BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Uji Tarik merupakan pengujian mekanik yang paling luas digunakan di industri karena kemudahannya untuk analisis data yang didapatkan dan memperoleh informasi mengenai sifat mekanik suatu material. Uji 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. Pada proses pengujian tarik ini, pembebanan berupa beban uniaksial dengan kecepatan pembebanan statis untuk menghindari patah getas dan selama penarikan dicatat data–data yang dibutuhkan. Pengujian tarik dapat dilakukan kepada hampir semua material logam, keramik, maupun polimer.

1.2 Tujuan Praktikum

Mengetahui standar dan prosedur pengujian tarik dengan baik dan benar

Mengetahui besaran-besaran sifat mekanik yang diperoleh dari pengujian tarik

Mengetahui fenomena-fenomena yang terjadi dari pengujian tarik

Mampu mengolah data dari hasil pengujian

BAB II LANDASAN TEORI

Uji tarik merupakan jenis pengujian mekanik yang memanfaatkan dua gaya yang saling berlawanan arah, dilakukan dengan menarik spesimen sampai putus dengan pembebanan yang bertambah secara konsisten dimana selama penarikan, hal-hal yang terjadi pada spesimen didata untuk didapatkan grafik yang menghubungkan antara beban dan pertambahan panjang. Laju penarikan dilakukan secaran lambat agar tidak terjadi patah getas pada bahan ulet akibat penarikan tiba-tiba.

L

Do

Pada pengujian tarik ini, praktikan hanya mempergunakan spesimen uji tarik yang berbentuk silinder. Berikut ini merupakan dua macam cara untuk mengambil spesimen:

a. Rolled direction Rolled direction merupakan cara pengambilan spesimen yang mengikuti jalur panjang dari suatu ukuran jenis material tertentu.

b. Right angle direction Right angle direction merupakan cara pengambilan spesimen yang mengikuti jalur lebarnya.

Pada praktikum ini digunakan spesimen sesuai dengan ASTM E dengan panjang gauge length 4 kali diameter spesimen.

Prinsip uji tarik dilakukan dengan menarik spesimen sampai putus dengan pembebanan yang bertambah secara konsisten dimana selama penarikan, hal-hal yang terjadi pada spesimen didata untuk didapatkan grafik yang menghubungkan antara beban dan pertambahan panjang. Laju penarikan dilakukan secaran lambat agar tidak terjadi patah getas pada bahan ulet akibat penarikan tiba-tiba. Adapun beberapa keterangan pada saat pengujian adalah:

Keadaan awal belum diberi beban

Diberi beban penarikan; terjadi elongasi dan reduksi diameter

Elongasi dan pembebanan terus berlangsung mencapai beban maksimum

Terjadi necking, beban mulai berkurang

Patah (fracture)

Panjang akhir spesimen

Gambar 1. Mesin Uji Tarik

Sumber:http://bastion3.bosmal.com.pl/obrazy/bm/bm1.jpg

Kurva yang diperoleh pada praktikum ini adalah kurva perbandingan antar F (gaya tarik) dan Δl. Kurva ini kemudian dikonversi menjadi kurva engineering stress-strain dengan menggunakan persamaan di bawah ini,

Tegangan teknik :

0A

P

= Tegangan teknik (Mpa) P = Beban yang diberikan (N) A0 = Luas penampang awal spesimen (mm2) Regangan teknik :

0

0

l

lle

e = Regangan teknik I = Panjang saat elongasi (m) lo = Panjang awal (m) Modulus elastisitas:

eE

E = Modulus elastisitas (Gpa)

= sudut pada kurva

Kurva Engineering Stress-Strain

Sumber: www.ndt-ed.org

Deformasi plastis terjadi akibat pembebanan yang di berikan telah melebihi batas luluh dari material. Secara mikro hal ini ditunjukkan oleh keadaan atom yang sudah tidak dapat bergerak lagi sehingga terjadilah deformasi plastis. Hal ini bermula dari tegangan geser yang mulai bekerja pada bidang geser kristal, tegangan yang diberika mengakibatkan dislokasi bergerak ke permukaan bebasnya. Sehingga bentuk material akan berubah secara permanent meskipun tegangan yang semula bekerja pada material tersebut dihilangkan.

