Upload
nabil-kirom
View
246
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Beberapa peralatan pada automotive dan transmisi serta bagian-bagian pada kereta api dan lain-lain akan mengalami suatu beban kejutan dalam operasinya. Untuk hal ini tersebut maka ketahanan suatu material terhadap beban mendadak, serta faktor-faktor yang mempengaruhi sifat tersebut perlu diketahui dan diperhatikan.Walaupun uji impak tidak merupakan suatu uji yang representative terhadap sikap suatu peralatan terhadap beban yang mendadak, namun test ini berguna untuk melihat efek-efek yang ditimbulkan oleh adanya takikan, bentuk takikan, temperatur, dan faktor-faktor yang lain terhadap bermacam macam material, sehingga dipilih suatu material sesuai dengan keadaan operasi yang akan dialami.
Citation preview
PRODI D3 TEKNIK MESIN FTI ITS TM 090301
TEORI DAN PRAKTIKUM PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK
67
BAB 2C
PRAKTIKUM UJI IMPAK 1. Pendahuluan
Beberapa peralatan pada automotive dan transmisi serta bagian-bagian
pada kereta api dan lain-lain akan mengalami suatu beban kejutan dalam
operasinya. Untuk hal ini tersebut maka ketahanan suatu material terhadap
beban mendadak, serta faktor-faktor yang mempengaruhi sifat tersebut perlu
diketahui dan diperhatikan.
Walaupun uji impak tidak merupakan suatu uji yang representative
terhadap sikap suatu peralatan terhadap beban yang mendadak, namun test ini
berguna untuk melihat efek-efek yang ditimbulkan oleh adanya takikan, bentuk
takikan, temperatur, dan faktor-faktor yang lain terhadap bermacam macam
material, sehingga dipilih suatu material sesuai dengan keadaan operasi yang
akan dialami.
Pada umumnya uji Impak bertujuan untuk menentukan sifat bahan yaitu :
• Ketahanan terhadap beban impak
• Sensitivity dari bahan terhadap adanya notch.
• Analisa patahan (fracture analysis) dari bahan uji.
2. Dasar Teori
Uji impak bisa diartikan sebagal suatu test yang mengukur toughness atau
kekenyalan suatu material; yaitu kemampuan suatu material untuk menyerap
energi sebelum terjadinya ke patahan.
Dalam hal ini energi didapat dari suatu bandul yang mempunyai
ketinggian tertentu dan berayun memukul benda test, berkurangnya energi
potensial dari bandul sebelum dan sesudah memukul benda uji merupakan
energi yang dapat diserap oleh benda uji tesebut.
PRODI D3 TEKNIK MESIN FTI ITS TM 090301
Takik atau notch memegang peranan yang penting terhadap kekuatan
Impak suatu material. Dua buah benda kerja yang mempunyai luas
penampang, penahan beban yang sama bisa mempunyai kekuatan impak
yang selalu jauh berbeda akibat perbedaan bentuk takik yang dimiliki. Adanya
takikan pada benda kerja yang bisa berupa bentuk konfigurasi hasil desain,
pengerjaan yang salah seperti diskontinuitas pada pengelasan, atau korosi
lokal yang bisa bersifat sebagai pemusat tegangan (stress concentration).
Adanya pusat pusat tegangan ini dapat menyebabkan Brittle material yang
menjadi patah pada beban dibawah yield strength.
Facture atau kepatahan pada suatu material bisa digolongkan sebagai
brittle atau ductile fracture. Suatu material yang mengalami kepatahan tanpa
mengalami suatu deformasi plastis dikatakan patah secara brittle, sedang
apabila kepatahan didahului dengan suatu deformasi plastis dikatakan me-
ngalami ductile fracture. Material yang mengalami brittle facture hanya
mampu menahan energi yang kecil saja sebelum mengalami kepatahan.
Ketahanan suatu material menahan energi impak sangat dipengaruhi
juga oleh temperatur. Efek dari temperatur terhadap kekuatan impak berbeda
jenis material.
Sebagai contoh dapat dilihat digambar 5, FCC material dapat menahan
energi impak yang relative tinggi, walaupun pada temperatur rendah. Sedang high
strength material menunjukkan ketahanan. Impak yang rendah pada range
temperatur yang luas.
Material-material seperti polymer, ceramic dan logam BCC mempunyai
suatu range temperatur tertentu yang menunjukkan perubahan kekuatan impak
yang menyolok dengan berubahnya temperatur.
TEORI DAN PRAKTIKUM PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK
68
PRODI D3 TEKNIK MESIN FTI ITS TM 090301
toughbrittle
FCC BCC Metal, Ceramic, Polymer
High Strength Material
Transition Temperature
Temperature
Impa
ct E
nerg
y
Gambar. 1. Hubungan antara temperatur dengan energi impak
Bermacam-macam jenis baja, sebagaimana halnya logam BCC
mempunyai suatu temperatur transisi, dimana disini energi adalah minimum.
Transition temperature ini merupakan suatu temperatur yang penting sekali,
karena disini terjadi perubahan sifat dari logam yang brittle menjadi ductile
dan sebaliknya.
Apabila temperatur operasi dari suatu peralatan berada dibawah tr-
ansition temperatur dari material yang digunakan, maka adanya crack pada
material fracture dan kerusakan pada peralatan, sedang apabila temperatur
operasi terendah masih diatas temperatur transisi dari material, maka brittle
fracture tidak akan merupakan masalah.
Ukuran kristal yang kasar, Stain Hardening dan elemen-elemen tertentu
seperti cenderung untuk menaikkan transition temperatur dari baja, sedang
ukuran kristal kecil, dan element-element tertentu seperti Mn, Ni
memperendah transition temperature. Disamping hal tersebut micro structure
dari baja juga mempengaruhi transition temperatur ini. Temperatur merupakan
micro structure yang paling baik untuk pemakaian pada temperature rendah.
Metoda pengujian Impak yang umum dipakai adalah metoda Charpy.
Batang uji ditujukan pada kedua ujungnya, diletakan horizontal dan arah pu-
kulan searah dengan takikan. Sedangkan pada metoda Izod, batang uji
TEORI DAN PRAKTIKUM PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK
69
PRODI D3 TEKNIK MESIN FTI ITS TM 090301
ditunjang/dijepit pada salah satu ujungnya, diletakan vertikal dan arah pukulan
berlawanan dengan takikan.
Gambar.2. Batang uji pengujian Impak Charpy dan Izod.
Kekuatan Impak suatu bahan didefinisikan sebagai energi yang
digunakan untuk mematahkan batang uji dibagi dengan luas penampang pada
daerah takikan. energi untuk mematahkan batang uji dihitung berdasarkan
berat dan ketinggian ayunan pendulum sebelum dan setelah Impak. Tanpa
memperhatikan kehilangan energi. Energi yang dipakai untuk mematahkan test
piece dapat dihitung sebagai berikut:
Energi awal (Eo) = Wh = W l [ 1 – Cos α] ……1
Energi akhir (El) = Wh1 = W l [ 1 – Cos β] ……2
Energi untuk mematahkan test piece adalah
(E) = W (h - hl) = W l (Cos β - Cos α ) (kgm) ……3
TEORI DAN PRAKTIKUM PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK
70
PRODI D3 TEKNIK MESIN FTI ITS TM 090301
β α
hh 1
x
L
W
T it ik tu m p u
Titik
ber
atpe
ndul
um
Gambar.3. Kebutuhan enerji untuk mematahkan
Dimana:
W = berat dari pendulum (kg)
h = Ketinggian pendulum sebelum diayunkan (m)
hl = Ketinggian pendulum setelah keadaan patah (m)
α = Sudut awal (o)
β = Sudut akhir (o)
l = jarak antara titik berat rat darl pendulum ke sumbu putar 0 (m).
