Pengujian Puntir Niko Fix

KELOMPOK 3

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat

serta karunia-nya kami dapat menyelesaikan makalah tentang “UJI PUNTIR” ini dengan baik

meskipun banyak kekurangan didalamnya. Dan juga kami berterima kasih pada Bapak Ir.

Riski Elpari Siregar,MT selaku Dosen mata kuliah Pengujian Bahan di UNIVERSITAS

NEGERI MEDAN yang telah memberikan tugas ini kepada kami.

Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan

serta pengetahuan kita mengenai dasar-dasar dan pengertian dari uji puntir dan contoh

pengujian bahan dengan melakukan uji puntir. Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di

dalam makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami

berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah kami buat di

masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang

membangun.

Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya.

Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang yang

membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang

kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di

masa depan.

Medan, November 2015

Penyusun .

| PENGUJIAN PUNTIR 1

KELOMPOK 3

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

KATA PENGANTAR 1

DAFTAR ISI 2

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG 3

B. TUJUAN 3

C. BATASAN MASALAH 4

D. SISTEMATIKA PENULISAN 4

BAB II

PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN 5

B. JENIS-JENIS TUMPUAN 21

C. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN PADA UJI PUNTIR 22

D. ISTILAH-ISTILAH 23

E. JENIS-JENIS TEGANGAN 23

F. PENGARUH TEGANGAN GESER PADA SIKAP MEKANIK 29

G. KURVA TEGANGAN-REGANGAN 30

H. HUBUNGAN TEGANGAN-REGANGAN 37

I. CONTOH PERCOBAAN 38

BAB III

1. KESIMPULAN 47

2. KESIMPULAN DARI CONTOH PERCOBAAN 47

DAFTAR PUSTAKA 48


KELOMPOK 3

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANGTegangan geser terjadi pada bidang material, berbeda dengan tegangan normal

yang tegak lurus dengan bidang. Kondisi tegangan geser dapat terjadi dengan

melakukan geseran secara langsung (Direct Shear) dan tegangan puntir (torsional

Stress). Fenomena geseran secara langsung dapat dilihat pada saat kita menancapkan

paku ke balok kayu. Pada setiap permukaan di paku dan kayu yang bersinggungan

langsung dengan paku akan mengalami geseran secara langsung. Sedangkan

fenomena tegangan puntiran, dapat terjadi apabila suatu specimen mengalami torsi.

Uji puntir pada suatu spesimen dilakukan untuk menentukan elastisitas suatu

material. Specimen yang digunakan pada pengujian puntir adalah batang dengan

penampang lingkaran karena bentuk penampang ini sederhana sehingga mudah

diukur. Spesimen tersebut hanya dikenai beban puntiran pada salah satu ujungnya

karena dua pembebanan akan memberikan ketidakkonstanan sudut puntir yang

diperoleh dari pengukuran.

B. TUJUANMakalah ini dibuat dengan tujuan sebagai berikut:

a. Mengetahui standard dan prosedur Uji puntir

b. Mengetahui pengaruh tegangan geser terhadap sifat mekanik material

c. Mampu menghitung besaran- besaran sifat mekanik material dari uji punter

d. Memahami mekanisme terbentuknya patahan material oleh tegangan geser.

Selain itu makalah ini juga dibuat untuk melengkapi tugas dari mata kuliah

“PENGUJIAN BAHAN” yang dibawakan oleh bapak Ir. Riski Elpari Siregar, MT.


KELOMPOK 3

C. BATASAN MASALAH

Batasan pada makalah ini adalah sampai pada penjelasan tentang apa itu Uji

Puntir, diagram alir, dan alat-alat pada Uji Puntir.

D. SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan pada makalah ini terbagi menjadi 3 bab, yaitu PENDAHULUAN, PEMBAHASAN, dan PENUTUP. BAB I menjelaskan tentang Latar Belakang,Tujuan, Batasan Masalah, dan Sistematika Penulisan. BAB II menjelaskan tentang pembahasan Uji Puntir, dan BAB III Penutup.


KELOMPOK 3

BAB II

PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN

1. TEORI

Puntiran adalah suatu pembebanan yang penting. Sebagai contoh, kekuatan

puntir menjadi permasalahan pada poros-poros, karena elemen deformasi plastik

secara teori adalah slip (geseran) pada bidang slip, modulus kekakuan adalah

konstanta yang penting, yang diperoleh dari pengujian puntir (dalam banyak kasus).

Deformasi puntiran tidak menunjukkan tegangan uniform pada potongan lintang

seperti halnya pada deformasi lenturan. Untuk mendapat deformasi puntiran dengan

tegangan yang uniform perlu dipergunakan batang uji berupa silinder tipis.

Patahan karena puntiran dari bahan getas terlihat pada arah kekuatan tarik,

yaitu pada 450 terhadap sumber puntiran, sedangkan bagi bahan yang liat patahan

terjadi pada sudut tegak lurus terhadap sumbu puntiran setelah gaya pada arah sumbu

terjadi dengan deformasi yang besar, dari hal tersebut sangat mudah menentukan

keliatan dan kegetasan.

Uji puntir dilakukan untuk menentukan tegangan alir (flow stress) dari

material, menentukan batas luluh geser, dan menentukan modulus elastisitas geser

dari material. Flow stress adalah ketahanan material terhadap perubahan bentuk. Jadi

pada kurva , flow stress dimulai dari batas luluhnya hingga titik fracture-nya.

Pada uji puntir ini digunakan penampang berbentuk lingkaran karena

merupakan geometri paling sederhana untuk perhitungan tegangan. Ketika material

diberi beban puntir didapat diameter dan panjang spesimen yang berubah. Seharusnya

pengujian yang kita lakukan tidak merubah dimensi geometris dari spesimen karena

beban yang kita berikan hanya beban puntir dan tidak ada beban tarik ataupun tekan.

Perubahan dimensi ini dapat diakibatkan karena mesin uji puntir dan spesimen tidak

tepat sesumbu. Hal ini terlihat dari spesimen hasil uji yang bengkok sehingga ada

kemungkinan terjadi beban bending ataupun beban lainnya pada spesimen tersebut.

Walaupun demikian untuk mendapatkan flow stress yang lebih baik kita


KELOMPOK 3

menggunakan uji puntir ini karena pada uji puntir tidak terjadi necking (pengecilan

penampang setempat) dan barreling (pembesaran penampang setempat).

Dari kuva MT – n yang kita dapatkan melalui percobaan, dapat diolah menjadi

kurva MT - . Lalu dengan cara membuat gradien regangan dan gradien tegangan

gesernya kita dapatkan kurva tegangan – regangan geser. Penentuan gradien pada

beberapa titik ini perlu dilakukan untuk didapatkan hasil yang merepresentasikan

tegangan – regangan gesernya. Setelah itu, kita dapat membuat kurva tegangan –

regangan sebenarnya dengan metode Tresca dan metode von Misces. Sesungguhya

konversi-konversi grafik yang kita lakukan adalah untuk meminimalisir kesalahn

akibat geometri specimen.

Tujuan dari pembuatan kurva tegangan – regangan sebenarnya dengan metode

Tresca dan von Misces sesungguhnya sama yaitu untuk menunjukkan kapan tepatnya

suatu material terdeformasi plastis. Hanya saja peninjauannya yang berbeda. Menurut

Tresca, suatu material tepat terdeformasi plastis ketika tegangan gesernya sama

dengan tegangan geser maksimumnya. Sedangkan menurut von Misces, suatu

material tepat terdeformasi plastis ketika energi maksimum yang bekerja pada benda

sama dengan energi distorsi maksimumnya. Dari pengertian dan kurva yang diperoleh

kita ketahui bahwa kurva yang akan menggambarkan lebih dahulu suatu material

terdeformasi plastis adalah kurva von Misces. Hal ini disebabkan karena von Misces

meninjau dari tiga energi yang bekerja pada benda tersebut sedangkan Tresca hanya

meninjau dari tegangan pada bendanya.

