isi tensile test

Upload: fajri-anthi-ghalau

Post on 15-Oct-2015

45 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

semoga dapat bermanfaat buat teman-teman :)

TRANSCRIPT

BAB IPENDAHULUAN

Dalam kemajuan ilmu pengetahuan pada zaman sekarang ini, kemampuan manusia dalam pengetahuan pengujian bahan sudah berkembang dengan begitu pesatnya, baik pengujian untuk mengetahui kekuatan, keuletan, dan besar beban yang dapat diterima oleh suatu bahan maupun perhitungan perhitungan besarnya gaya apa saja yang diderita oleh bahan tersebut saat digunakan.Untuk mengetahui kekuatan suatu bahan dapat dilakukan dengan cara menguji bahan tersebut, yaitu dengan cara menguji sampel bahannya. Pengujian kekuatan suatu bahan dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, misalnya pengujian tarik (Tensile Test).Bagi seorang ahli mesin, kekuatan tarik suatu bahan sangat penting untuk diketahui sebelum merancang sebuah mesin, karena dengan mengetahui kekuatan tarik suatu bahan, maka factor factor keamanannya lebih terjamin dan hasil rancangan akan lebih aman saat digunakan.Dalam hal ini pengujian tarik dilakukan terhadap bahan ST.60. Dengan dilakukan pengujian tarik ini, maka akan diketahui perbandingan harga harga yang diperoleh dari hasil pengujian dengan harga- harga yang ada pada buku literatur.

BAB IITUJUAN PERCOBAAN

Adapun tujuan dari percobaan tarik adalah sebagai berikut:1. Untuk mengetahui sifat sifat mekanik (Mechanical Properties) dari suatu bahan atau material secara pasti akibat adanya pengaruh beban luar ( External Force).2. Untuk mengetahui kekuatan tarik suatu bahan.3. Untuk mengetahui besarnya regangan ( ) yang terjadi pada suatu material uji akibat beban tarik yang diberikan.4. Untuk mengetahui persentase perpanjangan suatu bahan dan pengurangan luas penampang(kontraksi)5. Untuk mengetahui perbandingan pengecilan diameter dan pertambahan panjang batang (poisotin ratio) bahan.6. Untuk menganalisa kerusakan bahan.

BAB IIITEORI DASAR

3.1 Teori Dasar PercobaanA. Regangan ( )

Regangan adalah perbandingan antara perubahan panjang () dengan panjang mula-mula dari benda uji (Lo).

= =

Dimana : Lu= Panjang sesudah patahLo= Panjang mula-mula

= Regangan

= Pertambahan panjang

Jika batang uji patah tidak berada ditengah-tengah antara kedua titik ukuran dan jarak patahnya kurang dari sepertiga panjangnya terhadap salah satu titik maka penentuan regangannya adalah sebagai berikut :Sebelum batang diuji, panjang Lo dibagi menjadi sepuluh bagian yang sama, dan kemudian kita sebut N = 10, jika n adalah jumlah bagian A B, dimana A adalah titik yang diambil dari bagian patah yang terpendek.Perpanjangan sesudah patah ditentukan dengan rumus sebagai berikut :

1)

NJika N n adalah genap maka : = A B C

n

2)

Jika N - n adalah ganjil maka : = N

AB C C

1 n

B. Modulus Elastisitas (E)Dalam menentukan hubungan antara beban dan regangan, luas penampang batang harus diketahui, dengan demikian tegangan untuk setiap titik dapat ditentukan.

= Dimana : F= Beban (N) = Tegangan (N/mm2) A= Luas penampang (mm2)

Perbandingan antara tegangan dan regangan disebut Modulus elastisitas, dan dapat kita ketahui dari bunyi hukum Hooke, yaitu :Bila pada suatu material uji (Spesimen) diberi beban tarik, maka pertambahan panjang material berbanding lurus dengan beban yang diberikan dan panjang awal serta berbanding terbalik dengan luas penampang dan modulus elastisitas.

Dan dapat dinyatakan dalam bentuk : L = dimana

dimana

atau

Dimana : E = Modullus Elastisitas (N/mm2)

= Tegangan daerah elastis (N/mm2)

= Regangan daerah elastis

Grafik 3.1 Diagram hubungan tegangan dan regangan baja lunak

Keterangan grafik diatas :1. P = Batas proposional (propotional limit), dimana pada daerah ini masih berlaku hukum Hooke (daerah arsiran) yaitu tegangan sebanding dengan regangan yang ditunjukan oleh garis miring dalam arsiran.2. E = Batas alastis, dimana pada daerah ini apabila beban dilepaskan bahan akan kembali kebentuk semula. Bila diberikan beban diatasnya bahan tatap pada deformasinya yang disebut permanent set.3. Y = Yield point (titik mulur), dimana bahan memanjang mulur dengan sendirinya tanpa pertambahan beban. Atau pada titik ini lebih dominan terjadi pertambahan panjang dari pada pertambahan beban. Titik ini merupakan daerah kritis pada bahan percobaan

4. U =Ultmate strength (batas kekuatan Tarik maksimum pada beban), artinya bila beban ditambah tegangan tidak akan naik lagi dan batang akan terus memanjang tegangan terus menurun sehingga batang patah pada titik F.5. F = Batas patahnya bahan (Fractur e). Tetapi sebelum bahan patah atau putus ditandai dengan adanya pengecilan penampang yang dominan dan disebut necking.6. Daerah yang diarsir dikatakan daerah berlakunya hukum Hooke dan daerah E sampai U dikatakan sebagai daerah Plastis, serta daerah U sampai F dikatakan daerah patahnya bahan.

C. Batas proposional dan batas elastisitasBatas proposional adalah batas tegangan tertinggi untuk daerah hubungan proposional antara tegangan dan regangan. Harga ini diperoleh dengan cara mengamati penyimpangan dari bagian lurus kurva tegangan-regangan. Pada batas proposional ini masih berlaku hukum Hooke. Batas elastis adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh bahan tanpa terjadi regangan permanen setelah beban dihilangkan, dengan kata lain apabila beban dilepaskan bahan akan kembali ke keadaan semula.Sebagai catatan bahwa secara praktis batas proposional dan batas elastis dapat dianggap sama, mengingat terlalu susahnya perbedaan kedua titik ini dalam praktek atau praktikum.

D. Yield point (batas lumer)

Jika beban bekerja pada batang uji diteruskan sampai diluar batas elastis, secara tiba-tiba akan terjadi perpanjangan permanen dari suatu benda uji, dimana regangan meningkat sekalipun tiada peningkatan tegangan ( hanya terjadi pada baja lunak).Untuk beberapa logam paduan non ferro dan baja-baja keras, yield point sukar dideteksi limitnya. Oleh karena itu dilakukan dengan metode ofset sebesar 0,2 %.

E. Tegangan tarik maksimumTegangan nominal maksimum yang diterima oleh batang uji sebelum patah disebut kekuatan tarik maksimum. Kekuatan tarik maksimum adalah perbandingan antara beban maksimum yang diderita oleh suatu batang selama pengujian dengan luas penampang mula-mula benda uji.

Tegangan tarik maksimum (

Dimana : = Kekuatan tarik maksimum (N/mm2)Fmax= Beban maksimum(N) Ao= Luas penampang mula-mula (mm2)

Tegangan tarik maksimum yang didapat dari hasil percobaan merupakan penentu jenis dari bahan yang diuji tersebut, yang terlebih dahulu disesuiakan dengan standar yang digunakan. Di bawah ini terdapat contoh-contoh tegangan maksimum berdasarkan jenis bahannya.

St 37max = 362,97 N/mm2

St 42 max = 412,02 N/mm2

St 60 max = 588,6 N/mm2

F. Poison RasioBiasanya pada pecobaan tarik, pertambahan panjang material selalu diikuti oleh pengecilan penampang diameter batang. Perbandingan antara pengecilan diameter dan pertambahan panjang batang dinamakan poison ratio. Dimana : = Poison Rasio

= Pengecilan diameter (mm)

L= Pertambahan panjang(mm) G. Analisa Perpatahan

Perpatahan terjadi dalam beberapa cara tergantung pada temperatur, keadaan tegangan dan laju pembebanan. Secara umum jenis perpatahan dibagi dalam dua kategori yakni :a. Patah liatPatah liat ditandai oleh deformasi plastik yang cukup besar, sebelum dan selama penjalaran retak. Terjadi pada material yang memiliki hardness number rendah dan elongation tinggi. Pada percobaan, sebelum patah terjadi pengecilan penampang yang dominan (necking) dan permukaan patah berserat.b. Patah GetasPatah getas ditandai adanya kecepatan penjalaran retak yang tinggi tanpa terjadi deformasi dan ada kaitan dengan pembelahan pada kristal ionik. Terjadi pada material yang memiliki hardness number tinggi dan elongation rendah. Pada percobaan patah getas ditandai oleh adanya pemisahan tegak lurus terhadap tegangan tariknya.

H. KontraksiUntuk kebanyakan bahan, konstraksi mulai terjadi pada saat pembebanan maksimum pada suatu nilai regangan.

Z Dimana :Z= Kontraksi (%)Ao= Penampang mula-mula = /4(d)Au= Penampang sesudah putus = /4(du)

3.2 Peralatan dan Bahan Yang DigunakanDalam melaksanakan pengujian tarik (Tensile Test) praktikan menggunakan beberapa peralatan untuk mendukung pelaksanaan percobaan yaitu : A. Universal Testing MachineUniversal Testing Machine adalah merupakan alat yang berfungsi menarik material uji sampai putus dengan beban tertentu tergantuna pada material yang digunakan.

1

2

3

4

57

6

98

Gambar 3.1 Universal testing machine Keterangan gambar :1. Rahang penjepit atas2. Monitor kontrol elektronik3. Tiang penyangga4 Tombol pengatur beban5. katup hidrolik6. Katup pengisian oli7. Tuas pemindah tensile dan compress8. Rahang penjepit bawah9 Batas rahang penjepit naik turun

B. Jangka SorongJangka sorong digunakan untuk mengukur panjang dan diameter benda uji.Ketelitian hid7jangka lebih baik dari pada menggunakan mistar biasa.

Gambar 3.2 Jangka sorongC. Mistar Mistar digunakan untuk mengukur bagian benda uji yang panjangnya tidak dapat dijangkau oleh jangka sorong.

Gambar 3.3 Mistar

D. Spidol PermanenSpidol permanen digunakan untuk menandai bagian benda uji setiap devisinya.

Gambar 3.4 Spidol Permanen

E. Meteran

Gambar 3.5 meteranF. Benda Uji

Gambar 3.6 Benda uji

Keterangan gambar :1. d = 12 mm2. D = 15 mm3. h = 165 mm4. m = 6 mm5. n = 4 mm6. r = 6 mm7. lo = 120 mm8. lt = 470 mm

3.3 Langkah-langkah Pengujian1. Persiapkan peralatan yang akan dipergunakan.2. Ukur batang uji dan Lo dibagi menjadi 10 bagian yang sama.3. Masukkan arus listrik dengan memutar switch pada posisi 1 dan aktifkan sistem hidrolik dibelakang mesin Cyber Tronic.4. Lihat dilayar kemudian masukkan password Tekan adjust data Logic. Password 1644 dengan cara memutar dan menekan adjust tombol. Putar keposisi OK dan tekan atombol adjust. Pindahkan handle disebelah kanan alat keposisi compress. Tutup katup Hidrolik dengan memutar searah jarum jam. Hidupkan motor hidrolik dengan menekan F5 pada cyber tronic. Tekan tombol pace rate sampai jarum menunjukkan posisi 7 dan tahan sampai mencapai batas maksimum. Matikan kembali motor hidrolik dengan menekan F5 pada cyber tronic.5. Pasang Spesimen dari atas dan ketatkan handel atas bawah, kemudian Putar kembali handle kesebelah kanan dari posisi compress ke posisi Tensile.6. Isi data dengan bahan uji pada cyber tronic adalah sebagai berikut : untuk mengeset data ke posisi awal (nol) tekan F3 pada cyber tronic. Isi panjang spesimen dengan memutar tombol pada posisi d4. Isi dimeter spesimen pada posisi d5 Isi pace rate dengan 0,6 KN/s.7. Tekan F1 untuk mendapat menu start dan jarum pace rate tetap pada posisi 7.8. Start pengujian dengan menekan F1pada cyber tronic.9. Tunggu sampai spesimen patah.10. Setelah specimen patah, tekan F3 untuk mencetak hasil pada print out dan tekan forward (>>) pada alat cetak untuk mengeluarkan kertas.11. Tekan F5 untuk kembali kemenu awal dan kembalikan system hidrolik dan arus listrik ke posisi 0 di belakang mesin cyber tronic.12. Lepas specimen pada rahang penjepitnya dan ukur untuk mendapatkan data sesuai yang diperlukan.

BAB IVDATA DAN PENGOLAHAN DATA

Materi Praktikum: Tensile TestPembimbing praktikum: Ir. Zuhaimi, MTKelas/Jurusan: D2 / Teknik MesinSemester : IV (empat) Nama Kelompok : 1. Sigit Saputra 2. Suryadi 3. Usmani 4. Musliadi 5. Mislahuddin4.1 Data Hasil Percobaan Setelah melakukan percobaan tarik (Tensile Test) terhadap benda uji baja karbon ST 60 dengan diameter mula-mula (do) = 12 mm dan panjang mula-mula (Lo) = 120 mm dan F max: 75,883 KN : 75883N diperoleh data sebagai berikut :Tabel 4.1 Data pengujian sebelum dan sesudah putus

DevisiLo (mm)Lu (mm)do (mm)du (mm)

11214,201211,20

21214,301211,10

31214,501211,00

41214,601210,90

51220,10129,00

61216,001210,50

71214,801210,90

81214,401211,05

91214,401211,10

101214,401211,10

Gambar 4.1 Kondisi benda uji sebelum ditarik

Gambar 4.2 Kondisi benda uji pada saat Necking

Gambar 4.3 Kondisi benda uji setelah putus

Data yang diperoleh dari pengujian :Group: 4Code: 3424/01/05 00 : 21T : 200 CDays: 0Sample ref.: ?Height: 120,00 mmDiameter: 12,00 mmArea: 113,10 mm2Weight: 0,000 kgDensity: 0,000 kg/dmPace rate:0,600Mpa/sMaximum load: 75,883 kNStress: 663,862 MpaDimana : N = 10 bagian (divisi) n = 7 bagian =ABBagian (Jumlah bagian A-B )N n = 10 7 = 3 bagian (ganjil) Sehingga diperoleh :

A B C C

n (10-7-1)/2 1 Gambar 4.4 Daerah putusnya benda uji (berdasarkan gambar 4.3)

Harga A B = 14,20 + 14,30 + 14,50 + 14,60 + 20,10 + 16,00 + 14,80 = 108.5 mmHarga BC = 1x14,40 =14,40 mmHarga BC= 1+ 1= 2 bagian =2 x 14,40 = 28,8 mA. Pengolahan DataSebagai contohnya adalah sebagai berikut :Dik : F max = 75,883 KN = 75883 NAo = 113,10 mm2Lo= 120 mm1. Menentukan harga tegangan maximum (max)

max = = = 670,93 N/mm2

2. Menghitung regangan total ()

= 26,41 %3. Menghitung persentase regangan hasil percobaan per devisi Dari data hasil pengamatan maka didapat :a. Persentase regangan devisi kesatu

=

=x 100 % = 18,33%Dengan cara yang sama kita dapat menghitung persentase regangan hasil percobaan per devisi pada devisi lainnya (devisi dua hingga devisi sepuluh) dapat dilihat pada tabel 4.24. Menghitung persentase kontraksi hasil percobaan per devisiDari data hasil pengamatan maka didapat :a. Persentase kontraksi pada devisi kesatu

Z = x 100 %

= x 100 %

= x 100 % = 12,93 %Dengan cara yang sama kita dapat menghitung persentase kontraksi hasil percobaan per devisi pada devisi lainnya (devisi dua hingga devisi sepuluh) dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil Persentase Regangan Perdevisi Dan Persentase Kontraksi PerdevisiDevisiLo (mm)Lu (mm)L (mm)do (mm)du (mm)d (mm)

Regangan (%)Kontraksi Z (%)

11214,202,201211,200,8018,3312,93

21214,302,301211,100,9019,1614,49

31214,502,501211,001,0020,3316,02

41214,602,601210,901,1021,6617,54

51220,108,10129,003,0067,5043,78

61216,004,001210,501,5033,3323,48

71214,802,801210,901,1023,3317,54

81214,402,401211,051,0520,0015,25

91214,402,401211,100,9020,0014,49

101214,402,401211,100,9020,0014,49

5. Untuk mengetahui Poison Ratio

Dimana : = Poison ratiod= Pengecilan diameter =do-duL= Pertambahan panjang = lu-lo6. Analisa data terhadap kerusakan bahanSetelah melakukan percobaan di laboratorium Metrologi dan Fluida pada mesin uji tarik. maka dapat dilihat bentuk patahan dan struktur benda uji yang telah patah. Keadaan benda tersebut patahnya campuran (antara ulet dan getas),karena sebelum patah bahan tersebut mengalami pengecilan penampang (necking) sedikit dan permukaan patah tersebut mengkilat dan bahan tersebut mengalami penjalaran retak yang tinggi. Benda uji patah pada devisi ke lima.

Gambar 4.4 Bentuk perpatahan benda uji

7.1 Analisa grafika. Grafik Persentase Regangan () Perdevisi

Grafik 4.1 Hubungan Persentase Regangan per devisi

b. Grafik persentase Kontraksi ( Z ) Perdevisi

Grafik 4.2 persentase Kontraksi Per devisiBAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KesimpulanSetelah selesai melakukan percobaan dan menganalisa data yang diproleh dari hasil percobaan Tensile Test terhadap benda uji dari jenis baja ST.60, maka penulis dapat menyimpulkan bebera hal, yaitu sebagai berikut : Tegangan tarik Maksimum (max) = 670,93 N/mm2

Regangan Total (tot) = 26,41 % Poison Rasio ( ) dari = 0,37 Jika dilihat dari permukaan patahannya benda uji mengalami patah ulet dan getas. Hal ini terlihat dari bentuk patahan yang tidak rata serta pengecilan penampang yang sedikit (Necking) serta permukaan patahan yang mengkilat dan mengalami penjalaran retak yang tinggi.

Dari hasil perhitungan yang diperoleh berdasarkan spesimen uji yang diujikan yaitu jenis baja ST-60, berdasarkan literatur yang ada memiliki tegangan tarik maksimum 588,6 N/mm2. Namun dari hasil pengujian diperoleh tegangan tarik maksimumnya yaitu 663,86 N/mm2 .

Ada beberapa faktor terjadinya perbedaan antara kuat tarik asli material dengan kuat tarik yang dihasilkan pada saat pengujian.Faktor-faktor tersebut adalah sebagai berikut:1. Pada saat proses permesinan menggunakan mesin bubut, terjadi kenaikan suhu pada material yang kemudian didinginkan pada cairan pendingin ( coolant ) pada mesin bubut.2. Benda uji yang digunakan tidak sesuai standar pengujian, dikarenakan pada saat permesinan tidak presisi.3. Tidak akuratnya pegukuran pada saat pengukuran perdevisi sebelum dan sesudah patah.4. Kurang teliti dalam membaca alat ukur.5. Mahasiswa yang mengikuti jalannya pengujian belum memahami dan menguasai sepenuhnya tentang teori dasar dan langkah-langkah percobaan dengan baik.

5.2. Saran-saran 1. Hendaknya mahasiswa yang ingin melakukan pengujian dapat memahami teori dasar dan langkah-langkah praktikum.2. Untuk mengurangi faktor kesalahan, alangkah baiknya universal Testing Machine di pasang alat pertambahan panjang secara digital, sehingga praktikan dapat langsung melihat langsung pertambahan panjang yang terjadi.3. Benda uji dibuat harus benar-benar presisi.4. Agar mendapatkan hasil pengujian yang presisi hendaknya Universal Testing Machine di kalibrasi terlebih dahulu.5. Pada saat pengambilan data sebaiknya dilakukan dengan benar dan teliti.

DAFTAR PUSTAKA

Job Sheet Tensile Test, Semester IV : PEDC Bandung.Tours note. Ilmu Bahan, Semester II : PEDC Bandung.Tours note. Strenght of Material : PEDC Bandung.

6