Dan akhirnya kekuatan impak dari logam dapat dihitung dengan rumus:
IS = ( )( )2mm/kgmA
CosCosWI α−β
TEORI DAN PRAKTIKUM PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK
71
PRODI D3 TEKNIK MESIN FTI ITS TM 090301
Dimana :
A = luas penampang test piace pada bagian yang tertakik (mm2).
Kekuatan impak (impact strength) akan tergantung pada komposisi
bahan pada proses pembuatannya. Untuk ini temperatur benda uji pada
percobaan hubungannya dengan kesimpulan uji.
3. Peralatan dan Material
3.1. Peralatan yang dibutuhkan:
Mesin Impak Charpy Tipe HT-8041A
Gambar.4. Alat uji impak
Keterangan:
1 Hammer Knife 5 Clutch 2 Hammer 6 Scale 3 Idle Pointer 7 Pointer 4 Brake Rod 8 Horizontal eye
TEORI DAN PRAKTIKUM PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK
72
PRODI D3 TEKNIK MESIN FTI ITS TM 090301
3.2. Material yang dibutuhkan:
Baja yang telah dilaku panas kondisi setimbang dan laku panas kondisi
tidak setimbang dengan ukuran yang disesuaikan dengan standar
Arah pemukulanSatuan : mm
10
8
10 R 0,25
2
45°
55
Gambar .5. Standar JIS 2202 no.4
• Panjang = 55 mm
• Lebar = 10 mm
• Tebal = 10 mm
• Dalam takikan = 2 mm
• Jari-jari takikan = 0,25 mm
• Sudut takikan = 45 0
4. Prosedur Percobaan
a. Memasang benda uji pada penumpu dengan takikan tepat berada pada
tengah-tengah, bagian bertakik diletakkan disebelah dalam sehingga
bandul akan memukul benda uji pada sisi yang berlawanan dengan sisi
spesimen uji yang bertakik.
b. Bandul dinaikkan setinggi h atau sebesar sudut (140°)
c. Atur posisi jarum penunjuk skala pada posisi nol.
TEORI DAN PRAKTIKUM PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK
73
PRODI D3 TEKNIK MESIN FTI ITS TM 090301
d. Bandul dilepas sehingga memukul spesimen uji, setelah memukul
spesimen uji bandul masih akan berayun setinggih 1 atau sebesar sudut β
kemudian data yang diperoleh dari mesin dicatat kedalam tabel.
e. Mengambil spesimen yang telah diuji untuk diukur dimensinya (l x t)
f. Mengamati penampang patahan spesimen dan menggambarkannya
(dibuat sket) pada kertas untuk diidentifikasi jenis patahannya.
5. Hasil
• Hasil pengujian berupa angka yang menunjukkan EI. Selanjutnya EI dibagi
dengan luasan spesimen yang dipatahkan. Didapat Impact Strength. Is = EI /
A
• Dari hasil pengujian ini bisa dibandingkan impact strength untuk berbagai
jenis material. Juga bisa diketahui patahan spesimen apakah termasuk ulet
atau getas. Patahan ulet jika berserabut dan kusam/suram sedangkan
Patahan getas apabila berbutir dan mengkilat.
Hal penting yang harus diperhatikan adalah mekanisme selama proses
impack berlangsung. Kemudian rangkumlah pertanyaan berikut dalam sebuaah
laporan praktikum.
a) Apakah ada perbedaan terhadap hasil dari masing masing benda uji yang
sejenis. Berikan analisa anda terhadap adanya perbedaan ini.
b) Hitunglah energi untuk mematahkan tes pieces (E) dari hasil rata-rata secara
teoritis berdasarkan rumus yang ada, kemudian bandingkan dengan hasil
percobaan anda berdasarkan praktek.
c) Jelaskan sumber-sumber yang mengakibatkan terjadinya perbedaan
perhituggan secara teoritis dan yang terjai pada percobaan.
d) Gambarkan frakture (sketsa) dari batang uji dan tunjukan mana yang ductile
dan yang brittel.
e) Bagaimana pengaruh laku panas pada benda uji terhadap kekuatan impak
dari suatu beban.
TEORI DAN PRAKTIKUM PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK
74