Setelah kita mendapatkan kurva alir (flow curve) melalui metode Tresca dan

Von Misces kita dapat menentukan koefisien tegangan dan koefisien strain hardening

material uji dengan membuatnya kedalam persamaan logaritma natural. Dari

perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh nilai koefisien tegangan dan koefisien

strain hardening yang sedikit berbeda dengan data literatur. Hal ini bisa disebabkan

karena adanya perubahan ukuran geometri (panjang dan diameter) akibat gaya yang

bekerja tidak murni gaya puntir saja. Selain itu sulitnya membuat gradien tegangan

dan regangan gesernya membuat kurva yang didapat kurang tepat.

Uji puntir pada suatu spesimen dilakukan untuk menentukan elastisitas suatu material. Specimen yang digunakan pada pengujian puntir adalah batang dengan penampang lingkaran karena bentuk penampang ini sederhana sehingga mudah diukur. Spesimen tersebut hanya dikenai beban puntiran pada salah satu ujungnya karena dua pembebanan akan memberikan ketidakkonstanan sudut puntir yang diperoleh dari pengukuran.


KELOMPOK 3

Gambar 1. Batang Silindris dengan Beban Puntiran

Rumus tegangan dan regangan geser untuk batang padat :

τ = T cIp

𝛾 = θrL

Sedangkan Momen Inersia (J) pada keadaan maksimum silinder adalah :

Ip = 1

32π D4

Pengukuran yang dilakukan pada uji puntir adalh momen puntir dan sudut puntir. Pengukuran ini kemudian dikonversikan menjadi sebuah grafik momen puntir terhadap sudut puntir (dalam putaran).

2. DIAGRAM TEGANGAN-REGANGAN

Kekuatan bahan bukanlah kriteria satu-satunya yang harus diperhitungkan

dalam perencanaan struktur. Kekakuan bahan selalu sama pentingnya. Dengan derajat

lebih kecil, sifat seperti kekerasan, ketangguhan, dan keliatan menetapkan pemilihan

bahan sifat ini ditetapkan dengan membuat pengujian bahan dan membandingkan

hasilnya dengan standar yang telah ada.

Gaya luar (eksternal) yang diberikan pada suatu benda harus diimbangi oleh

gaya penentang yang ada di dalam bahan. Bahan yang mempunyai gaya internal tadi

dikatakan berada dalam keadaan tegang. Untuk lebih mengerti hakekat gaya internal

ini, marilah kita perhatikan apa yang terjadi bila suatu benda diberi beban. Mula-mula

harus ditegaskan bahwa dalam praktek, semua beban bekerja sedikit demi sedikit.


KELOMPOK 3

Proses pembebanan ini dapat diselesaikan dalam selang waktu yang sangat singkat,

namun tak akan pernah sesaat.

Bila gaya dikenakan pada suatu benda, maka bentuk benda akan berubah dan

molekul-molekulnya bergeser sedikit dari posisi awalnya. Pergeseran ini

mengakibatkan timbulnya gaya-gaya antar molekul, yang tergabung untuk menentang

gaya yang ditimbulkan oleh beban tadi. Bila beban bertambah, perubahan bentuk

benda makin besar dan gaya-gaya antar molekul juga bertambah sampai pembebanan

mencapai harga akhirnya.

Gaya-gaya di dalam benda mengadakan reaksi yang sama dan berlawanan,

sehingga keadaan setimbang tercapai. Bahan sekarang dalam keadaan tegang dan

terenggang. Dapat dilihat nanti bahwa kedua keadaan ini pasti berhubungan, tegangan

dalam bahan harus didampingi regangan dan sebaliknya. Untuk menyederhanakan

perhitungan, seringkali lebih mudah bila diperhatikan ‘benda tegar’, namun ini hanya

merupakan suatu konsep; karena ada bahan yang tegar sempurna, dan tidak ada benda

nyata yang dapat menahan beban,tanpa sebelumnya mengalami perubahan bentuk.

Bila benda berbeban yang disebutkan diatas dibagi menjadi dua oleh suatu

bidang khayal, maka tiap bagian harus berada dalam keadaan setimbang karena

pengaruh gaya luar yang bekerja padanya dan gaya-gaya internal (yaitu gaya antar

molekul) yang bekerja pada bidang khayal ini. Intensitas tegangan (untuk mudahnya

biasanya disebut ‘tegangan’) di suatu titik pada bidang, didefinisikan sebagai gaya

internal per satuan luas.

Tegangan dibedakan menjadi dua jenis. Bila gaya internal tegak lurus pada

bidang yang diamati, maka didapat tegangan normal atau langsung, dan sesuai dengan

arah gaya, dapat bersifat tarik (tensile) atau mampat (compressive). Bila gaya internal

sejajar dengan bidang yang diamati, didapat tegangan tangensial atau geser.

Seringkali resultan gaya pada elemen luasan membentuk sudut dengan bidang

luasnya. Dalam keadaan semacam itu, gaya tersebut diuraikan menjadi komponen

normal dan tangensial, serta menghasilkan kombinasi tegangan-tegangan normal

geser.

Perubahan bentuk benda yang terjadi pada keadaan tegang disebut regangan.

Ada dua macam regangan. Bahan dapat membesar atau mengecil dan menghasilkan

regangan normal; atau lapisan-lapisan bahan dapat bergeser yang satu terhadap yang

lain dan menghasilkan regangan geser. Untuk batang dalam keadaan tarik atau


KELOMPOK 3

komprensi sederhana, akibat yang paling jelas terlihat adalah perubahan panjang

batang, yaitu regangan normal. Intensitas regangan (biasanya disebut ‘regangan’ saja)

untuk regangan normal, didefinisikan sebagai perbandingan perubahan ukuran

terhadap ukuran semula.

Gambar 2. Diagram Tegangan-Regangan

3. TEGANGAN

Kekuatan bahan bukanlah kriteria satu- satunya yang harus diperhitungkan

dalam perencanaan struktur. Kekakuan bahan selalu sama pentingnya. Dengan derajat

lebih kecil, sifat seperti kekerasan, ketangguhan, dan keliatan menetapkan pemilihan

bahan sifat ini ditetapkan dengan membuat pengujian bahan dan membandingkan

hasilnya dengan standar yang telah ada.

Gaya luar (eksternal) yang diberikan pada suatu benda harus diimbangi oleh

gaya penentang yang ada di dalam bahan. Bahan yang mempunyai gaya internal tadi

dikatakan berada dalam keadaan tegang. Untuk lebih mengerti hakekat gaya internal

ini, marilah kita perhatikan apa yang terjadi bila suatu benda diberi beban. Mula-mula

harus ditegaskan bahwa dalam praktek, semua beban bekerja sedikit demi sedikit.

Proses pembebanan ini dapat diselesaikan dalam selang waktu yang sangat singkat,

namun tak akan pernah sesaat.


http://www.infometrik.com/wp-content/uploads/2009/09/image0061.gif

KELOMPOK 3

Bila gaya dikenakan pada suatu benda, maka bentuk benda akan berubah dan

molekul-molekulnya bergeser sedikit dari posisi awalnya. Pergeseran ini

mengakibatkan timbulnya gaya-gaya antar molekul, yang tergabung untuk menentang

gaya yang ditimbulkan oleh beban tadi. Bila beban bertambah, perubahan bentuk

benda makin besar dan gaya-gaya antar molekul juga bertambah sampai pembebanan

mencapai harga akhirnya.

Gaya-gaya di dalam benda mengadakan reaksi yang sama dan berlawanan,

sehingga keadaan setimbang tercapai. Bahan sekarang dalam keadaan tegang dan

terenggang. Dapat dilihat nanti bahwa kedua keadaan ini pasti berhubungan, tegangan

dalam bahan harus didampingi regangan dan sebaliknya. Untuk menyederhanakan

perhitungan, seringkali lebih mudah bila diperhatikan benda tegar, namun ini hanya

merupakan suatu konsep karena ada bahan yang tegar sempurna, dan tidak ada benda

nyata yang dapat menahan beban, tanpa sebelumnya mengalami perubahan bentuk.

Bila benda berbeban yang disebutkan diatas dibagi menjadi dua oleh suatu

bidang khayal, maka tiap bagian harus berada dalam keadaan setimbang karena

pengaruh gaya luar yang bekerja padanya dan gaya-gaya internal (yaitu gaya antar

molekul) yang bekerja pada bidang khayal ini. Intensitas tegangan (untuk mudahnya

biasanya disebut tegangan) di suatu titik pada bidang, didefinisikan sebagai gaya

internal per satuan luas.

Tegangan dibedakan menjadi dua jenis. Bila gaya internal tegak lurus pada

bidang yang diamati, maka didapat tegangan normal atau langsung, dan sesuai dengan

arah gaya, dapat bersifat tarik (tensile) atau mampat (compressive). Bila gaya internal

sejajar dengan bidang yang diamati, didapat tegangan tangensial atau geser.

Seringkali resultan gaya pada elemen luasan membentuk sudut dengan bidang

luasnya. Dalam keadaan semacam itu, gaya tersebut diuraikan menjadi komponen

normal dan tangensial, serta menghasilkan kombinasi tegangan-regangan normal

geser.

4. REGANGAN

Perubahan bentuk benda yang terjadi pada keadaan tegang disebut regangan.

Ada dua macam regangan. Bahan dapat membesar atau mengecil dan menghasilkan

regangan normal atau lapisan-lapisan bahan dapat bergeser yang satu terhadap yang

lain dan menghasilkan regangan geser. Untuk batang dalam keadaan tarik atau


KELOMPOK 3

komprensi sederhana, akibat yang paling jelas terlihat adalah perubahan panjang

batang, yaitu regangan normal. Intensitas regangan (biasanya disebut regangan saja)

untuk regangan normal, didefinisikan sebagai perbandingan perubahan ukuran

terhadap ukuran semula.

5. PUNTIRAN POROS BERPENAMPANG LINGKARAN

Akibat puntiran murni pada poros berpenampang lingkaran adalah timbulnya

tegangan geser murni dalam bahan. Bila poros dibagi menjadi dua bagian oleh bidang

transversal khayal, akan terlihat bahwa permukaan-permukaan pada kedua pihak dari

bidang ini cenderung berputar, relatif yang dianggap terdiri dari lapisan-lapisan tipis

transversal yang jumlahnya tak terhingga, masing-masing relatif berputar sedikit

terhadap lapisan berikutnya bila torsi diberikan, akibatnya poros akan terpuntir.

Pergerakan angular salah satu ujung relatif terhadap yang lain disebut sudut puntiran.

Tegangan puntir disebabkan oleh momen puntir yang bekerja pada penampang

batang. Dalam menganalisa tegangan puntir, momen torsi yang biasanya dinyatakan

dalam vektor rotasi diubah menjadi vektor translasi dengan menggunakan aturan

tangan kanan. Lipatan jari tangan menunjukkan arah vektor rotasi dan jari jempol

menunjukkan vektor translasi. Seperti halnya gaya aksial, tegangan puntir muncul

(momen puntir ada) bila batang tersebut dipotong. Metode irisan tetap digunakan

untuk mendapatkan momen puntir dalam, sehingga tegangan puntir dapat dicari.

Momen puntir dalam ini yang akan mengimbangi momen puntir luas sehingga bagian

struktur tetap dalam kondisi seimbang.

Gambar 3. Poros yang mengalami Puntiran


KELOMPOK 3

Untuk mencari hubungan antara momen puntir dalam dengan tegangan pada

penampang batang bulat, perlu dibuatkan asumsi sbb:

a. Potongan normal tetap di bidang datar sebelum maupun sesudah puntiran.

b. Regangan geser berbanding lurus terhadap sumbu pusat.

c. Potongan normal tetap berbentuk bulat selama puntiran.

d. Batang dibebani momen puntir dalam bidang tegak lurus sumbu batang.

e. Tegangan puntir tidak melebihi batas proporsional.

f. Tegangan geser berubah sebanding dengan regangan linear.

Gambar 4. Potongan Penampang

Berdasarkan asumsi yang diambil (butir 2 dan 6) maka tegangan geser

maksimum terletak pada keliling penampang sehingga dapat dicari hubungan antara

tegangan geser dengan jarak terhadap sumbu pusat. Gaya geser inilah nantinya akan

mengantisipasi momen torsi luar.

Besar momen inseria polar dari luas penampang, yang dinotasikan sebagai Ip, sehingga

:

Ip = 1

32π D4

Besarnya tegangan secara umum :

τ = T cIp

Dimana :

t = tegangan geser


KELOMPOK 3

I p = Momen inersia polar penampang luas.

c = jari-jari lingkaran

Dalam mendesain bagian-bagian struktur yang menyangkut kekuatan, maka

tegangan geser yang memenuhi syaratlah yang dipilih. Karena batang yang

mengalami puntiran sering dipakai untuk meneruskan gaya, maka percobaan puntiran

pada batang sering dilakukan.

6. SIFAT-SIFAT MEKANIK

Bagaimanapun baiknya suatu kristal dipersiapkan, pasti memiliki cacat-cacat

kisi yang akan mempengaruhi sifat-sifat yang berkaitan dengan strukstur kristal

tersebut. Dengan mengamati sifat mekanik logam, akan diperoleh sifat-sifat cacat kisi

tersebut. Pada beberapa cabang industri, pengujian mekanik yang biasa dilakukan

seprti uji tarik, kekerasan, impak, creep dan fatik, digunakan untuk mempelajari

keadaan cacatnya (defect state) tetapi untuk memeriksa kualitas produk yang

dihasilkan berdasarkan suatu standar spesifikasi.

a. Tensile Strength, biasanya dilakukan pengujian tarik terhadap suatu material

logam untuk mengetahui seberapa besar ketahanan material tersebut terhadap

beban tarik.

b. Kekerasan, didefinisikan sebagai ketahanan suatu material logam terhadap

penetrasi, memeberikan sifat-sifat deformasinya.

c. Impak, Suatu bahan mungkin memiliki kakuatan tarik (Tensile Strength) yang

tinggi tetapi tidak memenuhi syarat untuk kondisi pembebanan kejut (tumbukan)

d. Creep (pemuluran), didefinisikan sebagai aliran plastis pada kondisi tegangan

yang konstan.

e. Fatiq, adalah fenomena yang berkaitan dengan perpatahan logam secara premature

karena tegangan rendah yang terjadi berulang kali dan terutama berperanan

penting dalam industri penerbangan.

7. PENGERTIAN DASAR

a. Ketangguhan adalah ukuran besarnya energi yang diperlukan untuk mengubah

bentuk suatu material.


KELOMPOK 3

b. Kekerasan adalah ketahanan suatu material yang terhadap penetrasi yang

diberikan pada permukaannya.

c. Momen adalah hasil kali gaya dengan jarak gaya ke titik pusat.

M = F x L

Dimana : M = Momen

F = Gaya

L = Jarak

d. Gaya adalah segala sesuatu yang dapat menyebabkan benda bermassa mengalami

percepatan.

F = m x a

Dimana : F = gaya

m = massa

a = percepatan

e. Sudut Puntir /angle of twist (θ) adalah suatu poros dengan panjang L dikenai

momen puntir T secara konstan dikeseluruhan panjang poros.

