Laporan Praktikum Pengujian Mekanik pengujian Tarik (Tensile test)

Diposkan oleh Widi Eko Saputro pada 19.53 TUJUAN PRAKTIKUM1. Untuk mengevaluasi kelakuan tarik suatu logam dengan cara memberikan beban tarik pada

logam dengan cara memberi atau menerapkan beban tarik pada logam.

2. Mengetahui cara-cara mendapatkan sifat-sifat mekanik material

TEORI DASARUji tarik adalah uji yang dilakukan pada suatu material dengan cara menerapkan beban tarik pada

material tersebut. Dengan pemberian beban tarik tersebut kita dapat mengevaluasi kelakuan

material, sehingga akan diperoleh sifat-sifat mekanik dari material tersebut, antara lain :

Kekuatan Luluh = yield strength (σy)

Gambar diatas mengunakan metode offset untuk menentukan kekuatan luluh suatau

material.Yield strength digunakan untuk menentukan batas antara deformasi elasatis dengan

deformasi plastis. Yield strength dalam aplikasinya biasa digunakan untuk menentukan beban

maksimal yang diberikan pada material sebelum mengalami deformasi plastis.

Kekuatan Tarik = tensile strength (σu),

(UTS : Ultimate TS) Ultimate tensile strength merupakan beban maksimum yang diberikan

pada sebuah material sebelum mengalami nacking. Pada aplikasinya UTS digunakan dalam

menentukan seberapa besar beban mampu diteriama oleh suatu material.

Keuletan = elongation(ef)

Elongation merupakan perpanjangan dari sebuah material ketika diuji tarik samapai patah. Hal

ini berguna dalam merancang sebuah alat sepeti tali pada jembatan dalam hal seberapa panjang

tali tersebut mengalamai perpanjangan sampai patah ketika diberi beban uniaksial. Elongation

berguna dalam menentukan apakah suatu material itu ulet apa getas, hal tersebut bias dilihat dari

nilai elongationnya. Jika nilai elongationnya besar material tersebut bersifat ulet apabila nilai

elongationnya kecil maka material tersebut dikatakan getas.

Reduksi Penampang = reduction of area(q)

Reduction of area merupakan pengecilan penampang ketika mengalami fracture. Hal ini berguna

dalam menentukan seberapa besar suatu material yang mengalami beban uniaksial akan

mengalami pengecilan luas penampang.

Kekakuan = stiffness, `

(E)elastic modulus = σ/e = tan α Modulus elastisitas merupakan sifat material yang digunakan dalam merancang sebuah alat agar

tidak mengalami deformasi plastis. Aplikasinya dalam merancang sebuah jembatan, harus

mempunyai modulus elastisitas yang kecil, supaya kaku. Dalam penerapannya modulus

elastisitas digunakan berdasarkan keperluannya.

Modulus Resilience = modulus of resilience (Ur)

Kemampuan suatu material menyerap energi ketika deformafi elastis dan kembali ketika beban

dilepaskan disebut resilience. Modulus resilience merupakan luas daerah di bawah kurva stress-

strain yang mash mengalami deformasi elastis. Modulus resilience berguna untuk mengetahui

seberapa besar energi yang diberikan agar tetap mengalami deformasi elastis.

Ketangguhan = toughness (Ut)

Dalam hal Perencanaan toughness dipakai untuk menentukan seberapa besar suatu material

menyerap energi sampai dia patah. Dalam aplikasinya toughness dipakai untuk merusak material

agar bias mengetahui energi maksimal sampai patah.

Alat yang digunakan untuk melakukan uji tarik adalah Tensile Testing Machine . Prinsip

pengujian tarik adalah spesimen ditarik dengan laju pembebanan yang lambat, hingga spesimen

itu putus. Mesin uji tarik akan mencatat besarnya beban tarik yang diberikan terhadap spesimen

setiap saat beserta besarnya perpanjangan (elongation) yang terjadi pada spesimen setelah

dilakukan uji tarik. Alat pencatat beban beban tarik adalah load cell. Sedangkan alat pencatat

perpanjangan yang terjadi pada spesimen adalah ekstensometer.

Grafik yang dihasilkan dari mesin uji tarik adalah grafik antara gaya atau beban tarik terhadap

perpanjangan yang terjadi. Grafik tersebut harus dikonversikan menjadi grafik tegangan teknis

terhadap regangan teknis, tujuannya untu meminimalisasi pengaruh faktor geometris. Tegangan

dan regangan teknis dirumuskan sebagai berikut :

Bentuk grafik gaya atau beban tarik terhadap perubahan panjang dan grafik tegangan teknis,

terhadap regangan teknis adalah sebagai berikut :

Dari diagram tegangan teknis, terhadap regangan teknis akan diperoleh data sebagai berikut:

1. σp atau batas proporsional adalah tegangan maksimum dimana perbandingan antara tegangan

dan regangannya masih proporsional.

2. σy atau batas luluh adalah beban maksimum yang masih dapat ditahan oleh spesimen tanpa

menyebabkan deformasi plastis.

3. σu atau batas ultimate, adalah beban maksimum yang dapat ditahan oleh spesimen tanpa

menyebabkan deformasi plastis yang tak homogen. Beban ini disebut juga sebagai kekuatan tarik

material

4. σf atau beban yang menyebabkan spesimen itu patah.

e atau perpanjangan

5. Reduction of area

6. E ( Modulus Elastisitas ) adalah ukuran kekakuan suatu bahan

Grafik tegangan dan regangan teknis tersbut perlu dikonversi lagi terhadap grafik tegangan-

regangan sebenarnya. Bentuk grafiknya adalah sbb:

K = konstanta penguatann = koefisien strain hardening  

 

Hubungan yang berlaku antara σtr dengan σ dan antara ε dengan e adalah :

σtr = σ ( e+1 )

ε = ln ( e +1 )

Pada saat terjadinya necking atau pengecilan penampang setempat, berlaku hubungan :

ε = n

Fenomena metalurgi yang terjadi bila suatu logam ditarik:

1. Ada penyertaan elastis

2. Ada penyertaan plastis

3. Terjadi Necking di titik Ultimate

4. Ada “ Luders Band “

5. σy berubah ke arah yang lebih tinggi jika logam yang mengalami Starin Hardening ditarik

kembali.

6. Terjadinya Kurva Hystersis

Luas grafik menandakan besarnya energi yang diserap dari logam.

7. Terjadi fenomena grafik Mulur ( efek Cottrel )

Kekuatan tarik suatu material dapat diperoleh dengan pembebanan maksimum sebelum material

itu mengalami deformasi plastis yang tidak seragam. Tegangan maksimum (σu) disebut sebagai

kekuatan tarik material, yang kemudian dapat dikatakan sebagai ukuran kekuatan suatu logam.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengujian tarik dalah sebagai berikut :

Temperatur

Semakin tinggi temperatur, maka ketangguhan dan keuletan material akan meningkat.

Sebaliknya, modulus elastisitas, tegangan luluh, Ultimate Tensile Strength, dan nilai koefisien

pengerasan regangan (n) akan menurun.

Tekanan hidrostatis

Tekanan hidrostatis meningkatkan regangan saat spesimen patah, dan meningkatkan keuletan

suatu material.

Efek radiasi

Efek radiasi meningkatkan tegangan luluh dan kekuatan tarik serta kekerasan dari suatu material.

Namun efek radiasi ini menurunkan keuletan dan ketangguhan suatu material.

Sifat-sifat mekanik yang diperoleh dari pengujian tarik adalah sebagai berikut :

Ketangguhan (toughness), yaitu energi yang diserap oleh material hingga material tersebut

patah. Dalam percobaan ini, ketangguhan merupakan daerah di bawah kurva tegangan

sebenarnya terhadap regangan sebenarnya. Ketangguhan juga dapat diartikan sebagai energi per

unit volume.

Modulus Elastisitas (E) adalah ukuran kekakuan (rigidity) suatu bahan. Semakin besar modulus

elastisitas suatu material maka kekakuan suatu material akan semakin tinggi, akibatnya

kemampuan material untuk dibentuk akan semakin rendah, dan sebaliknya.

Keuletan (Ductility) adalah kemampuan suatu material untuk menahan deformasi plastis

BAB IILANDASAN TEORI

2.1  TEORI DASAR2.1.1 PENGERTIAN UJI TARIK

Uji tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan. Dengan menarik suatu bahan untuk mengetahui 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).

Uji tarik dilakuan dengan cara penarikan batang uji dengan gaya tarik secara terus – menerus, sehingga bahan (perpajangannya) terus –menerus meningkat dan teratur sampau putus, dengan tujuan menetukan nilai tarik.untuk mengetaui kekuatan tarik suatu bahan dalam pembebanan tarik, garis gaya harus berhimpit dengan garis sumbu bahan sehingga pepbenana terjadi beban

arik lurus. Tetapi jiga gaya tarik sudut berhimpit maka yang terjadi adalah gaya lentur. Beban uji yang telah dinormalisasikan ukurannya dipasang pada mesin tarik, kemudian

diberi beban (gaya tarik) secara perlahan-lahan dari Nol hingga maksimum. Setiap kali dibuat Catatan mengenai perubahan (pertambahan) panjang dan gaya yang diberikan. Hasil catatan tersebut digambarkan dalam sebuah diagram Tegangan-Regangan, yang dirumuskan : Tegangan sama dengan besarnya Beban dibagi dengan Luas penampang. Dan Regangan sama dengan Pertambahan panjang dibagi dengan Panjang mula-mula

http://www.engineerfocus.com/wp-content/uploads/2010/01/Mengenalujitarik.pdf

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakukan panas, deformasi plastis yang pernah dialami, laju regangan, temperatur, dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva tegangan-regangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen perpanjangan, dan pengurangan luas. Parameter pertama adalah parameter kekuatan, sedangkan yang kedua menyatakan keuletan bahan.

http://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/sifat-material1.doc

2.1.2        PERILAKU ELASTIS DAN PERILAKU PLASTIKDeformasi elastis adalah deformasi atau perubahan bentuk material yang apabila gaya

penyebab deformasi itu dihilangkan maka deformasi kembali ke bentuk semula. contoh pada uji tarik suatu material. akibat gaya yang di berikan kepada specimen maka material terdeformasi, berubah bentuk. kalo uji tarik maka specimen material bertambah panjang yaitu terdapat delta L. apabila gaya tarik dihilangkan maka material kembali ke bentuk semuala, ke ukuran semula. delta L hilang.

deformasi plastik maka ketika gaya dihilangkan material tidak kembali nke ukuran, tidak ke bentuk semula. delta L tidak hilang.Biasanya daerah elastik itu dibatasi oleh garis proporsioanal antara tegangan dan regangan, ujung dari titik proporsioanl ini disebut sebagai yield point..setelah keluar dari daerah ini, disebut sebagai daerah plastic yg tidak akan kembali kebentuk semula. Alasannya karena sudah terjadi perubahan, sedangkan di daerah elastic tidak terjadi perubahan secara drastis, hal ini disebabkan ketika masih di daerah elastic, logam dapat menahan beban yg diberikan yg disebabkan oleh bertemunya dengan batas butir dengan dislokasi.. sehingga menghambat pergerakkan dari dislokasi.. sedangkan ketika sudah memasuki daerah plastik, dislokasi sudah memotong batas butir.

Pada grafik tersebut terjadi batas proporsional dan batas plastis. Batas proporsional `adalah batas dari suatu bahan dimana terjadi penambahan panjang. Batas plastis adalah batas dari suatu benda dimana terjadi penambahan panjang dan benda tidak akan kembali seperti bentuk dan ukurannya semula.

Dalam uji tarik akan terjadi beberapa tegangan yaitu : 1. Tegangan proporsional, dimana gaya berbanding lurus dengan petambahan panjang dan

berbanding lurus dengan regangan. 2. Tegangan alur yaitu tegangan yang didapat pada benda saat terjadinya deformasi plastis yang

tidak menunjukkan penurunan beban pada perpanjangan plastis dalam persentase tertentu dan panjang ukur mula – mula dibagi dengan luas penampang mula – mula. Tegangan alur terjadi pada atas (alur atas) dan bawah (alur bawah)

http://www.scribd.com/doc/34034624/UJI-TARIK

2.1.3     TEGANGAN RATA-RATA DAN REGANGAN RATA-RATA1.    Tegangan

Tegangan didefenisikan sebagai gaya tiap satuan luas. Terdapat dua jenis gaya luar yang dapat bekerja pada benda yaitu gaya permukaan dan gaya badan. Gaya yang terbagi pada

permukaan benda seperti misalnya tekanan hidrastatik atau tekanan leh benda yang satu pada benad yang lainnya, disebut gaya permukaan (surface forces). Gaya yang terbagi pada volume benda seprti misalnya gaya gravitasi, gaya magnetic atau gaya inersia (untuk benda yang bergerak), disebut gaya badan (body forces). Kedua jenis gaya badan yang paling umum dijumpai dalam praktek rekayasa ialah gaya sentrifugal sebagai akibat gaya rotasi berkecepatan tinggi dan gaya sebgai akibat perbedaan temeperatur pada benda (tegangan termal).

Pada umumnya gaya tidak akan terbagi merata pada sembarang penampang melitang benda yang digambarkan pada gambar a guna memperoleh tegangan di suatu titik O dalam bidang misalnya mm, bagian 1 benda dihilangkan dan digantikan oleh sistem gaya luar pada mm, yang akan menahan tiap-tiap titik di bagian 2 benda dalam posisi yang sama seperti sebelum bagian 1 dihilangkan. Ini adalah situasi di gambar b setelah itu ambil bidang seluas ∆A yang mengelilingi titik O dan melihat bahwa gaya ∆P bekerja pada luas ini. Apabila luas ∆A dengan terus menerus diperkecil menjadi nol, harga batas perbandingan ∆P/∆A ialah tegangan di titik O pada bidang mm benda 2.

Arah tegangan sesuai arah gaya resultan P dan umum dengan kemiringan terhadap ∆A tegangan yang sama di titik O di bidang mm akan diperoleh, seandainya potongan bebas dikonstruksi dengan menghilangkan bagian 2 benda padat. Tetapi tegangan akan berlainan di sembarang bidang lainnya yang melalui titik O, seperti misalnya titik nn.

Sulit untuk menggunakan tegangan yang membuat sudut terhadap luas di mana tegangan itu bekerja. Tegangan total dapat diuraikan (resolved) dalam dua komponen, yaitu tegangan normal σ yang tegak lurus pada ∆A dan tegangan geser (shearing atau shear stress) τ yang terletak pada bidang mm. untuk melukiskan titik ini, perhatikan gambar. Gaya P membuat sudut θ dengan garis normal z terhadap bidang luas A juga bidang melaui garis normal dan gaya P saling berpotongan dengan bidang A sepanjang garis putus-putus yang membuat sudut ɸ dengan sumbu y. tegangan normal diberikan oleh

Tegangan geser dalam bidang bekerja sepanjang garis OC dan besarnya ialah :

Tegangan geser ini selanjutnya dapat diuraikan dalam komponen yang sejajar dengan arah x dan y yang terletak dalam bidang tersebut.

Karena itu suatu bidang pada umunya dapat memiliki satu tegangan normal dan dua tegangan geser yang bekerja pada bidang itu.

2.      ReganganRegangan linier rata-rata didefinisikan sebagai perbandingan perubahan panjang awal

dengan dimensi yang sama.Sejalan dengan itu tegangan di sebuah titik, regangan di suah titik ialah perbandingan

deformasi terhadap panjang ukur (gage length), jika panjang ukur mendekati nol. Sering lebih bermanfaat untuk mendefinisikan regangan sebagai perubahan ukuran linier dibagi dengan harga ukuran seketika itu juga (instantaneous value).