Pengujian tarik akan dapat memberikan informasi mengenai sifat-sifat mekanik dari material yang diuji. Sifat-sifat mekanik itu antara lain:

Kekuatan tarik (u)

Kekuatan luluh (y)

Ketangguhan

Kelentingan

Elastisitas Informasi yang didapat dari pengujian tarik : a. Kekuatan (strength), jenis yang didapat antara lain :

Kekuatan tarik (tensile strength) Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (Ultimate Tensile Strength), adalah beban maksimun dibagi luas penampang lintang awal benda uji.

AoPmaksSu =

Batas luluh (yield point) Adalah tegangan maksimum yang dapat diberikan kepada material sebelum mengalami deformasi plastis atau daerah perbatasan antara daerah elastis dan plastis suatu material. Untuk pernghitungannya, digunakan metode offset, yaitu dengan menentukan perpotongan antara kurva tegangan regangan dengan garis yang sejajar dengan elastis offset kurva oleh tegangan etrtentu. Di Amerika serikat offset biasanya ditentukan sebagai regangan 0,2 atau 0,1 persen ( e = 0,002 atau 0,001).

AonganoffsetregaPSo )002,0=(=

b. Keuletan (ductility) yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis, antara lain :

Perpanjangan (elongation)

LoLoLf

ef)(

=

Reduksi penampang

AoAfAo

q)(

=

c. Modulus Elastisitas

Adalah ukuran kekakuan suatu bahan yang dihitung melalui perbandingan antara tegangan dan regangan. Nilai ini hanya terdapat pada daerah elastis.

d. Kelentingan (Resilience) Adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi pada waktu berdeformasi secara elastis dan kembali ke bentuk awal apabila beban dihilangkan. Kelentingan biasanya dinyatakan sebagai modulus kelentingan, yakni energi regangan tiap satuan volume yang dibutuhkan untuk menekan bahan dari tegangan nol hingga tegangan luluh σo.

e. Ketangguhan (Toughnesss) Adalah kemampuan untuk menahan beban diatas tegangan luluh tanpa terjadi patah. Salah satu cara menyatakan ketangguhan adalah meninjau luas keseluruhan daerah dibawah kurva tegangan regangan. Luas ini menunjukkan jumlah energi tiap satuan volume yang dapat dikenakan bahan tanpa mengakibatkan pecah.

Pada uji tarik, terdapat beberapa fenomena yang terjadi, antara lain:

a) Cotrell Fenomena elongasi yield strength karena adanya akumulasi dislokasi pada paduan rendah karena atom paduan yang berjarak renggang sehingga dislokasi mudah terakumulasi.

b) Strain Hardening atau Work Hardening

Merupakan fenomena peningkatan kekerasan pada daerah dimana terjadi penumpukan dislokasi yang saling mengunci sehingga atom tidak dapat bergerak pada area tersebut.

c) Lüders Band adalah fenomena terdapatnya upper yield point dan lower yield point pada baja

berkarbon rendah, secara mikrokpis fenomena luder bands terlihat pada permukaan baja berkarbon rendah berupa goresan-goresan seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Gambar Luder Bands Sumber: http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/metal-forming-3/plane_stress.php

d) Necking

adalah pengecilan setempat pada saat proses penarikan pada uji tarik. Terdapat dua macam jenis patahan :

a. Patah getas Spesimen akan langsung patah ketika diberukan tegangan diatas tegangan luluhnya. Membentuk sudut 900 terhadap sumbu normal spesimen.

b. Patah ulet disebabkan karena adanya tegangan geser. Sudut patahannya membentuk sudut 450 terhadap sumbu normal spesimen. Patahannya terbentuk cup & cone.

A

Bentuk Patahan Ulet dan Getas pada Uji Tarik

Sumber: http://hsc.csu.edu.au/engineering_studies/lifting/3210/image015.jpg

BAB III

DATA DAN PENGOLAHAN DATA

3.1 Data Percobaan

Spesimen = ST-37

Jenis mesin tarik = Instron 1195

Beban skala penuh = 10 ton

Beban skala yang digunakan = 2 ton

Kecepatan tarik = 2 mm / menit

Panjang gage length awal spesimen :

Pengukuran ke-

Panjang Gage Length Awal - Lo

(mm)

1 25.65

Panjang gage length akhir :

Pengukuran ke-

Panjang Gage Length Akhir - Lf

(mm)

1 35.7

2 35.4

3 35.79

4 35.86

5 35.9

Rata-rata 35.73

Diameter awal spesimen :

Pengukuran ke-

Diameter Awal (mm)

1 6.49

2 6.52

3 6.5

Rata-rata 6.503333333

Ao 33.23048492

Diameter akhir :

Pengukuran ke-

Diameter Akhir (mm)

1 3.65

2 3.64

3 3.66

4 3.64

D rata-rata 3.6475

Af 10.4533442

Kekerasan awal spesimen :

Uji ke- Kekerasan Awal (HRA)

1 29

2 30

3 29.5

4 30

5 29

HR Awal Rata-rata

29.5

Kekerasan akhir :

Uji ke- Kekerasan Akhir

(HRA)

1 43

2 43

3 39

4 42.5

5 47

HR Akhir Rata-rata 42.9

Dari data-data di atas, dapat diperoleh elongation dan reduction of area, menggunakan rumus :

Elongation = Lo

LoLf dan Reduction of area =

Ao

AfAo

sehingga diperoleh

Elongation 0.3929825

Reduction of area 0.6854291

3.2 Pengolahan Data

Dari mesin uji, diperoleh berates-ratus data yang tidak dilampirkan, dimana grafik yang diperoleh

dari data tersebut adalah grafik F (load) vs D (displacement), sebagai berikut :

Dari sini, akan dibuat kurva yang lebih mulus dengan memilih beberapa data. Namun, data yang diperoleh berupa F dan D ini sebelumnya diolah juga untuk memperoleh nilai P (beban yang diberikan), S (engineering stress) dan nilai e (engineering strain) melalui persamaan :

Ao

PS dan

Lo

De

dimana, S = Engineering stress (N/mm2) F = Load (kg) P = Beban yang diberikan = 9.81F (N) A0 = Luas penampang awal dari gage length (mm) e = Engineering strain (%) D = Displacement (mm) L0 = Panjang awal dari gage length (mm) sehingga diperoleh tabel dan grafik-grafik berikut ini :

Load-F (kg)

P (N) Displacement-D

(mm) A0 (mm2)

Engineering Stress

(N/mm2) L0 (mm) Strain (%)

0 0 0 33.23048492 0 25.65 0

109.082 1070.0947 0.250666667 33.23048492 32.20220015 25.65 0.00977258

399.0234 3914.4199 0.65 33.23048492 117.7960518 25.65 0.025341131

1003.32 9842.5723 1.766666667 33.23048492 296.1910514 25.65 0.068875893

1361.621 13357.503 4.551333333 33.23048492 401.9653328 25.65 0.177439896

1400.391 13737.832 5 33.23048492 413.4105194 25.65 0.194931774

1450.684 14231.206 5.933666667 33.23048492 428.2575499 25.65 0.231332034

1506.152 14775.354 8.817333333 33.23048492 444.6325273 25.65 0.343755686

1399.121 13725.378 12.18433333 33.23048492 413.03574 25.65 0.475022742

1201.074 11782.538 13.41833333 33.23048492 354.5701519 25.65 0.523131904

962.793 9444.999 14.15066667 33.23048492 284.2269394 25.65 0.551682911

Dari kurva ini, akan dicari yield strength dengan menggunakan metode offset, sehingga :

Dari kurva ini, diperoleh bahwa yield strength = 298 N/mm2 = 298 MPa Selain itu, melalui grafik ini dapat diperoleh ultimate tensile strength (UTS) = 444.6325273 MPa Sedangkan titik patahnya (breaking / fracture stress) = 284.2269394 MPa Kemudian, akan dibuat kurva true stress-strain, dimana terdapat dua daerah untuk perhitungan yang akan dilakukan, yaitu untuk daerah sebelum terjadi necking (yaitu daerah sampai sebelum beban maksimum), dipakai rumus :

)1()1( eSeAo

P dan )1ln( e

sedangkan untuk daerah setelah terjadi necking, dipakai rumus :

Ai

Pt dan

Ai

Aot ln

dimana, σ = True stress pada daerah sebelum necking (N/mm2) σt = True stress pada daerah setelah necking (N/mm2) ε = True strain pada daerah sebelum necking εt = True strain pada daerah setelah necking S = Engineering stress (N/mm2) P = Beban yang diberikan (N) Ao = Luas penampang awal dari gage length (mm) Ai = Luas penampang ke-i atau luas penampang setiap saat dan F tertentu (mm2) e = Engineering strain (%) sehingga diperoleh tabel dan grafik berikut :

Load-F (kg)

P (N) Displacement-

D (mm) Ao

(mm2)

Engineering Stress

(N/mm2)

Lo (mm)

Strain (%)

σ (N/mm2)

ε Diameter-

d (mm) Ai

(mm2) σ-t

(N/mm2) ε-t

Seb

elu

m N

eck

ing

0 0 0 33.230 0 25.65 0 0 0

109.082 1070.1 0.2507 33.230 32.2022 25.65 0.0098 32.51 0.01

399.023 3914.4 0.65 33.230 117.796 25.65 0.0253 120.78 0.025

1003.32 9842.6 1.77 33.230 296.191 25.65 0.0689 316.59 0.067

1361.62 13358 4.55 33.230 401.965 25.65 0.1774 473. 0.163

1400.39 13738 5 33.230 413.410 25.65 0.1949 493.99 0.178

1450.68 14231 5.937 33.230 428.257 25.65 0.2313 527.32 0.208

Sete

lah

Ne

ckin

g

1500.3 14718 33.230 5.85 26.889 547.35 0.212

1488.8 14605 33.230 5.76 26.068 560.26 0.243

1477.7 14496 33.230 5.75 25.977 558.02 0.246

1466.6 14387 33.230 5.71 25.617 561.62 0.26

1458.8 14311 33.230 5.51 23.854 599.92 0.332

1444.4 14170 33.230 5.46 23.42 604.9 0.35

1409.6 13828 33.230 5.3 22.070 626.53 0.409

1381.3 13551 33.230 5.23 21.491 630.50 0.436

1337 13116 33.230 5 19.642 667.72 0.526

1312.2 12873 33.230 4.9 18.8 682.35 0.566

1271.9 12477 33.230 4.75 17.727 703.83 0.628

1239 12155 33.230 4.54 16.194 750.52 0.719

1168.3 11461 33.230 4.4 15.211 753.44 0.781

Selanjutnya, dibuat logaritma basis bilangan natural (e), baik bagi true stress dan true strain sehingga diperoleh tabel dan grafik berikut (khusus di daerah setelah necking saja) :

ln(σ-t) ln(ε-t)

6.305101375 -1.552365902

6.328415086 -1.415703471

6.324406725 -1.40148913

6.330828359 -1.346336671

6.396804543 -1.104126005

6.40511604 -1.050587696

6.440211944 -0.893511923

6.446522138 -0.830555391

6.503872083 -0.642922033

6.525554317 -0.568879753

6.556542219 -0.464673069

6.620770188 -0.33020592

6.624660228 -0.24664167

Dengan metode regresi linier, diperoleh persamaan y = 0.252x + 6.676 atau lnσ = 0.252lnε + 6.676, dimana

lnσ = 0.252lnε + 6.676

676.6lnln 252.0

eee 676.6252.0 e sehingga dari persamaan

nKe

diperoleh nilai n = 0.252 dan K = 676.6e = 793.14 Mpa.

BAB IV

ANALISIS DATA

5.1 Surani Ningsih/ 13406167 Analisis Perubahan Kekerasan Material Awal dan Akhir

Dari pengukuran saat praktikum diperoleh:

HR Awal 29.5 HR

HR Akhir 42.9 HR

Ternyata, material mengalami pertambahan kekerasan. Mengapa hal ini bisa terjadi? Hal ini disebabkan karena adanya fenomena strain hardening. Strain hardening merupakan pertambahan kekerasan material disebabkan adanya deformasi plastis. Sebelum uji tarik material masih dalam keadaan asli, kemudian setelah pengujian, material mengalami deformasi plastis karena telah mengalami tegangan uniaxial (tarikan pada satu sumbu) yaitu berupa tarikan. Harga kekerasan ini juga menyatakan harga kekuatan tarik, sebab kekuatan tarik berbanding lurus terhadap kekerasan material.

Analisis Patahan Patah menunjukkan adanya pembentukan sudut sekitar 45°. Sebagai tambahan, bahwa sebelum adanya patahan, material mengalami peristiwa necking terlebih dahulu. Kesemua keterangan ini mengindikasikan bahwa material uji (ST 37) mengalami patah ulet. Patah ulet pada uji tarik terjadi karena adanya tegangan geser yang maksimum. Dimana beban tarik yang bekerjalah yang berperan dalam menimbulkan tegangan ini. Pembentukan cup and cone menunjukkan bahwa patahan berada di batas butir yang juga mencirikan patah ulet.

Analisis Peristiwa Necking Peristiwa yang signifikan dan mudah diamati pada uji tarik ini adalah adanya peristiwa pengecilan setempat. Peristiwa ini yang sering disebut dengan necking. Pada pembebanan penarikan tertentu, material mulai mengalami necking hingga akhirnya terputus. Bagaimana peristiwa ini bisa terjadi? Apabila tegangan yang diberikan terhadap spesimen melebihi batas luluhnya, maka pergerakan dislokasi ini akan mencapai permukaan. Pergerakan dislokasi hingga mencapai permukaan inilah yang dinamakan deformasi plastis. Deformasi plastis menyebabkan pertambahan panjang pada spesimen bersifat tetap. Apabila besarnya tegangan yang diberikan terhadap spesimen mencapai titik Ultimate, maka spesimen mulai mengalami pengecilan setempat pada bagian tengahnya. Pengecilan setempat inilah yang dikenal dengan fenomena necking. Fenomena ini terjadi karena deformasi plastis yang terjadi pada material tidak lagi homogen. Adapun lokasi terjadinya necking tidak tepat berada di tengah, sebab necking terjadi pada daerah material yang paling lemah.

Analisis Fenomena Cottrel Perhatikan grafik hasil praktikum yang diperoleh berikut:

Dari grafik tersebut, terdapat ketidakkontinuan grafik pembebanan-pertambahan panjang. Pada suatu titik, grafik menurun lalu kembali meningkat dan berulang untuk beberapa nilai pertambahan panjang hingga kembali kontinyu. Mengapa hal ini terjadi? Fenomena ini dinamakan fenomena Cottrel yang merupakan karakteristik dari material berkarbon rendah. Seperti yang kita ketahui, pada material berkarbon rendah yang berdistribusi merata, terdapat sebaran atom-atom C pada material tersebut. Setiap material memiliki peluang kecacatan. Ketika terjadi pembebanan, dislokasi ini pun bergerak. Pada suatu titik tertentu, dislokasi ini akan menemui atom C tersebut, sehingga untuk melewatinya diperlukan energi yang tinggi (tegangan meningkat). Setelah atom C dilalui tegangan kembali menurun, lalu berulang setiap menemui penghalang atom C. Hal ini terus terjadi hingga semua atom penghambat terlampaui dan dislokasi mencapai batas butir dan menyebabkan deformasi plastis. Karena atom karbon yang tersebar relatif sedikit maka peningkatan dan penurunan tegangan pada kurva bisa terlihat dengan jelas.

Analisis Perbandingan Besaran Sifat Mekanik dengan Data Literatur

Besaran Sifat Mekanik

Hasil Percobaan (MPa)

Data Literatur (MPa)

Keterangan

σy 298 290 Mendekati

σu 444.63 360-470 Telah sesuai

E 4.335 Gpa 86 Gpa Jauh menyimpang

K 793.14 530 Menyimpang

N 0.252 0,26 Mendekati

Fenomena Cottrel

Ternyata, untuk data σy, σu, dan n telah sesuai atau mendekati literatur yang ada. Hal ini menunjukkan bahwa praktikum mampu menunjukkan kevalidan data literatur. Akan tetapi, terdapat dua data yang menyimpang dari literatur, yaitu nilai E dan K. Mengapa hal ini bisa terjadi? Ada banyak kemungkinan, antara lain: - Kesalahan Pengukuran

Kesalahan ini bisa terjadi karena adanya faktor kesalahan manusia seperti dalam kesalahan paralaks, kalibrasi alat, dan ketelitian dalam mengambil dimensi dan data praktikum.

- Kesalahan Perhitungan Sebagaimana yang kita ketahui dalam mendapatkan nilai E dan K diperlukan pengolahan data menjadi lon dan penggunaan regresi linier. Dalam pengolahan data ini mungkin saja terjadi kekeliruan dan kesalahan perhitungan.

- Kekurangakuratan Metode Pengujian Dalam menentukan modulus elastisitas sebenarnya lebih baik jika kita menggunakan uji bending. Karena pada uji bending, kita hanya menentukan daerah elastis, sehingga data yang diperoleh dari uji bending dapat lebih valid.

Analisis Data Elongasi, Reduction of Area dan Keuletan

Ketika material ditarik dengan beban tarik yang besarnya melebihi batas luluhnya, maka material tersebut akan mengalami pertambahan panjang sifatnya tetap. Pertambahan panjang material ini apabila dibagi dengan panjang awal menghasilkan perpanjangan atau elongation yang disimbolkan dengan e. Pada saat beban tarik dikenakan pada spesimen melebihi batas luluhnya, maka perpanjangan yang terjadi pada material adalah perpanjangan totalnya. Besarnya perpanjangan total merupakam hasil penjumlahan antara perpanjangan plastis dengan perpanjangan elastis. Apabila beban tersebut dihilangkan, maka perpanjangan totalnya sama dengan perpanjangan plastisnya saja, karena perpanjangan elastis pada saat beban tersebut dihilangkan sama dengan nol.

Nilai perpanjangan plastis inilah yang dijadikan sebagai dasar dalam menentukan keuletan

suatu material. Semakin besar perpanjangan plastis dari suatu material, maka keuletan suatu material akan semakin tinggi. Namun, pada beberapa kasus, dimana kurva tegangan dan regangan teknis yang dihasilkan memiliki kemiringan yang cukup tajam, maka untuk menentukan keuletan suatu material yang perlu dilihat adalah perpanjangan totalnya. Hal ini dilakukan karena penentuan perpanjangan plastisnya melalui grafik sangat sulit untuk dilakukan, dan besarnya perpanjangan total hampir sama dengan perpanjangan plastisnya sebagai akibat dari kemiringan kurva yang sangat tajam.

Spesimen hasil pengujian tarik juga mengalami pengecilan setempat pada bagian tengahnya

yang disebut juga dengan istilah necking. Besarnya reduction of area ini dapat pula dijadikan sebagi dasar dalam penentuan keuletan suatu material. Semakin besar reduction of area yang dihasilkan maka keuletan material tersebut akan semakin tinggi. Reduction of area ini terjadi karena beban yang diterapkan pada material melebihi batas ultimatenya, sehingga deformasi plastis yang terjadi pada material tidak lagi homogen.

BAB V

KESIMPULAN

Pengujian tarik merupakan salah satu pengujian penting dalam menguji sifat material. Sebab, dari pengujian kita mendapatkan banyak informasi mengenai berbagai karakter dari material. Praktikum kali ini menggunakan standar ASTM E dan prinsip yaitu dilakukan dengan menarik spesimen sampai putus dengan pembebanan yang bertambah secara konsisten dimana selama penarikan, hal-hal yang terjadi pada spesimen didata untuk didapatkan grafik yang menghubungkan antara beban dan pertambahan panjang.

Pengujian tarik akan dapat memberikan informasi mengenai sifat-sifat mekanik dari material yang diuji. Sifat-sifat mekanik itu antara lain :

Kekuatan tarik (u)

Kekuatan luluh (y)

Ketangguhan

Kelentingan

Elastisitas Fenomena yang terjadi pada uji tarik antara lain :

Cotrell

Strain Hardening atau work hardening

Lüders Band

Necking Dari data yang dihasilkan, dilakukan pengolahan dan diperoleh hasil sbb:

Besaran Sifat Mekanik

Hasil Percobaan (MPa)

σy 298 σu 444.63 E 4.335 Gpa K 793.14 N 0.252

DAFTAR PUSTAKA Davis,H.E., et.al, “The Testing and Inspection of Engineering Materials”, McGraw-Hill Book

Co

Dieter, G.E., “Mechanical Metalurgy”, McGraw-Hill Book Co.

Popov, “Mechanics of Solid Materials” Prentice-Hall Inc, Englewood Cliffs, USA, 1978.

Kalpakjian, Serope, “Manufacturing Processes for Engineering Materials “ Prentice-Hall Inc, Upper Sadle River, NJ, 2003

Tugas Setelah Praktikum

1. Dari kurva yang anda dapatkan antara F vs ∆L, buat berturut-turut kurva tegangan teknik vs regangan teknik, tegangan sebenarnya vs regangan sebenarnya, serta logaritma tegangan sebenarnya vs logaritma regangan sebenarnya! Jawab: Sudah ada pada lembar pengolahan data.

2. Hitung besaran-besaran sifat mekaniknya! Jawab: Sudah ada pada lembar pengolahan data.

3. Fenomena apa saja yang terjadi dalam pengujian tarik ini? Jawab: a. Regangan elastis Suatu material bila diberikan stress terus menerus akan mengalami regangan, hingga suatu

titik yield point strength yaitu ketika stress tersebut dilepaskan, regangan akan kembali menjadi nol.

b. Deformasi plastis Material yang diberikan stress melewati yield strength nya, maka bentuk material yang

sudah meregang tidak dapat kembali ke bentuk semula (dikatakan telah terdeformasi plastis).

c. Necking Pada daerah antara titik ultimate strength sampai fracture, spesimen pengujian tarik akan

mengalami necking ( penipisan material pada suatu daerah tertentu secara mikro) selama penarikan masih berlangsung.

d. Fracture Patah/ putusnya material akibat tidak mampu lagi menerima stress yang diberikan.

e. Strain hardening Suatu material apabila diberikan stress terus menerus sampai suatu tingkat tertentu maka

material tersebut akan semakin mengeras. Pada pengujian ini tegangan yang bekerja

berupa tegangan tarik dan geser. Dislokasi bisa bergerak diakibatkan oleh adanya tegangan geser. Dalam pergerakannya, apabila dislokasi menemukan penghambat-penghambat seperti dislokasi yang tidak berada pada bidang geser, atom – atom pengotor serta atom-atom yang terdistribusi dengan bagus, maka dislokasi tersebut akan bertambah banyak. Proses multiplikasi ini sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Frank-Reed. Apabila dua dislokasi bertemu, maka dapat menghambat pergerakan dislokasi. Apabila dislokasi melewati batas butir, maka pergerakan dari dislokasi akan terhambat pula. Hambatan-hambatan tersebut, menyebabkan dislokasi tersebut sulit untuk digerakkan. Arti fisis dari sulitnya dislokasi untuk digerakkan adalah peningkatan kekerasan logam (strain hardening).