8. HAL-HAL YANG MEMPENGARUHI KEKUATAN MATERIAL

TERHADAP PUNTIRAN

a. Panjang batang, semakin panjang batang yang dikenai beban puntir maka puntiran

akan semakin besar.

b. Sifat-sifat material antara lain modulus geser, struktur material, dan jenis material.

c. Luas penampang batang atau material dimana gaya puntir bekerja.

d. Bentuk penampang batang yang dikenai puntiran.

e. Arah gaya puntir pada batang

9. SIFAT-SIFAT KIMIA

a. Kelarutan

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi atau menentukan kelarutan yaitu:

1) Temperatur larutan: Umumnya kalau temperatur naik kelarutan meningkat.

2) Berat molekul, Struktur molekul: Berat molekul besar maka kelarutan kecil.

3) Kristalinitas: Menyangkut derajat kristalinitas. Bahan yang memiliki

kristalinitas tinggi seperti polietilen dan polipropilen mempunyai kelarutan

yang kurang, tetapi polimer berkristal yang biasa larut.

4) Kepolaran: Bahan polimer mudah sekali larut dalam pelarut polar.


KELOMPOK 3

5) Pelarut campuran: Klau ke dalam suatu pelarut dimana polimer bisa larut

dibubuhkan pelarut lain, kadang-kadang kelarutannya meningkat.

b. Tahanan Kimia

Ketahanan kimia berada di daerah luas mulai dari bahan yang sukar diserang

oleh setiap bahan kimia seperti politetraflouroetilen sampai ke bahan mudah larut

dalam pelarut organik seperti dalam asetat dan alkohol, umpamanya polivinil asetat.

Sifat-sifat ini sampai sejauh tertentu dapat dianggap ditentukan oleh struktur

molekul bahan polimer.

Polimer mempunyai kelompok eter, ester dan amida mudah terhidrolisa oleh asa.

Selulosa, poliester, poliamid, dan polimetil akrilat mempunyai kecenderungan

tersebut. Apabila polietilen bersentuhan dengan asam belerang pekat atau asam nitrat,

akan diserang dan terurai menerima akibat dari sulfunasi, nitrasi dan oksidasi pada

cinin bensin. Resin urea, resin melami dan resin epoksi menjadi lemah didalam asam

kuat. Terutama resin fenol dan resin metil metakrilat menerima akibat pengoksidasian

asam, sedangkan resin fenol, resin urea, resin melamin dan banyak resin kondensasi

formalin lain sangat dipengaruhi oleh alkali kuat.

10. KARAKTERISTIK MATERIAL

Disini material yang akan dibahas karakteristiknya adalah material BAJA dan

material KUNINGAN.

a. Karakteritik Baja

Baja karbon merupakan unsur pengeras besi yang efektif dan murah oleh

karena itu umumnya sebagian besar baja komersial hanya mengandung karbon

dengan sedikit paduan lain. Baja karbon rendah (C < 0,3%) memiliki kekuatan

sedang dengan keuletan yang sangat baik dan digunakan dalam kondisi anil atau

normalisasi untuk keperluan konstruksi jembatan, bangunan, kendaraan, dan kapal

laut.

Baja karbon (0,3 < C < 0,7 %) sedang dapat dicelup untuk membentuk

martensit disusul dengan penemperan untuk meningkatkan ketangguhan

disamping kekuatan yang telah dimilikinya.

Baja karbon tinggi (0,7 < C < 1,7 %) biasanya dicelup agar keras disusul

dengan penemperan pada 250 derajat celcius sehingga dapat dicapai kekuatan


KELOMPOK 3

yang memadai dengan keuletan yang memenuhi persyaratan untuk per,die dan

perkakas potong.

Modulus Elastisitas baja : E = 2,01 x 106 kg/c m2

b. Karakteristik Kuningan

Berbeda dengan baja karbon kuningan adalah logam tahan karat, selain itu

juga kuningan memiliki keuletan yang lebih baik dibandingkan dengan baja.

Tetapi tingkat kekerasan dan ketangguhan kuningan lebih rendah dibandingkan

dengan baja. Sedangkan untuk konduktivitas listrik kuningan lebih baik daripada

baja.

Modulus Elastisitas Kuningan E = 9.17x105kg/c m2

11. MACAM-MACAM DIAGRAM TEGANGAN-REGANGAN

Berikut ini adalah macam-macam diagram tegangan-regangan untuk beberapa

material:

Gambar 5. Diagram Tegangan – Regangan Baja Karbon Rendah


KELOMPOK 3

Gambar 6. Diagram Tegangan – Regangan Besi Cor

Gambar 7. Diagram Tegangan – Regangan Bahan Polimer

Gambar 8. Diagram Tegangan – Regangan Paduan Al-2%Cu


http://www.gophoto.it/view.php?i=http://4.bp.blogspot.com/-6K0Z3osdjfI/TrvFRPSQ1hI/AAAAAAAAALA/IHSJ8kegets/s1600/Besi+cor.jpg

http://www.gophoto.it/view.php?i=http://3.bp.blogspot.com/-oFTtExvc_PQ/TrvGCpO17-I/AAAAAAAAALI/HIYt2_DK80M/s1600/Bahan+polimer.jpg

http://www.gophoto.it/view.php?i=http://2.bp.blogspot.com/-ycBmJSjPfzI/TrvGb7RyIjI/AAAAAAAAALQ/haLlVQ0leFs/s1600/paduan+alcu.jpg

KELOMPOK 3

12. MODULUS ELASTISITAS

1. Regangan

Didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang dengan

panjang awalnya (L). Pertambahan panjang ini tidak hanya terjadi pada ujungnya

saja, tetapi pada setiap bagian batang yang terentang dengan perbandingan yang

sama.

Karena merupakan hasil bagi dari dua besaran yang berdimensi sama, maka

regangan tidak memiliki satuan.

2. Tegangan

Tegangan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tarik (F) yang

dikerjakan pada benda dengan luas penampangnya (A).

Dalam SI tegangan memiliki satuan atau Pascal.

Besarnya gaya untuk menghasilkan tegangan dan regangan tiap-tiap benda

pada umumnya berbeda, tergantung pada jenis dan sifat benda.

3. Modulus Elastisitas (Modulus Young)

Modulus Elastisitas didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan,

dengan regangan suatu bahan selama gaya yang bekerja tidak melampaui batas

elastisitasnya.


http://www.gophoto.it/view.php?i=http://sepenggal.files.wordpress.com/2010/11/pers-regangan.png

http://www.gophoto.it/view.php?i=http://sepenggal.files.wordpress.com/2010/11/pers-tegangan.png

KELOMPOK 3

Dalam SI satuan modulus elastisitas sama dengan satuan tegangan.

Semakin besar nilai E, berarti semakin sulit untuk merentangkan benda, artinya

dibutuhkan gaya yang lebih besar.

Berikut ini beberapa Nilai modulus Young untuk beberapa benda :

Tabel 1. Modulus Young Beberapa Benda

Jenis

Zat

Modulus

Young (N/m2)

Tungsten

Steel

Copper

Brass

Aluminium

Kaca

Kuarsa

35 x 1010

20 x 1010

11 x 1010

9,1 x 1010

7,0 x 1010

6,5 – 7,8 x 1010

5,6 x 1010

13. Puntiran pada Kawat Baja

Tali/kawat baja sering dipakai pada mesin-mesin pengangkat sebagai salah

satu perangkat mesin pemindah bahan. Dibandingkan dengan rantai, tali baja

mempunyai keunggulan sebagai berikut :

a. Lebih ringan

b. Lebih tahan terhadap sentkan

c. Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi yang tinggi

d. Keandalan operasi yang lebih tinggi


http://www.gophoto.it/view.php?i=http://sepenggal.files.wordpress.com/2010/11/pers-mod-young.png

KELOMPOK 3

b = 130 sampai 200 Tali baja terbuat dari kawat baja dengan kekuatan 130-200

kg/mm2. dimana dalam proses pembuatannya kawat baja diberi perlakuan panas

tertentu dan digabung dengan penarikan dingin, sehingga menghasilkan sifat mekanis

kawat baja yang tinggi.

