | 0.2097 | 18.92 | |
| 15 | 20000 | 2040.816 | 15 | 63.776 | 0.250 | 79.72 | 0.2231 | 20.00 | |
| 16 | 19000 | 1938.776 | 16 | 60.587 | 0.267 | 76.74 | 0.2364 | 21.05 | BREAK |
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Hasil Pengujian
1) Pembahasan Umum
Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan.Modulus elastisitas merupakan sifat yang menyebabkan sehingga benda kembali ke bentuk semula apabila gaya yang bekerja dihilangkan.Sifat di atas dapat timbul melalui pengujian tarik atau tekan. Pada pengujian tarik, tegangan berbanding lurus dengan regangan yang terjadi sampai batas elastic dimana hukom Hooke masih berlaku.Pada pengujian tarik harus dipastikan bahwa gaya tarik harus benar-benar bekerja pada pusat penampang balok.Terletak dari perhitungan bagian balok yang terletak di sekitar gaya yang bekerja.Maka dapat diasumsikan bahwa Selama tarikan berlangsung semua prismatic ini mengalami pertambahan panjang yang sama dan tegak lurus terhadap sumbu batang mesin, tetap demikian setelah terjadi elongasi.
2) Pembahasan Khusus
Perbandingan antara Tensile Test dengan Spesimen Pada Baja Karbon Rendah, Baja Karbon Sedang dan Baja Karbon Tinggi
Unsur karbon sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat dari suatu bahan.Semakin tinggi kadar karbon pada suatu bahan maka kekerasan dan kekuatannya juga meningkat akan tetapi keuletannya menurun, dan sebaliknya.
Ø Pada baja karbon rendah kandungan karbonnya < 0,3 % , memiliki kekuatan sedang dan keuletan yang sangat baik .Spesimen dengan kandungan karbon rendah tegangannya besar karena mempunyai keuletan yang baik
Ø Pada baja karbon sedang, kandungan karbonnya berkisar antara 0,4% - 0,6%. Jadi dapat disimpulkan bahwa apabila spesimen dengan kandungan karbon yang sedang, tegangan tariknya tidak terlalu besar.
Ø Pada baja karbon tinggi, kandungan karbonnya 0,7% < C<1,7%, memilki kekuatan dan kekasan yang sangat bagus tetapi keuletannya menurun. Jika baja karbon tinggi diuji dengan tensile test, maka dia akan cepat patah.
4.2 Analisa grafik
Dari grafik di atas dapat dilihat perbandingan antara tegangan-regangan teknik dengan tegangan regangan sebenarya (“ss Vs ee”).
Tegangan-regangan teknik merupakan harga yang diperoleh berdasarkan hasil pengujian tarik yang dilakukan pada specimen logam. Harga ini dipengaruhi oleh factor-faktor pada saat itu juga, misalnya temperature sekitar dan usia dari material tersebut, dimana :
S= P/A dan e = L/DL
Nilai tegangan regangan teknik tentu saja menunjukkan ketangguhan specimen pada saat itu juga.
Sedangkan untuk tegangan regangan sejati, merupakan suatu harga yang sengaja dioleh sedemikian rupa sehingga dapat menunjukkan kondisi specimen yang siap digunakan kelak pada konstruksi mesin, dimana :
s = s ( e + 1 ) dan e = Ln ( e + 1)
Nilai di atas sengaja diperhitungkan untuk menjaga specimen tersebut dari kemungkinan terburuk yang akan dialami oleh material kelak di lapangan sebagai komponen mesin, dimana kondisi yang dialaminya akan berbeda, misalnya saja temperature dan usianya yang terus bertambah.
Dari sebab itulah dapat terlihat bahwa nilai yang ditunjukkan oleh tegangan regangan sejati lebih besar daripada nilai tegangan regangan teknik, dimana dapat kita lihat bahwa tegangan ultimate yang diperolehnya lebih tinggi daripada tegangan ultimate pada tegangan regangan teknik. Hal ini menunjukkan bahwa dalam perancangannya kelak diperlukan ketangguhan yang sama seperti pada tegangn regangan sejati agar menghindari kemungkinan buruk yang dapat dialami oleh material dari specimen.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar