View
129
Download
15
Category
Preview:
DESCRIPTION
BAB 1 Uji Tarik
Citation preview
BAB 1
UJI TARIK
1.1 PENDAHULUAN
1.1.1 Latar Belakang
Dalam merancang suatu produk baru, kita harus mengetahui
karakteristik dari bahan yang akan digunakan dan sesuai dengan model
serta kekuatan dari produk yang akan dibuat. Karena kehandalan suatu
produk salah satunya ditentukan oleh sifat dari bahan yang akan
digunakan. Bahan penentu utama kekuatan suatu produk adalah kekuatan
dari bahannya selain bentuk dan cara memproduksinya. Disamping itu
kita juga harus mengetahui sifat-sifat bahan atau material. Salah satunya
pengujian yang dapat kita lakukan untuk mengetahui kekuatan suatu
material adalah uji tarik. Pengujian mekanik ini bertujuan untuk
mengetahui sifat-sifat mekanik dari bahan atau material dalam bentuk
kekerasan,Kekuatan,ataupun Ketangguhan.
- Kekerasan adalah kemampuan untuk tahan terhadap goresan, pengikisan dan
penetrasi.
- Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima tegangan tanpa
menyebabakan bahan menjadi patah.
- Kekakuan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima tegangan atau beban
tanpa mengakibatkan terjadinya deformasi.
- Ketangguhan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap sejumlah energi
tanpa menyebabkan kerusakan. [1]
1.1.2 Tujuan Praktikum
1. Melakukan percobaan tarik pada “Universal Testing Machine”
2.Mengetahui besarnya kekuatan maksimum (σu) dan regangan maksimum(%EL)
3. Membuat grafik tegangan regangan.
4. Mengetahui besarnya kontraksi (%AR) [2]
1.2 DASAR TEORI
1.2.1 Klasifikasi Baja Menurut Kadar Karbon
Penggunaan baja dalam dunia engineering sangat penting, baik dalam konstruksi,
manufaktur, dll. Berdasarkan kandungan C (karbon) nya baja dikelompokan menjadi 3
baja karbon rendah, sedang dan tinggi.
a) Baja karbon rendah (low carbon steel) Sifatnya mudah ditempa dan mudah di
mesin. Kandungan < 0,20 % - 0,30 % C Penggunaannya: automobile bodies,
buildings, pipes, chains, gears, shafts, bolts, forgings, bridges.
b) Baja karbon menengah (medium carbon steel) Kekuatan lebih tinggi daripada baja
karbon rendah. Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. Kandungan 0,30
% - 0,60 % C Penggunaan: connecting rods, crank pins, axles. car axles, crankshafts,
rails, boilers, auger bits, screwdrivers,hammers dan sledges.
c) Baja karbon tinggi (high carbon steel) Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan
dipotong. Kandungan 0,60 % - 1,50 % C Penggunaan : crew drivers, blacksmiths
hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives, drills. tools for turning
brass and wood, reamers, tools for turning hard metals, sawsforcuttingsteel, wire
drawing dies, fine cutters. [7]
1.2.2 Tegangan (stress) dan Regangan (strain)
A.Engineering Stress adalah perbandingan antara beban proporsianal yang di berikan
terhadap luas penampang ,atau dapat dirumuskan sebagai berikut :
Dimana : = tegangan (N/ )
F = Beban proporsional (N)
Au = Luas penampang (mm) [3]
B.True Strees Adalah total beban dibagi luas penampang specimen akhir ,tegangan ini
merupakan hasilpengukuran tegangan sesungguhnya pada benda uji.
Dimana : = tegangan (N/ )
F = Beban proporsional (N)
Au = Luas penampang (mm) [3]
C. Engineering Strain Regangan Engineering adalah perubahan panjang dibagi
panjang spesimen mula - mula, regangan ini merupakan hasil pengukuran secara
teoritis :
Dimana : = regangan
= Panjang sesudah patah (m,mm)
= Panjang Mula-mula (m,mm) [3]
D. Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan () dan regangan elastis (e).