Persamaan diatas mendefinisikan regangan alamiah (natural strain) atau regangan sesugguhnya. Regangan sesungguhnya digunakan dalam hal kekenyalan dan pembentukan

logam. Deformasi elastis sebuah benda tidak hanya akan mengakibatkan perubahan panjang sebuah elemen linier dalam benda itu, melainkan dapat pula mengakibatkan perubahan sudut antara dua buah garis sembarang. Perubahan sudut dalam sudut siku dikenal sebagai regangan geser. Gambar diatas melukiskan reganagn yang dihasilkan oleh regangan murni pada muka sebuah kubus. Sudut di A yang besar awalnya sam dengan 900, diperkecil oleh penerapan tegangan geser sebesar θ. Regangan geser γ sama dengan perpindahan (displacement) a dibagi dengan jarak antara bidang h. Perbandingan a/h adalah tangent sudut yang dilalui oleh elemen dalam rotasinya. Untuk sudut kecil, tangent sudut sama dengan sudut dalam radial. Karena itu reganagan geser sering dinyatakan sebagai sudut rotasi.

Gambar. 7 Regangan Putus Geser

http://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/sifat-material1.doc

3.    Deformasi Tarik Logam UletData dasar tentang sifat mekanis logam ulet (ductile metal) diperoleh dari percobaan uji

tarik, di mana sebuah benda uji dengan desain tertentu mengalami beban aksial yang semakin besar sampai benda uji patah. Data yang diperoleh dari uji tarik pada umumnya digambarkan sebagai diagram tegangan-regangan

Gambar. 8 Garis lengkung tegangan-regangan tarik tepikalGambar diatas memperlihatkan sebuah garis lengkung tegangan-regangan untuk logam

seperti almunium atau tembaga. Bagian awal linier lengkung OA merupakan elastis dimana hokum hooke ditaati. Titik A adalah batas elastis yang didefinisikan sebagai tegangan yang terbesar yang dapat ditahan oleh logam tanpa mengalami regangan permanen apabila beban ditiadakan. Penetuan bats elastis cukup rumit, bukan percobaan rutin dan tergantung dari kepekaan instrument pengukur regangan. Itulah sebabnya batas elatis itu sering disebut batas proporsional (batas utama), yaitu titik A’. batas proporsional ialah tegangan di mana garis lengkung tegangan-regangan menyimpan dari kelinierannya. Kemiringan garis lengkung tegangan-regangan diaderah ini ialah modulus elastis.

Untuk keprluan rekayasa, batas perilaku elastis yang berguna adalah kekuatan luluh (yield strength) yaitu titik B kekuatan luluh didefinisikan sebagai tegangan yang akan menghasilkan deformasi permanen dalam jumlah kecil yang pada umumnya sama dengan regangan sebesar 0,002. Dalam gambar diatas regangan permanen ini, atau offset, ialah OC. Deformasi plastis mulai kalau batas elastis dilampaui. Kalau deformasi plastis benda uji bertambah besar, logam menjadi lebih kuat (pengerasan-regangan; strein hardening), sehingga diperlukan untuk memanjangkan benda uji bertambah besar pada peregangan selanjutnya. Akhirnya beban mencapai suatu harga makssimum. Beban maksimum yang dibagai oleh luas asli benda uji ialah kekuatan tarik maksimum. Untuk logam yang ulet, garis tengah benda uji mulai mengecil dengan cepat melampaui beban maksimum, sehingga beban yang diperlukan untuk meneruskan deformasi terus turun sampai batas uji patah. Karena tegangan rata-rata didasarkan luas asli beban uji. Maka tegangan rata-rata pun turun dari beban maksimum sampai patah.

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/15945/1/sti-jan2006-%20%289%29.pdf

2.1.4 METODE OFFSETBaja berkekuatan tinggi dan besi tuang yang getas pada umumnya tidak memperlihatkan

batas luluh yang jelas.Untuk menentukan kekuatan luluh material seperti ini maka digunakan suatu metode yang dikenal dengan metode offset. Dengan metode ini kekuatan luluh ditentukan sebagai tegangan di mana bahan memperlihatkan batas penyimpangan atau deviasi tertentu dari keadaan proporsionalitas tegangan dan regangan. Pada gambar 4 di bawah ini garis offset OX ditarik paralel dengan OP, sehingga perpotongan antara garis XW dan kurva tegangan regangan memberikan titik Y sebagai kekuatan luluh.Umumnya garis offset OX diambil 0,1% ± 0,2% dari regangan total dimulai dari titik O.Gambar 6. Metode offset untuk menentukan yield point pada kurva tegangan-regangan dari

spesimen terbuat dari bahan getas .

Titik luluh (yield point) juga dapat dikatakan sebagai suatu tingkat tegangan yang: Tidak boleh dilewati dalam penggunaan struktural (in service) Harus dilewati dalam proses manufaktur logam atau pengubahan bentuk logam

(formingprocess). http://www.scribd.com/doc/41401826/4-Laporan-Awal-Tensile-Brian

2.1.5 PERILAKU ULET GETASPerilaku umum bahan yang dibebani dapat diklasifikasikan sebagai ulet atau getas,

tergantung apakah bahan itu memperlihatkan kemampuan untuk mengalami deformasi plastic atau tidak. Bahan yang getas adanya deformasi akan patah hamper pad batas elastis sedang logam getas seperti misalnya besi cor putih, memperlihatkan plastic dalam jumlah kecil sebelum patah. keuletan yang memadai merupakan suatu pertimbangan rekayasa yang penting, sebab keuletan memebrikan kesempatan kepada bahan untuk distribusi ulang tegangan setempat. Bilamana tegangan setempat. Bilamana tegangan di sekitar takik dan pada konsentrasi tegangan lain kebetulan tidak perlu diperhatikan,

Ada kemungkinan membuat desain untuk situasi atas dasar tegangan rata-rata. Tetapi dengan bahan yang getas, tegangan yang dialokasikan terus menerus bertambah besar, apabila tidak terjadi luluh local (local yielding). Akhirnya terbentuklah retak pada satu atau lebih kensentrasi tegangan yang menjalar dengan cepat. Bahkan apabila tidak terdapat konsentrasi tegangan dalam logam getas perpatahan akan tetap terjadi dengan tiba-tiba, sebab tegangan luluh praktis identik dengan kekuatan tarik.Penting untuk dicatat, bahwa kegetasan bukan merupakan sifat mutlak logam seperti misalnya Tungsten yang getas pada temperatur kamar dan ulet temperature tinggi.

Gambar. 8 Garis Lengkung Teg-Reg bahan yang getas sempurna (perilaku ideal), Garis lengkung teg-reg untuk logam getas dengan sedikit

http://www.google.co.id/search?hl=id&client=firefox-a&rls=org.mozilla%3Aen-US%3Aofficial&q=perilaku+elastis+dan+plastik&aq=o&aqi=&aql=&oq

2.1.6        MULUR

Gambar 9. mulur

Creep (mulur) adalah deformasi (perubahan bentuk) permanen material fungsi terhadap waktu jika material tsb diberikan beban (tegangan) konstan pada temperatur tinggi (> 0.4*Temperatur Lelehan (K) mekanisme Creep diawali dengan adanya sliding (pergeseran) diantara butir-butir logam dan terjadi permanent deformasi (pengecilan penampang) selanjutnya patah Untuk diagram rate pada creep (maaf gambarnya tidak bisa saya lampirkan) biasanya bentuk kurva mulur ideal. Kemiringan pada kurva (de/dt ) tersebut dinyatakan sebagai laju mulur (creep rate). Mula-mula benda uji mengalami perpanjangan yang sangat cepat (primary), e0, kemudian laju mulur akan turun terhadap waktu hingga mencapai keadaan hampir seimbang (secondary), dimana laju mulurnya mengalami perubahan yang kecil terhadap waktu. Pada tahap akhir (tertiary), laju mulur bertambah besar secara cepat hingga terjadi patah.. Mekanisme yang terjadi pada tapan creep adalah sbb: Komponen pertama kurva mulur adalah kurva transien, dimana laju mulurnya turun terhadap waktu. Tahap ini disebut mulur primer dimana hambatan mulur bahan bertambah besar akibat pemulihan (recovery) dari deformasi yang terjadi. Komponen yang kedua adalah mulur viskos dengan laju mulur tetap. Tahap mulur yang kedua ini disebut mulur sekunder, adalah proses dengan laju mulur hampir tetap. Hal ini disebabkan oleh terjadinya keseimbangan antara kecepatan proses pengerasan regang dan proses pemulihan (recovery). Oleh karena itu mulur sekunder biasanya dinyatakan sebagai mulur keadaan seimbang (steady state). Nilai rata-rata laju mulur selama terjadi mulur sekunder dinamakan laju mulur minimum. Tahap mulur ketiga atau mulur tersier terutama terjadi pada uji beban tetap pada temperatur dan tegangan-regangan yang tinggi. Mulur tersier terjadi apabila terdapat pengurangan efektif pada luas penampang lintang yang disebabkan oleh penyempitan setempat atau pembentukan rongga internal. Mulur tahap ketiga sering dikaitkan dengan perubahan metalurgi tertentu, seperti pengkasaran partikel endapan, rekristalisasi, atau perubahan difusi dalam fasa yang ada.

http://www.migas-indonesia.com/files/article/(Mech)Blade_Turbine_Gas.doc

2.1.7    NECKINGGambar. 9 necking

Mekanisme Necking (pengecilan setempat) biasanya mulai terjadi pada beban maksimum dari suatu deformasi tarik logam yang ulet, dimana kenaikan tegangan yang disebabkan oleh penurunan penampang lintang benda uji lebih besar dibandingkan pertambahan kemampuan logan menahan beban akibat pengerasan regangan.

Penyempitan mulai pada titik ketidakstabilan plastis, dimana kenaikan kekuatan yang disebabkan oleh pengerasan regangan akan berkurang, untuk mengkompensasi penurunan permukaan penampang lintang (pada gambar a). Ini terjadi pada beban maksimum atau pada regangan sebenarnya. Pembentukan penyempitan menimbulkan keadaan tegangan tiga sumbu pada daerah yang bersangkutan. Komponen tarik hidropstatik terjadi disekitar sumbu benda uji pada pusat daerah penympitan. Ada beberapa rongga-rongga kecil ternentuk pada daerah tersebut

(gambar b), dan jika peregangan berlangsung terus, rongga tersebut bertambah besar dan menjadi satu dengan retakan pusat (pada gambar c). Retakan ini berkembang pada arah tegak lurus sumbu benda uji, hingga mencapai permukaan benda uji tersebut. Kemudian merambat disekitar bidang-bidang geser lokal, kira-kira berarah 450 terhadap sumbu “kerucut” patah yang terbentuk (gambar d)

Gambar. 10 necking

http://file.upi.edu/Direktori/E%20-%20FPTK/JUR.%20PEND.%20TEKNIK%20MESIN/195603311986031%20-%20WARDAYA/Diktat%20P.Bahan.pdf )

2.1.8 KURVA TEGANGAN REGANGAN REKAYASA ( TEKNIK )Gambar. 11 kurva tegangan-regangan rekayasa ( teknik )

Kita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan berpedoman pada hasil uji tarik seperti pada Gambar . Asumsikan bahwa kita melakukan uji tarik mulai dari titik O sampai D sesuai dengan arah panah dalam gambar.

         Batas elastic σE (elastic limit), Pada Gambar diatas 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 Gambar ). Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi berlaku.

         Batas proporsional σp (proportional limit). Titik di mana penerapan hukum Hooke masih bisa ditolerir. Tidak ada standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama dengan batas elastis.

         Deformasi plastis (plastic deformation). Perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada Gambar 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 mekanis pada titik ini.

         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 elastic (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 (UTS, Ultimate Tensile Strength). Pada Gambar  ditunjukkan dengan titik C (σβ), merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.

         Kekuatan patah (breaking strength). Pada Gambar  ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.

http://www.alatuji.com/article/detail/2/what-is-tensille-test-uji-tarik-

2.1.9 KURVA TEGANGAN-REGANGAN SEJATI (TRUE STRESS-TRUE STRAIN CURVE)

Definisi tegangan dan regangan sejati, yaitu tegangan dan regangan berdasarkan luas penampang bahan secara real time. Detail definisi tegangan dan regangan sejati ini dapat dilihat pada gambar.

2.1.10    FATIGUE

1.      Pengetian fatigueFatigue (kelelahan) adalah kerusakan material yang diakibatkan oleh adanya tegangan

yang berfluktuasi (siklik) yang besarnya lebih kecil dari tegangan tarik (tensile) maupun tegangan luluh (yield) material yang diberikan beban konstan.Dilihat mekanisme perpatahannya, mekanisme fatigue umumnya dimulai (di-inisiasi) dari permukaan material (surface) yang lemah atau adanya konsentrasi tegangan di permukaan (seperti goresan, notch, lubang-pits dll) yang selanjutnya merambat ke bagian tengah dan akhirnya patah secara tiba-tiba (catastrophic) tanpa atau sedikit sekali adanya deformasi plastis. Indikasi permukaan patahannya adanya beach-mark (garis pantai) secara makro atau adanya striations secara mikro (dengan SEM).

Fatigue sendiri dibagi menjadi LCF & HCF. Perbedaan kedua istilah tersebut dalam hubungannya dengan aplikasi di turbin gas adalah : Low cycle fatigue: high loads, plastic and elastic deformation (N<105 ), terjadinya akibat shock temperature pada saat turbin di "On-Off" atau "start-stop". Sedangkan High cycle fatigue: low loads, elastic deformation (N >105 ), terjadi akibat adanya variasi tekanan gas yang disebabkan oleh proses pembakaran (combustion). Pada beberapa aplikasi material temperatur tinggi misalnya untuk pembangkit tenaga (turbin) uap maupun gas, pengilangan minyak, peralatan pada industry kimia (seperti bejana tekan, reaktor-reaktor, boiler, cracking unit, juga pada penukar panas (heat exchanger), gejala Fatigue dan Creep bisa terjadi bersamaan yang istilahnya menjadi "fatigue-creep". Dalam kondisi seperti ini, umur (life) komponen ditentukan ditentukan oleh inisiasi dan pertumbuhan creep atau retakan fatigue. Pada fluktuasi beban yang tinggi dan atau temperatur yang relatif rendah, pertumbuhan crack (retakan) tidak tergantung pada waktu dan temperatur (seperti proses oksidasi dan relaksasi). Mekanisme tersebut didominasi oleh fatigue dan prosesnya sama seperti fatigue pada temperatur ruang. Sedang pada f luktuasi beban rendah dan atau temperatur relatif tinggi maka perambatan retak didominasi oleh creep. Jika dua kondisi ekstrem terjadi, fluktuasi beban tinggi dan temperatur relatif tinggi, maka kriteria untuk prosedur assesment kerusakan akibat creep-fatique adalah dengan menggunakan "Total Damage Comulative" yaitu penjumlahan damage akibat fatigue dan damage akibat creep (Df + Dc)

http://tech.groups.yahoo.com/group/Migas_Indonesia/message/14932

2.      Rumus dan Faktor penyebab terjadinya fatigueDimana stres yang cukup tinggi untuk deformasi plastis terjadi, rekening dalam hal

kurang bermanfaat stres dan ketegangan dalam material menawarkan deskripsi sederhana. Rendah-siklus kelelahan biasanya ditandai oleh-Manson hubungan Coffin (diterbitkan secara mandiri oleh LF Coffin pada 1954 dan SS Manson 1953):

dimana:      p Δε / 2 adalah amplitudo regangan plastik;      ε f 'adalah konstanta empiris yang dikenal sebagai koefisien kelelahan daktilitas, strain

kegagalan pembalikan tunggal;      2 N adalah jumlah pembalikan terhadap kegagalan (N siklus);      c adalah konstanta empiris yang dikenal sebagai eksponen daktilitas kelelahan, biasanya

mulai dari -0,5 ke -0,7 untuk logam dalam waktu kelelahan independen. Factor penyebab terjadinya fatique

1. Penyelesaian permukaanRetak fatik kerap kali berawal dari permukaan komponen bekas permesinan atau ketidakpastian lain harus dihilangkan dan usaha ini berpengaruh sekali terhadap fatik. Perlakuan permukaan akan meningkatkan umur fatik.