Salah satu hal yang dapat menyebabkan puntiran pada kawat baja yaitu proses

pembuatan yang dilakukan dengan pemintalan (penganyaman) yang akan

menyebabkan timbulnya gaya internal pada kawat baja. Hal lain yang dapat

menyebabkan puntiran adalah kawat diberi pembebanan maka pintalan tadi cenderung

akan mengecil sehingga juga akan menyebabkan puntiran pada kawat.

Pada saat tali ditekuk maka akan timbul gaya-gaya yang rumit pada kawat

yang terdiri dari tarikan, tekanan dan puntiran, oleh karena itu sangatlah sulit untuk

mendeteksi gaya-gaya yang terjadi.

14. Tali Baja Anti Puntir

Perkembangan terakhir pada pembuatan tali baja menghasilkan jenis tali baja

yang anti puntir. Tali yang demikian diproduksi oleh The Odessa Rope Works. Pada

tali ini sebelum dipintal setiap kawat dan untaian dibentuk sesuai dengan

kedudukannya di dalam tali. Akibatnya tali yang tidak dibebani tidak akan mengalami

tegangan internal.

Tali ini mempunyai kecenderungan untuk terurai walaupun ujung tali ini tidak

disimpul. Sifat ini akan mempermudah penyambungan anyaman tali. Diantara

keunggulan tali ini dibandingkan tali biasa yaitu :

a. Distribusi beban yang merata pada setiap kawat sehingga tegangan internal yang

terjadi minimal.

b. Lebih fleksibel

B. JENIS-JENIS TUMPUAN

1. Rol


KELOMPOK 3

Rol merupakan tumpuan yang hanyadapat menerima gaya reaksi yang tegak lurus

dengan tumpuanl. Alat ini mampu melawan gaya-gaya dalam suatu garis aksi yang

spesifik.

Penghubung yang terlihat pada gambar dibawah ini dapat melawan gaya hanya

dalam arah tegak lurus dengan tumpuan. Pada gambar dibawah hanya dapat melawan

beban yang tegak lurus dengan tumpuan. Sedang rol-rol hanya dapat melawan suatu

tegak lurus pada tumpuan.

Gambar 9. Tumpuan Rol dan DBB

2. Engsel

Engsel merupakan tumpuan yang dapat menerima gaya reaksi vertikal dan

gaya reaksi horisontal. Tumpuan yang berpasak mampu melawan gaya yang bekerja

dalam setiap arah dari bidang.

Jadi pada umumnya reaksi pada suatu tumpuan seperti ini mempunyai dua

komponen yang satu dalam arah horisontal dan yang lainnya dalam arah vertikal.

Tidak seperti pada perbandingan tumpuan rol atau penghubung,maka perbandingan

antara komponen-komponen reaksi pada tumpuan yang terpasak tidaklah tetap. Untuk

menentukan kedua komponen ini, dua buah komponen statika harus digunakan.

Gambar 10. Tumpuan Engsel dan DBB

3. Jepit


http://1.bp.blogspot.com/-B0Tyyykv7zE/TufQSh8LtGI/AAAAAAAAAQ0/4uNOuf7Ae8o/s1600/Tumpuan+rol.jpg

http://1.bp.blogspot.com/-u2gDWWGw_fw/TufP0-b3yeI/AAAAAAAAAQs/H2a3Clsm7LE/s1600/Tumpuan+engsel.jpg

KELOMPOK 3

Jepit merupakan tumpuan yang dapat menerima gaya reaksi vertical, gaya

reaksi horizontal dan momen akibat jepitan dua penampang. Tumpuan jepit ini

mampu melawan gaya dalam setiap arah dan juga mampu melawan suaut kopel

atau momen. Secara fisik,tumpuan ini diperoleh dengan membangun sebuah balok

ke dalam suatu dinding batu bata. Mengecornya ke dalam beton atau mengelas ke

dalam bangunan utama. Suatu komponen gaya dan sebuah momen

Gambar 11. Tumpuan Jepit dan DBB

C. Alat – Alat Pengujian Pada Uji Puntir

ALAT UJI PUNTIR

Gambar 12. Alat Uji Puntir

Alat uji puntir sering juga disebut dengan alat uji torsi atau alat uji torque adalah

suatu alat yang dirancang untuk mengukur seberapa besar gaya puntir yang dapat dilakukan

saat kita melakukan pengujian dari suatu alat. Caranya adalah dengan memuntir batang uji

terus-menerus sampai batang uji itu putus atau mencapai jumlah puntiran yang ditentukan.

Putarannya harus searah.


KELOMPOK 3

Alat uji puntir biasa digunakan oleh industri untuk pengukuran dan mendapatkan data

kekuatan puntir suatu aplikasi, sehingga standar yang ingin diketahui dapat diterima dan

diketahui.

Alat uji puntir yang ada di alatuji.com adalah untuk memberikan solusi baik bagi

industri yang membutuhkan untuk kepentingan aplikasi yang ada pada industri. berikut

merupakan perangkat Alat uji puntir :

TQ-STR6 Torsional

Torsion Testing Machine (30Nm) (SM1001)

PNW-1400 Computer Controlled Light Wheel Torsion Fatigue Testing Machine

NJS-02 Digital Display Torsion Testing Machine

TNS-DW Series Micro Computer Controlled Torsion Testing Machine

D. ISTILAH-ISTILAH

Puntir adalah peristiwa yang terjadi pada suatu material yang diberikan torsi

dengan arah yang berlawanan dan memiliki jarak tertentu.

Gaya adalah aksi yang diberikan pada suatu benda.sehingga benda mengalami

perpindahan, kecepatan, dan percepatan.

Gaya dalam adalah gaya reaksi yang terjadi di dalam benda akibat pembebanan

yang diberikan.

Gaya luar adalah gaya yang ada diluar benda sebagai aksi reaksi dari sebuah

benda.

Momen adalah benda yang diberi beban dalam jarak tertentu sehingga benda

tersebut berputar terhadap satu titik.

Torsi adalah benda yang diberi beban dalam jarak tertentu sehingga benda

tersebut berputar terhadap sumbunya.

Tegangan adalah kemampuan suatu luas benda untuk menahan gaya yang

diberikan.

Regangan adalah perbandingan antara perubahan panjang (ΔL) dengan panjang

awalnya (Lo).

Momen inersia adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi pada

porosnya


KELOMPOK 3

Kopel adalah suatu peristiwa yang terjadi pada material akibat gaya yang sejajar ,

berlawanan arah , dan memiliki besar yang sama.

E. Jenis – jenis tegangan

Tegangan Geser dan tegangan normal

Tegangan geser berbeda dengan tegangan tarik maupun tegangan tekan, karena

tegangan geser disebabkan oleh gaya yang bekerja sepanjang atau sejajar dengan luas

penahan gaya, sedangkan tegangan tarik atau tegangan tekan disebabkan oleh gaya yang

tegak lurus terhadap luas bidang gaya.

Tegangan geser terjadi apabila beban terpasang menyebabkan salah satu penampang

benda cenderung mengelincir pada penampang yang bersinggungan.

a. Tegangan Normal

Tegangan normal terjadi akibat adanya reaksi yang diberikan pada benda. Jika gaya

dalam diukur dalam N, sedangkan luas penampang dalam m2, maka satuan tegangan

adalah N/m2 atau dyne/cm2.

Gambar 13. Tegangan Normal

Tegangan Normal akibat beban aksial

Adalah tegangan yang di akibatkan oleh beban akibat beban dengan arah

aksial.beberapa contoh Tegangan normal akibat beban aksial


http://4.bp.blogspot.com/_tiK0Wc0hY_E/TQJrjQNPDyI/AAAAAAAAAVk/5mddA9JSSH4/s1600/2.jpg

KELOMPOK 3

Tegangan TarikTegangan tarik pada umumnya terjadi pada rantai, tali, paku keling, dan

lain-lain. Rantai yang diberi beban W akan mengalami tegangan tarik

yang besarnya tergantung pada beratnya.