Rumus dari modulus elastisitas :
Dimana : E = Modulus Elastisitas (Mpa)
= Tegangan ( , )
e = Regangan (%/ ) [2]
1.2.3 Deformasi adalah perubahan bentuk, dimensi dan posisi dari suatu material.
Deformasi atau perubahan bentuk dapat dipisahkan menjadi dua, yaitu deformasi elastis
dan deformasi plastis.
a. Deformasi Elastis adalah perubahan bentuk yang bersifat sementara. Perubahan akan
hilang bila gaya dihilangkan. Dengan kata lain bila beban ditiadakan, maka benda
akan kembali kebentuk dan ukuran semula
b. Deformasi Plastis adalah perubahan bentuk yang bersifat permanen, meskipun beban
dilhilangkan Bila suatu material dibebani sampai daerah plastis, maka perubahan
bentuk
yang saat itu terjadi adalah gabungan antara deformasi elastis dan deformasi plastis
(penjumlahan ini sering disebut deformasi total). [4]
1.2.4 Kurva Tegangan Regangan
Gambar 1.1
Kurva Tegangan Regangan
Keterangan : A. Yield strength
B. Ultimate tensile strength.
C. True ultimate tensile strength.
D. True rupture strength.
E. Rupture strength.
F. Percent Elongation ( %EL ) [2]
A. Yield Strength ( Kekuatan Luluh )
Yield Strength ( Kekuatan Luluh ) adalah kekuatan suatu material untuk mengalami
deformasi plastis. Pada keadaan ini ditandai dengan garis diagram tegangan-regangan
yang tidak linier lagi. Nilai besaran ini adalah besar gaya pada saat luluh dibagi luas
penampang.
σ y=F yAo [2]
B. Ultimate Tensile Strength ( Kekuatan Tarik Maksimum )
Ultimate Tensile Strength adalah tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh batang
uji sebelum patah. UTS merupakan suatu perbandingan antara beban maksimum (Fm )
yang dicapai selama percobaaan tarik dan penampang batang mula-mula (Ao)]. Tegangan
tarik dirumuskan :
σ u=FmAo
[2]
C. Necking ( %AR )
Kontraksi adalah pengerutan atau pengecilan luas penampang pada batas penampang.
% AR=Ao−AuAu
x100%
[2]
D. Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan () dan regangan elastis (e).
Rumus dari modulus elastisitas :
Ε=σe [2]
1.2.5 Aplikasi Pengujian Tarik
PENGARUH PERUBAHAN WAKTU ANNEALING HINGGA 20 MENIT TERHADAP
STRUKTUR MIKRO DAN KUAT TARIK BAJA TABUNG JIS G3116 SG 295
Dalam dunia perindustrian saat ini banyak produk yang dirancang oleh
pemerintah untuk mempermudah masyarakat dalam kehidupan sehari-hari. Salah
satunya yaitu tabung gas LPG kapasitas 3 kg yang diproduksi agar lebih praktis dan
efisien bagi masyarakat. Namun dalam proses produksinya masih dalam pengembangan
secara rutin agar produk yang dihasilkan tetap baik serta mencapai kualitas yang sangat
baik. Dalam pembuatan tabung gas LPG 3kg terdapat proses annealing, yang bertujuan
untuk menghilangkan residual stress material tabung, memperbaiki keuletan material
tabung, menyeragamkan struktur logam, memperhalus ukuran butir, dan menjamin
kualitas material tabung yang akan di proses ke tahap selanjutnya yaitu proses blasting.
Pada penelitian ini sampel di ambil dari baja tabung JIS G 3116 SG 295 yang
diproduksi pada PT. Indonusa Harapan Masa. Ada empat sampel yang diteliti yaitu
sampel pertama tanpa di annealing, sampel kedua di annealing 10 menit, sampel ketiga di
annealing 15 menit, sampel keempat di annealing 20 menit. Suhu yang digunakan pada proses
annealing 4800C hingga 6300C. Dari hasil metalografi didapatkan fasa besi-α (ferrit) yang
berwarna putih dan perlit yang berwarna gelap, dan dari hasil metalografi menunjukkan
bahwa pada sampel yang di annealing 20 menit menunjukan hasil yang lebih baik
dibandingkan dengan sampel yang lainnya. Dari hasil uji tarik menunjukan bahwa kuat tarik
pada sampel yang di annealing 10 menit dengan nilai 47[461] kg/mm2 [Mpa] menunjukan hasil
yang lebih baik dibandingkan sampel yang lainnya. Dan untuk batas luluh dan elongationnya
mengalami peningkatan persentase. Semakin lama sampel di annealing dengan suhu yang
semakin tinggi, maka keuletan dan ketangguhannya semakin meningkat. Uji tarik adalah cara
pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan sudah
mengalami standarisasi di seluruh dunia, misalnya di Amerika dengan ASTM E8 dan Jepang
dengan JIS Z. Dengan menarik suatu bahan maka akan segera diketahui 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). Brand terkenal untuk alat uji tarik antara lain
adalah Shimadzu, Instron dan Dartec. Jika suatu bahan (logam) di tarik sampai putus, maka
akan menghasilkan profil tarikan yang lengkap Kemampuan ini umumnya di sebut “Ultimate
Tensile Strength” . [5]
Gambar 1.2 Sampel sebelum dan Sesudah di uji tarik
1.3 METODOLOGI PENELITIAN
Dalam melakukan penelitian diperlukan prosedur untuk mendapatkan hasil yang
maksimal. Maka dari itu dibutuhkan peralatan percobaan yang memadai untuk
melakukan penelitian.