2. Frekuensi siklus tegangan Pengaruh terhadap umur fatik hamper tidak ada walaupun penurunan frekwensi biasanya

menurunkan umur fatik.3. Temperatur Kekuatan fatik yang paling tinggi pada temperature rendah dan berkurang secara bertahap.4. Tegangan rata-rata Kondisi fatik dimana tegangan rata-rata tidak besar dari tegangan luluh.

http://iyanarafah.blogspot.com/2010/11/analisa-kegagalan-pada-material.html2.1.11    JENIS-JENIS PERPATAHAN

Patahan IntergranularPerpatahan ini kerap kali dianggap sebagai kelompok perpatahan khusus. Pada berbagai

paduan didapatkan kesimpulan yang sangat peka antara tegangan yang diperlukan untuk perambatan retak pembelahan dan tegangan yang diperlukan untuk perpatahan rapuh sepanjang batas butir.Yang paling mudah dikenali dari patahan ini adalah jejak petahan melalui batas butir dari sampel yang gagal. Patahan memiliki permukaan tiga dimensi yang bentuk butir awalnya dapat dibedakan dengan jelas.

Gambar. 13 Patahan Intergranular

Patahan Transgranular Perpatahan transkristalin dapat dikelompokkan atas perpatahan ulet, mikro dan

rapuh.Pada pematahan ulet terjadi deformasi plastis dan pematahan terjadi akibat pertumbuhan rongga internal yang bargabung menjadi satu sehingga terjadi pemisahan sempurna. Permukaan perpatahan mempunyai penampilan berserat dan sering kali terjadi bibir geser. Kepatahan ulet semacam ini meliputi pertumbuhan letak perlahan-lahan dan penampang pematahan berkurang karena penguletan setempat diiringi instrabilitas.Pada patahan transgranular patahan merambat melalui butir. Selain itu ciri permukaan yang tampak cenderung planar atau konkoidal dan hanya merupakan ciri proses patahan tanpa indikasi yang jelas mengenai struktur dasar butir.

http://ft.unsada.ac.id/wp-content/uploads/2008/03/bab4-mt.pdf2.1.12    TIPE-TIPE PERPATAHAN

Sampel hasil pengujian tarik dapat menunjukkan beberapa tampilan perpatahan seperti diilustrasikan oleh Gambar 1.5 di bawah ini

Gambar. 15.Ilustrasi penampang samping bentuk perpatahan benda uji tarik sesuai dengan tingkat keuletan/kegetasan

Perpatahan ulet memberikan karakteristk berserabut (fibrous) dan gelap (dull), sementara perpatahan getas ditandai dengan permukaan patahan yang berbutir (granular) dan terang. Perpatahan ulet umumnya lebih disukai karena bahan ulet umumnya lebih tangguh dan memberikan peringatan lebih dahulu sebelum terjadinya kerusakan Pengamatan kedua tampilan perpatahan itu dapat dilakukan baik dengan mata telanjang maupun dengan bantuan stereoscan macroscope. Pengamatan lebih detil dimungkinkan dengan penggunaan SEM (Scanning Electron Microscope).

a. Perpatahan Ulet

Gambar. 16 di bawah ini memberikan ilustrasi skematis terjadinya perpatahan ulet pada suatu spesimen yang diberikan pembebanan tarik

Tampilan foto SEM dari perpatahan ulet diberikan oleh Gambar 1.7 berikut:

Gambar 17. Tampilan permukaan patahan dari suatu sampel logam yang ditandai dengan lubang-lubang dimpel sebagai suatu hasil proses penyatuan rongga-rongga kecil(cavity)

selama pembebanan berlangsung.

b. Perpatahan Getas

Perpatahan getas memiliki ciri-ciri sebagai berikut:1. Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi pada material2. Retak/perpatahan merambat sepanjang bidang-bidang kristalin membelah atom-atommaterial

(transgranular).3. Pada material lunak dengan butir kasar (coarse-grain) maka dapat dilihat pola-pola yang

dinamakan chevrons or fan-like pattern yang berkembang keluar dari daerah awalkegagalan.4. Material keras dengan butir halus (fine-grain) tidak memiliki pola-pola yang mudah dibedakan.5. Material amorphous (seperti gelas) memiliki permukaan patahan yang bercahaya dan mulus.

Gambar. 18 Perpatahan getas pada dua sampel logam berpenampang lintang perseg panjang (pelat)

Sedangkan hasil foto SEM sampel dengan perpatahan getas diberikan oleh Gambar 1.9 pada halaman berikut ini:

Gambar. 19 Foto SEM sampel dengan perpatahan getas. Perhatikan bentuk perambatanretak yang menjalar (a) memotong butir (transgranular fracture) dan (b)

melalui bata butir material (intergranular fracture)

http://www.scribd.com/doc/41888780/203f21941a45967f2725262fb729753931ce61b8

2.1.13    JENIS-JENIS PEMBEBANAN1. Pembebanan statis

Beban statis yaitu beban yang tetap baik besar maupun arahnya pada setiap saat. Beban statis dapat berupa beban tarik, tekan, lentur, punter, geser dan kombinasi dari beban tersebut.

2. Pembebanan dinamisBeban dinamis yaitu beban yang besar dan arahnya berubah menurut waktu. Beban

dinamis dapat berupa beban tiba-tiba, berubah-ubah dan beban jalar. Sifat mekanis logam ditentukan oleh keadaan pembebanan yaitu statis atau dinamis yang

menyangkut frekuensi pembebanan, kecepatan, lamanya pembebanan, keadaan lingkungan, suhu, tekanan dan besar pembebanan.