Gambar 14. Tegangan Tarik

Tegangan TekanTegangan tekan terjadi bila suatu batang diberi gaya F yang saling

berlawanan dan terletak dalam satu garis gaya. Misalnya, terjadi pada

tiang bangunan yang belum mengalami tekukan, porok sepeda, dan batang

torak. Tegangan tekan dapat ditulis:

Gambar 14. Tegangan Tekan


KELOMPOK 3

Tegangan Normal akibat momen lenturAdalah tegangan yang diakibatkan oleh momen yang ditimbulkan oleh gaya

luar.contohnya:

Tegangan Lentur.

Menurut teori lentur sederhana, distribusi tegangan di dalam

penampang yang mendukung momen lentur dinyatakan dengan

persamaan:

dengan :

fy = tegangan lentur

M = momen pada penampang yang ditinjau.

y = jarak serat ke pusat berat penampang.

I = momen inersia (kelembamam).

persamaan (1) berlaku untuk penampang yang masih elastis dan batas

berlakunya sampai dengan serat terluar mencapai tegangan leleh.

Persamaan (1) tidak berlaku bila sebagaian atau seluruh telah menjadi

plastis.

Selanjutnya akan ditinjau tegangan yang terjadi pada salah satu potongan

balok yang penampangnya persegi empat dan mendukung momen lentur

bertahap, dari nol hingga seluruh seratnya mencapai tegangan leleh,

distribusi tegangan ditunjukan dengan gambar 15.b. Pada kondisi ini

distribusi tegangan masih linier.

C C1 C

h C2

T T2 T

T1


KELOMPOK 3

b

(a) balok segiempat (b) elastis (c) elastis-plastis (d) plastis

Gambar 15. distribusi tegangan akibat lentur.

b. Tegangan Geser

Tegangan geser terjadi jika suatu benda bekerja dengan dua gaya yang berlawanan

arah, tegak lurus sumbu batang, tidak segaris gaya namun pada penampangnya tidak

terjadi momen. Tegangan ini banyak terjadi pada konstruksi. Misalnya: sambungan

keling, gunting, dan sambungan baut.

Gambar 16. Tegangan Geser pada Baut/Paku Keling

Tegangan geser terjadi karena adanya gaya radial F yang bekerja pada

penampang normal dengan jarak yang relatif kecil, maka pelengkungan benda

diabaikan. Untuk hal ini tegangan yang terjadi adalah Apabila pada konstruksi

mempunyai n buah paku keling, maka sesuai dengan persamaan dibawah ini tegangan

gesernya adalah


KELOMPOK 3

Tegangan geser akibat gaya lintang

Adalah tegangan geser yang timbul akibat reaksi gaya dalam terhadap

gaya luar yang diberikan.contohnya

Tegangan Lentur

Gambar 17. Tegangan Lentur

Tegangan geser akibat momen puntir

Tegangan Torsi (Puntir)

Terkadang suatu komponen struktu rmenerima puntiran, kopel punter

atau momen puntiran.Puntiran tersebut menimbulkan tegangan geseran

yang disebut sebagai tegangan geser puntir.

Tegangan punter sering terjadi pada poros roda gigi dan batang-batang

torsi pada mobil, juga saat melakukan pengeboran. Jadi, merupakan

tegangan tangensial.


http://4.bp.blogspot.com/_tiK0Wc0hY_E/TQJrpbzr2iI/AAAAAAAAAV4/Q_cjYmlh1SI/s1600/8.jpg

KELOMPOK 3

Gambar 18. Tegangan Puntir

F. Pengaruh tegangan geser terhadap sifat mekanik material

Sifat Mekanik

Beberapa sifat mekanik yang penting :

1. Kekuatan (Strength)

bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah.

Kekuatan ini tergantung pada jenis pembebannya, yaitu :

Kekuatan tarik akibat beban tarik

Kekuatan geser akibat beban geser

Kekuatan tekan akibat beban tekan

Kekuatan torsi akibat beban torsi

Kekuatan lengkung akibat beban bending

2. Kekerasan (hardness)

Kemampuan bahan untuk tahan terhadap penggoresan, pengikisan (abrasi), indentasi atau

penetrasi. Sifat ini berkaitan dengan sifat tahan aus (wear resistance). Kekerasan juga berkorelasi

dengan kekuatan.

3. Kekenyalan (elastisitas)

Kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan terjadinya perubahan

bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan.


KELOMPOK 3

4. Kekakuan (stiffness)

Kemampuan bahan untuk menerima tegangan / beban tanpa mengakibatkan terjadinya

perubahan bentuk(deformasi/defleksi

5. Plastisitas (plasticity)

Kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi plastis tanpa mengakibatkan

terjadinya kerusakan

6. Ketangguhan (toughness)

Kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energy tanpa mengakibatkan terjadinya

kerusakan.

7. Kelelahan (fatique)

Kecenderungan dari logam untuk patah bila menerima beban yang berulang/dynamic yang

besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan

elastiknya.

8. Creep (merangkak)

Kecenderuangan suatu logam untuk mengalami deformasi plastic yang besarnya merupakan

fungsi waktu.

G. Kurva Tegangan – Regangan

Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang.

Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.


KELOMPOK 3

Gambar 19. Gambaran singkat uji tarik dan datanya

Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan

tersebut dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut “Ultimate Tensile

Strength” disingkat dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik

maksimum.

1. Hukum Hooke (Hooke’s Law)

Untuk hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan

antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang

bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva

pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke sebagai berikut:

rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan

Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan dan strain adalah pertambahan

panjang dibagi panjang awal bahan.

Stress: σ = F/A F: gaya tarikan, A: luas penampang

Strain: ε = ΔL/L ΔL: pertambahan panjang, L: panjang awal



KELOMPOK 3

Hubungan antara stress dan strain dirumuskan:

E = σ / ε

Untuk memudahkan pembahasan, Gbr.1 kita modifikasi sedikit dari hubungan antara

gaya tarikan dan pertambahan panjang menjadi hubungan antara tegangan dan regangan

(stress vs strain). Selanjutnya kita dapatkan Gbr.2, yang merupakan kurva standar ketika

melakukan eksperimen uji tarik. E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di mana

perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε) selalu tetap. E diberi nama “Modulus

Elastisitas” atau “Young Modulus”. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan

stress seperti ini kerap disingkat kurva SS (SS curve).

Gambar 20. Kurva tegangan-regangan

Bentuk bahan yang diuji, untuk logam biasanya dibuat spesimen dengan dimensi seperti

pada Gbr.3 berikut.



KELOMPOK 3

Gbr.3 Dimensi spesimen uji tarik (JIS Z2201).

Gambar 21. Ilustrasi pengukur regangan pada specimen

Perubahan panjang dari spesimen dideteksi lewat pengukur regangan (strain gage)

yang ditempelkan pada spesimen seperti diilustrasikan pada Gbr.21. Bila pengukur

regangan ini mengalami perubahan panjang dan penampang, terjadi perubahan nilai

hambatan listrik yang dibaca oleh detektor dan kemudian dikonversi menjadi perubahan

regangan.

2. Detail profil uji tarik dan sifat mekanik logam

Sekarang akan kita bahas profil data dari tensile test secara lebih detail. Untuk

keperluan kebanyakan analisa teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat

digeneralisasi seperti pada Gbr.22.

Gambar 22. Profil data hasil uji tarik



KELOMPOK 3

Kita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan berpedoman

pada hasil uji tarik seperti pada Gambar 22. Asumsikan bahwa kita melakukan uji tarik

mulai dari titik O sampai D sesuai dengan arah panah dalam gambar.

Batas elastisσE ( elastic limit)

Dalam Gbr.22 dinyatakan dengan titik A. Bila sebuah bahan diberi beban sampai

pada titik A, kemudian bebannya dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke

kondisi semula (tepatnya hampir kembali ke kondisi semula) yaitu regangan “nol” pada

titik O (lihat inset dalam Gbr 22). Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A,

hukum Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat perubahan permanen dari bahan. Terdapat

konvensi batas regangan permamen (permanent strain) sehingga masih disebut

perubahan elastis yaitu kurang dari 0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan

0.005% . Tidak ada standarisasi yang universal mengenai nilai ini. [1]

Batas proporsional σp (proportional limit)

Titik sampai di mana penerapan hukum Hook masih bisa ditolerir. Tidak ada

standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama dengan

batas elastis.

Deformasi plastis (plastic deformation)

Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada Gbr.22 yaitu

bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing.

Tegangan luluh atas σuy (upper yield stress)

Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan

deformasi elastis ke plastis.

Tegangan luluh bawah σly (lower yield stress)

Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi

plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang dimaksud adalah

tegangan ini.


KELOMPOK 3

Regangan luluh εy (yield strain)

Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.

Regangan elastis εe (elastic strain)

Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan

regangan ini akan kembali ke posisi semula.

Regangan plastis εp (plastic strain)

Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan

ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.

Regangan total (total strain)

Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastis, εT = εe+εp. Perhatikan

beban dengan arah OABE. Pada titik B, regangan yang ada adalah regangan total. Ketika

beban dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan besar regangan yang tinggal (OE)

adalah regangan plastis.

Tegangan tarik maksimum TTM (UTS, ultimate tensile strength)

Pada Gbr.22 ditunjukkan dengan titik C (σβ), merupakan besar tegangan maksimum

yang didapatkan dalam uji tarik.

Kekuatan patah (breaking strength)

Pada Gbr.22 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan

yang diuji putus atau patah.

Tegangan luluh pada data tanpa batas jelas antara perubahan elastis dan plastis

Untuk hasil uji tarik yang 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 (Gbr.23).


KELOMPOK 3

Gambar 23. Penentuan tegangan luluh (yield stress) untuk kurva tanpa daerah linier

Perlu untuk diingat bahwa satuan SI untuk tegangan (stress) adalah Pa (Pascal, N/m2)

dan strain adalah besaran tanpa satuan.

3. Istilah lain

Selanjutnya akan kita bahas beberapa istilah lain yang penting seputar interpretasi hasil

uji tarik.

Kelenturan (ductility)

Merupakan sifat mekanik bahan yang menunjukkan derajat deformasi plastis yang

terjadi sebelum suatu bahan putus atau gagal pada uji tarik. Bahan disebut lentur (ductile)

bila regangan plastis yang terjadi sebelum putus lebih dari 5%, bila kurang dari itu suatu

bahan disebut getas (brittle).

Derajat kelentingan (resilience)

Derajat kelentingan didefinisikan sebagai kapasitas suatu bahan menyerap energi

dalam fase perubahan elastis. Sering disebut dengan Modulus Kelentingan (Modulus of

Resilience), dengan satuan strain energy per unit volume (Joule/m3 atau Pa). Dalam

Gbr.19, modulus kelentingan ditunjukkan oleh luas daerah yang diarsir.

Derajat ketangguhan (toughness)


KELOMPOK 3

Kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase plastis sampai bahan tersebut

putus. Sering disebut dengan Modulus Ketangguhan (modulus of toughness). Dalam

Gbr.5, modulus ketangguhan sama dengan luas daerah dibawah kurva OABCD.

Pengerasan regang (strain hardening)

Sifat kebanyakan logam yang ditandai dengan naiknya nilai tegangan berbanding

regangan setelah memasuki fase plastis.

Tegangan sejati , regangan sejati (true stress, true strain)

Dalam beberapa kasus definisi tegangan dan regangan seperti yang telah dibahas di

atas tidak dapat dipakai. Untuk itu dipakai definisi tegangan dan regangan sejati, yaitu

tegangan dan regangan berdasarkan luas penampang bahan secara real time.

H. Hubungan Tegangan – Regangan

Grafik tegangan σ dan regangan ε adalah linear - elastik untuk small deflection.

Artinya, jika gaya F diberikan pada benda sedemikian sehingga terjadi regangan ε, maka

perbandingan antara gaya F dengan perpindahan kecil δL adalah sebanding dengan

perbandingan tegangan σ terhadap regangan ε. Perbandingan nilai σ terhadap regangan ε

adalah suatu konstanta E yang dinamakan modulus elastisitas yang tergantung pada

bahan. Inilah yang dinamakan linear. Modulus ini nilainya berubah terhadap suhu, dan

dalam waktu yang sangat lama berubah juga terhadap waktu. yang dimaksud elastik

adalah, jika gaya F tadi dihilangkan, maka benda yang berdeformasi akan kembali pada

posisi semula. Untuk prinsip-prinsip dasar mekanika, analisis selalu berada dalam daerah

linear - elastik dan harga E yang tetap.

Tegangan merupakan parameter yang lebih berarti dari pada gaya dalam

mempelajari bahan, karena efek gaya terpakai P pada suatu bahan terutama tergantung


KELOMPOK 3

kepada luas penampang dari bagan struktur. Sebagai akibatnya adalah biasa

menggambarkan diagram hubungan antara tegangan dan regangan dalam laporan

pengujian tertentu. Diagram diagram demikian menentukan hubungan antara tegangan

dan regangan, dan untuk berbagai macam kegunaan dianggap tidak tergantung dari

ukuran specimen dan panjang ukurannya.

Untuk kurva-kurva tegangan-regangan ini, biasa pula digunakan skala ordinat

untuk tegangan dan skala absis untuk untuk regangan. Tegangan biasa dihitung

berdasarkan luas asli dari spesimen, meskipun bagaimana disebutkan sebelumnya

penyusutan dan pemuaian dari bahan selalu terjadi setiap saat. Bila tegangan dihitung

dengan membagi gaya terpakai dengan luas bersangkutan yang sesungguhnya dari

specimen pada saat yang sama, maka kita memperoleh apa yang disebut tegangan sejati.

Plot tegangan sejati vs regangan disebut kurva tegangan-regangan sejati. Kurva-kurva

seperti itu jarang digunakan dalam praktek.

Secara eksperimen diterangkan bahwa diagram tegangan-regangan sangat

berbeda untuk bahan-bahan yang berbeda. Untuk bahan yang sama diagram ini berbeda

pula, tergantung pada suhu pengujian yang dilakukan, kecepatan pengujian dan beberapa

variabel lainnya. Tetapi, umumnya ada dua jenis diagram yang dikenal. Yang satu jenis

untuk baja tuang, bahan ulet yang banyak digunakan dalam kontruksi. Jenis yang lainnya

bermacam - macam bahan seperti baja perkakas, beton, tembaga, dan seterusnya

mempunyai kurva jenis ini, meskipun mempunyai harga ekstrim dari regangan dimana

bahan-bahan ini dapat bertahan.

I. CONTOH PERCOBAAN

1. INSTALASI PERCOBAAN


KELOMPOK 3

Gambar 24. Instalasi Percobaan Uji Puntir

2. PROSEDUR PRAKTIKUM

Langkah – langkah yang dilakukan dalam pengujian adalah sebagai berikut :

1. Siapkan alat pengujian beserta digital force display, kunci chuck, dan specimen.

2. Hubungkan digital force display dengan sensor pada alat pengujian.

3. Hubungkan digital force display tersebut dengan saklar arus listrik. Lalu periksa

apakah digital force display sudah terpasang dengan baik.

4. Siapkan spesimen uji dan ukur dimensi spesimen tersebut.

5. Letakan kedua ujung spesimen pada chuck yang ada dialat pengujian dengan

ukuran yang sudah ditentukan. Lalu kunci kedua chuck tersebut.

6. Beri pembebanan sesuai gaya atau sudut yang ditentukan. Lalu lihat hasil pada

digital force display (gaya) dan protactor scale (sudut).