Fenomena lainnya: a. Necking Necking dapat juga disebut localized deformation, yaitu deformasi yang terjadi di suatu

bagian pada spesimen. Terjadi akibat ketidakstabilan material, dimulai ketika beban maksimum diberikan pada pengujian tarik pada yang material ulet.

b. Luder Bands

Luder bands adalah fenomena pada yield point, sehingga memiliki nilai yang berubah-ubah yaitu upper yield point dan lower yield point. Peristiwa ini disebut Luder Bands atau dikenal juga dengan efek Cotrell, yang terjadi pada baja karbon rendah (jarak antar atom C berjauhan). Hal ini terjadi ketika pemberian beban melebihi batas luluh material, dan dislokasi mulai bergerak dan pada pergerakannya menemui atom Carbon. Ketika menjumpai atom karbon ini, dislokasi terhambat, dan untuk menggerakkannya dibutuhkan tegangan yang lebih besar, namun ketika sudah terlewati, tegangan yang dibutuhkan menurun karena jarak antar atom C yang jauh dan kembali meningkat bila bertemu atom C lagi.

c. Cottrell Cottrell adalah seorang ahli material yang

mengemukakan teori bahwa fracture stress dapat diketahui dari yeilding point. Ia berpendapat bahwa butir pada material mengalami dislokasi yang berpindah ketika yielding point, kemudian disimpulkan bahwa ukuran butir mempengaruhi yield dan fracture stress seperti pada grafik berikut.

d. Pengaruh Strain Hardening Dari proses pengujian tarik, bisa juga didapatkan nilai

koefisien Strength (K) dan koefisien strength hardening (n), yaitu dengan melogaritmakan kurva true stress-strain.

e. Titik Yield Strength Adalah titik disaat stress

yang diberikan pada suatu material dilepaskan dan regangan akan kembali menjadi nol. Ditentukan dengan metode offset. Pada metode offset, titik yield strength bukanlah terletak pada titik proportional limit seperti yang terlihat pada gambar, melainkan perpotongan antara garis sejajar yang ditarik sejauh 0.2% elongasi benda yang ditarik.

4. Apakah yang dimaksud dengan Luder Bands? Jelaskan dengan gambar! Jawab: Luder Bands

Luder bands adalah fenomena pada yield point, sehingga memiliki nilai yang berubah-ubah yaitu upper yield point dan lower yield point. Peristiwa ini disebut Luder Bands atau dikenal juga dengan efek Cotrell, yang terjadi pada baja karbon rendah (jarak antar atom C berjauhan). Hal ini terjadi ketika pemberian beban melebihi batas luluh material, dan dislokasi mulai bergerak dan pada pergerakannya menemui atom Carbon. Ketika menjumpai atom karbon ini, dislokasi terhambat, dan untuk menggerakkannya dibutuhkan tegangan yang lebih besar, namun ketika sudah terlewati, tegangan yang dibutuhkan menurun karena jarak antar atom C yang jauh dan kembali meningkat bila bertemu atom C lagi.

5. Apakah kegunaan kita menentukan gage length? Apa alasannya gage length tersebut dibuat

dengan syarat ?

Gage length merupakan panjang spesimen yang menjadi objek pengamatan, sebab tidak semua bagian dari spesimen menjadi bagian yang diuji. Kedua ujung spesimen ditujukan sebagai tempet pencengkeraman. Gage length harus dirancang sedemikian rupa agar memudahkan pengujian dan menghasilkan hasil pengujian yang proporsional. Jika gage length terlalu tebal atau terlalu kecil maka hal ini akan berpengaruh pada hasil pengujian. Dalam standarisasi uji tarik menurut ASTM E, rule of thumb yang digunakan agar hasil pengujian menghasilkan data yang baik yaitu dengan menggunakan

.