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/15945/1/sti-jan2006-%20%289%29.pdf

2.1.14    CACAT PADA MATERIALPada kenyataan kekuatan logam jauh dibawah kekuatan teoritis, ini berarti ada sesuatu

didalam logam yang menurunkan kekuatannya yang disebut dislokasi. Jadi, secara singkat dislokasi menurunkan kekuatan logam atau dislokasi ini adalah cacat di dalam logam yang menurunkan kekuatan logam tersebut.

a.     Dislokasi ButirDislokasi butir terjadi jika ada gaya tekan dan tegangan yang akhir gaya ini dapat diuraikan menjadi tegangan geser. Hal ini mengakibatkan bidang atom bergeser terhadap bidang atom di dekatnya yang disebut slip.

Gambar.20 dislokasi butir

Mekanisme slip memerlukan pertumbuhan dan pergerakan garis dislokasi. Energi garis dislokasi ε sebanding dengan panjang garis dislokasi I, modulus geser G, dan a kuadrat satuan vektor slip b dengan sendirinya.

b.      Dislokasi Dalam KristalDislokasi merupakan cacat kisi yang tidak stabil. Secara termodinamika meskipun

dislokasi merupakan cacat kisi yang diperlukan untuk proses deformasi plastis. Selain untuk proses pembentukan kristal tertentu dan untuk katalis kimia pada permukaan kristal. Pada temperatur tinggi terdapat konsentrasi kekosonganyang besar pada semua jenis logam pada saat pendinginan tidak seimbang. Kelebihan konsentrsi cacat fisik dan menimbulkan dislokasi.

Dislokasi secara heterogen akibat tegangan termal untuk tegangan mekanik pada konsentrasi tegangan akibat dekat partikel, retak atau cacat permukaan.

Gambar. 21 dislokasi dalam kristal

c.    Dislokasi Butir Dalam Larutan PadatEnergi suatu dislokasi garis ialah sama, tidak tergantung letaknya, jika diperlukan energi

untuk bergerak di antara kedua titik tersebut. Tidak demikian bila atom-atom lain, energi dislokasi kurang dibandingkan dengan energi dislokasi dalam logam murni.Jadi bila dislokasi bertemu dengan atom-atom asing, pergerakannya terhambat karena diperlukan energi tambahan untuk membebaskannya dengan logam murni. Hal ini disebut pergeseran larutan.

Gambar. 22 dislokasi Butir Dalam Larutan Padat

http://repository.ui.ac.id/contents/koleksi/11/203f21941a45967f2725262fb729753931ce61b8.pdf

2.1.15    DIAGRAM TEGANGAN-REGANGAN BERBAGAI MATERIALPada gambar di bawah dapat dilihat bahwa jenis-jenis material itu memperlihatkan

perbedaan kurva-kurva tariknya satu dengan yang lainnya. Umpamanya pada besi tuang dapat dilihat bahwa kurvanya tidak mengikuti hukum Hooke itu berarti bahwa kurva tariknya tidak memperlihatkan garis modulus yang lurus. Selain itu pada kurva tersebut kita melihat bahwa besi tuang adalah sangat getas. Oleh karena itu hampir tidak memiliki regangan, sebaliknya tembaga mempunyai regangan yang sangat tinggi jadi sangat ulet Keterangan :

a.Bahan tidak ulet, tidak ada deformasi plastis misalnya besi cor.b.Bahan ulet dengan titik luluh misalnya pada baja karbon rendah.c.Bahan ulet tanpa titik luluh yang jelas misalnya alumunium. Diperlukan metode off set untuk

mengetahui titik luluhnya.d.Kurva tegangan regangan sesungguhnya regangan-tegangan nominalo   Sb = Kekuatan Pataho   St = Kekuatan tariko   SL = Kekuatan luluho   ef = Perpanjangan / elongasi sebelum patah.o   x = titik pataho   yp = titik luluh

http://www.scribd.com/doc/41401826/4-Laporan-Awal-Tensile-Brian

2.1.16    PENGERASAN REGANGANDalam fabrikasi elemen struktur, berbagai macam bentuk profil seringkali dibuat dari

pelat datar yang dilekukkan secara dingin pada temperatur ruang. Pelaksanaan semacam ini akan menyebabkan perubahan bentuk inelastis yang menimbulkan regangan sisa (residual strain) dan disertai dengan tegangan sisa (residual stress). Untuk memberi gambaran umum pengaruh perubahan bentuk secara dingin, ditinjau suatu spesimen yang dibebani dengan tarikan sampai

terjadi perubahan bentuk plastis. Pembebanan ini dilakukan secara berulang ulang. Tampak pada Gambar 24. bahwa setiap beban dilepas, selalu ada regangan sisa, sehingga setelah pembebanan dilakukan beberapa kali dicapai regangan batas bahan yang apabila spesimen dibebani lagi, spesimen akan putus. Mengingat hal itu, maka dapat dipahami banwa sifat batang struktur yang dibentuk secara dingin cukup rumit.

Gambar. 24 kurva pengerasan regangan

Seperti terlihat pada Gambar 24, jika spesimen baja dibebani sampai daerah plastis atau pengerasan regangan, kemudian beban dilepas maka kurva pada pembebasan beban akan sejajar dengan kurva bagian elastis. Oleh karena itu akan terdapat regangan yang tertinggal setelah beban dilepas.

http://www.scribd.com/doc/18040588/STRUKTUR-BAJA-11