7. Masukan data yang akan diambil pada table pengamatan.

8. Pengolahan data.


KELOMPOK 3

PROSEDUR PERCOBAANDIAGRAM ALIR


Ukur dimensi dari spesimen

Pilih beban momen puntir skala penuh pada mesin uji puntir

Tentukan kecepatan Puntiran dan kecepatan kertas

Letakkan specimen pada mesin uji punter, dan pastikan specimen

terpasang dengan kuat

Beri tanda pada specimen dengan tinta atau tip-ex

Jalankan Mesin Uji Puntir

Perhatikan perubahan yang terjadi pada pena dan kertas perekam data

Saat specimen patah, lepaskan specimen dari mesin uji puntir

Ukur diameter di tempat patahan dan daerah deformasi plastis

KELOMPOK 3

Data dan Hasil Percobaan

material : st-37


KELOMPOK 3

Kekerasan awal : 37.5 HRA

Kekerasan akhir : 46 HRA

panjang spesimen : 66 mm

diameter spesimen : 6.85 mm

kecepatan putar mesin : 16 rpm

jumlah putaran spesimen : 5.6

diameter spesimen di tempat yang patah : 5.3 mm

mesin uji yang digunakan : Tarno Grocki

Kurva dari mesin uji puntir:

0 1 2 3 4 5 6 7 80

5

10

15

20

25

30

35

40

45

39.91796875

Kurva Uji Puntir

Putaran (n)

Mo

men

Pu

nti

r (N

m)

PENGOLAHAN DATA


KELOMPOK 3

Dengan persamaan , maka diperoleh kurva vs MT sebagai

berikut:

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00-505

1015202530354045

vs MT

Mom

en P

untir

(Nm

)

Untuk menentukan batas luluh geser material uji kita dapat melihat kelinearan

kurva. Selain itu kita dapat menentukan batas luluh gesernya dengan cara offset yaitu

0,04 rad/m dari gage length. Dengan persamaan , dimana L adalah panjang

gage length. Maka didapat kurva vs MT sebagai berikut:

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008-505

1015202530354045

' vs MT

'

MT


KELOMPOK 3

Untuk memperoleh kurva tegangan – regangan geser, dilakukan perhitungan

dengan :

τ=Momenpuntir

momen tahanan=MT

J

Dari perhitungan dengan formula di atas, didapatkan kurva tegangan –

regangan geser sebagai berikut:

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003-100

0

100

200

300

400

500

600

700

vs shear stress (N/mm2)

(rad)

shea

r str

ess (

N/m

m2)

Dengan persamaan: dan , diperoleh kurva Tresca yaitu:

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

933.785073055268

Tresca curve ( vs )

Dengan persamaan:

dan , diperoleh kurva von Misces yaitu:


KELOMPOK 3

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

von miscesh

Apabila disatukan, menjadi:

0

0.0002

0.0004

0.0006

0.00080.001

0.0012

0.0014

0.0016-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Tresca + Von Miscesh

Von MisceshTresca


KELOMPOK 3

Menentukan koefisien kekuatan (K) dan koefisien strain hardening (n):

o Pada kurva Tresca:

-8.5 -8 -7.5 -7 -6.5 -66.6

6.8

7

7.2

7.4

7.6

7.8

8

f(x) = 0.224419743734376 x + 8.72112720841313

tresca

ln

ln

Diketahui persamaan tegangan alir: σ t =Ken

ln σ t=ln K+n lne

dengan cara regresi lineardidapat persamaan garis: y = 0.224x + 8.721

jadi: koefisien strain hardening (n) = 0,224

koefisien kekuatan (K) ln K = 8.721

K = 6130 MPa


KELOMPOK 3

o Pada kurva von Misces:

-8.5 -8 -7.5 -7 -6.5 -65

5.2

5.4

5.6

5.8

6

6.2

6.4

f(x) = 0.224419743734374 x + 7.44639311503081

von miscesh

ln

ln

Dengan cara sama didapat:

koefisien strain hardening (n) = 0.224

koefisien kekuatan (K) ln K = 7.446

K = 1713 MPa

ANALISA

Terjadi perbedaan antara hasil percobaan dan hasil perhitungan di hampir

semua perhitungan.

Adanya perbedaan antara θ pada baja dan θ pada kuningan , dikarenakan

perbedaan Modulus Geser antara baja dan kuningan

Pada percobaan kuningan terjadi error yang lebih besar kemungkinan

dikarenakan kesalahan penglihatan ketika mengambil data sudut θ.

Dengan F yang sama ,θ kuningan lebih besar dibanding dengan baja

kemungkinan dikarenakan, σyield baja lebih tinggi dibandingkan dengan

kuningan.

θ pada pengukuran lebih besar dari pada θ perhitungan , kemungkinan

dikarenakan setting nol yang tidak benar.


KELOMPOK 3

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Uji puntir dilakukan untuk menentukan tegangan alir (flow stress) dari material,

menentukan batas luluh geser, dan menentukan modulus elastisitas geser dari material. Flow

stress adalah ketahanan material terhadap perubahan bentuk. Jadi pada kurva , flow stress

dimulai dari batas luluhnya hingga titik fracture-nya.

Pada uji puntir ini digunakan penampang berbentuk lingkaran karena merupakan

geometri paling sederhana untuk perhitungan tegangan. Ketika material diberi beban puntir

didapat diameter dan panjang spesimen yang berubah. Seharusnya pengujian yang kita

lakukan tidak merubah dimensi geometris dari spesimen karena beban yang kita berikan

hanya beban puntir dan tidak ada beban tarik ataupun tekan. Perubahan dimensi ini dapat

diakibatkan karena mesin uji puntir dan spesimen tidak tepat sesumbu. Hal ini terlihat dari

spesimen hasil uji yang bengkok sehingga ada kemungkinan terjadi beban bending ataupun

beban lainnya pada spesimen tersebut.

KESIMPULAN DARI CONTOH PERCOBAAN

1. Dari uji puntir ini, kita memperoleh :

a. Batas luluh geser dari material = 466.89 MPa

b. Koefisien kekuatan (K) = 6130 MPa (Tresca)

1713 MPa (Von Misces)

d. Koefisien strain hardening (n) = 0.224

2. Hasil percobaan jika dibandingkan dengan data literature sesuai bahan uji menunjukkan

nilai yang relative sama.


KELOMPOK 3

DAFTAR PUSTAKA

1. Callister, William ”Materials and Science Engineering”, McGraw-Hill Book Co.

2. Dieter, G.E “Mechanical Metallurgy”, McGraw-Hill Book Co.USA, 1978.

3. http://muchlis88.blogspot.com/2011/03/jenis-jenis-tumpuan-dan-reaksi.html

4. http://iwansugiyarto.blogspot.com/2011/11/puntiran.html

5. http://www.scribd.com/doc/38673396/Bab-3-Puntiran

6. http://www.alatuji.com/detail/155/500/tns-dw-series-micro-computer-controlled-

torsion-testing-machine#.UWqmGixPGcI

7. http://www.alatuji.com/detail/155/499/njs-02-digital-display-torsion-testing-

machine#.UWqmGSxPGcI


http://www.alatuji.com/detail/155/499/njs-02-digital-display-torsion-testing-machine#.UWqmGSxPGcI

http://www.alatuji.com/detail/155/499/njs-02-digital-display-torsion-testing-machine#.UWqmGSxPGcI

http://www.alatuji.com/detail/155/500/tns-dw-series-micro-computer-controlled-torsion-testing-machine#.UWqmGixPGcI

http://www.alatuji.com/detail/155/500/tns-dw-series-micro-computer-controlled-torsion-testing-machine#.UWqmGixPGcI

http://www.scribd.com/doc/38673396/Bab-3-Puntiran

http://iwansugiyarto.blogspot.com/2011/11/puntiran.html

http://muchlis88.blogspot.com/2011/03/jenis-jenis-tumpuan-dan-reaksi.html

Documents

Pengujian Puntir Niko Fix