1.3.1 Alat dan Bahan
A.Alat
a. Universal Testing Machine (Test UPH 100 kN)
Gambar 1.4 Universal Testing Machine [6]
Keterangan :
1. Dial indicator, penunjuk nilai kekuatan spesimen
2. Jarum penunjuk, terdapat 2 jarum :
a. Jarum merah : menunjukan pada pengujian tekan
b. Jarum hitam : menunjukan pada pengujian tarik
3. Pencekam atas specimen.
4. Perseneling untuk mengatur kecepatan tarik atau tekan
5. Tuas untuk memposisikan mesin tarik atau tekan.
6. Pencekam specimen bawah
5. Tuas untuk memposisikan mesin tarik atau tekan.
6. Pencekam specimen bawah.
7. Penutup upper damping head.
8. Pelepas beban, berisi oli untuk pelumas mesin
9. Pompa hidrolik, pengatur kekuatan tekan/tarik mesin.
b. Vernier Caliper
Vernier Caliper Digunakan Untuk Mengukur Diameter dan Panjang Benda Kerja.
2
1
7
3
6
5
9
84
c . Spidol
d . Mistar
e . Palu
B.Bahan
a. Test piece (batang uji) baja ST-40
ST 40 merupakan kependekan dari stahl 40 yang artinya bahwa baja ini dengan
kekuatan tarik ≤ 40 kg/mm². Baja ST 40 termasuk
baja karbon rendah dengan kandungan karbon kurang dari 0,25 %, [4]
b. Test piece (batang uji) baja ST-60
ST 60 merupakan kependekan dari stahl (baja) 60 yang artinya
mempunyai kekuatan tarik 60 kg/mm2, . Menurut TJ Rajan (1997), baja ST 60
adalah baja yang memiliki kadar karbon 0,3%C sampai 0,6%C . [4]
1.3.2. Diagram Alir Pengujian
START
Ambil spesimen batang uji
Menghitung panjang awal batang (Lo) 3x
Menghidupkan mesin
Memastikan batang uji Tercekam dengan baik
Memasang spesimen pada upper damping head
Mengukur diameter awal batang uji (Do) 3x
Memposisikan hand lever pada posisi tekan
Melepas spesimen dari pencekam
Menggerakkan tuas perseneling pada
posisi lambat
Menunggu spesimen hingga patah
Mengamati dan membaca besarnya tegangan
maksimal dan patah serta besarnya
AA
Perhitungan
A. Luas Penampang
Luas mula-mula
Luas Akhir
Mengambil gambar spesimen setelah patah
Mengukur panjang dan diameter spesimen setelah
patah (Lu,Du)
FINISH
Kontraksi
B. Engineering Stress
Kekuatan Tarik Maksimal
Tegangan Patah
C. True Stress
True Strenght pada saat patah
D. Engeneering Strain
Regangan saat maksimum
Regangan saat patah
Perpanjangan (elongantion)
Regangan Sebenarnya
2. Perhitungan Baja ST 60
A. Luas Penampang
Luas mula-mula
Luas Akhir
Kontraksi
B. Engineering Stress
Kekuatan Tarik Maksimal
Tegangan Patah
C. True Stress
True Strenght pada saat patah
D. Engeneering Strain
Regangan saat maksimum
Regangan saat patah
Perpanjangan (elongantion)
Regangan Sebenarnya
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ilmu dan Teknologi Bahan, Lawrence H. Van Vlack, 1995
[2] job sheet Praktikum Struktur & sifat material laboratorium MetalurgicFisik
[3] Callister,William D. Materials Science and Engineering
[4] www.scribd.com
[5] http://repository.gunadarma.ac.id
[6] Labroratorium Metalurgi Fisik Teknik Mesin Undip
[7] http://sersasih.wordpress.com
Recommended