laporan praktikum uji impak
Post on 21-Dec-2015
743 Views
Preview:
TRANSCRIPT
UJI IMPAK
LAPORAN PRAKTIKUMTKI 238 - Praktikum Pengetahuan Material
Nama : Regina AndrianiNIM : 2013-043-087Kelompok : ATanggal Praktikum : 7 April 2015Asisten : Wira
LABORATORIUM KARAKTERISASI & REKAYASA MATERIALPRODI TEKNIK MESIN - FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA ATMA JAYAJAKARTA
2015
Laporan Praktikum Pengujian Impak 1
PENGUJIAN IMPAK
I. TUJUAN
Menentukan kemampuan baja/kuningan menyerap energi yang dihasilkan oleh
pembebanan kejut, serta mengetahui temperatur transisi pada saat baja berubah dari ulet
menjadi getas.
II. TEORI DASAR
Suatu sifat material mekanik yang muncul sebagai respon terhadap gaya impak
disebut sebagai ketangguhan. Adapun ketangguhan sendiri disefinisikan sebagai ukuran
besarnya penyerapan energi yang diperlukan untuk mematahkan logam. Ketangguhan
suatu material sangat dipengaruhi oleh kekuatan dan keuletan material tersebut.
Pengujian impak yang ideal diasumsikan bahwa semua energi yang muncul akibat
beban impak akan diserap seluruhnya oleh spesimen. Namun pada kenyataannya kondisi
ideal tidak pernah terwujud, sebagian kecil energi akan hilang sebagai akibat dari
gesekan dan getaran mesin. Bentuk spesimen juga memegang peranan dalam
menentukan besarnya energi yang diserap.
Secara umum, pengujian impak dilakukan untuk mengetahui ketangguhan baja
yaitu pengujian dengan metode Izod dan Charpy, mengikuti Standar ASTM E23, sebagai
berikut [1]:
1. Metode Izod
Pada pengujian dengan metode Izod, spesimen berfungsi seperti batang contilever,
Gambar 1. Pengujian dengan metode Izod hanya dilakukan pada suhu kamar.
Pengujian dengan metode Izod umum digunakan di Inggris/Eropa.
2. Metode Charpy
Pada pengujian dengan metode Charpy, spesimen berfungsi seperti batang tumpuan
sederhana (simple beam), Gambar 2. Pengujian dengan metode Charpy tidak hanya
dilakukan pada suhu kamar, namun dapat dilakukan pada suhu yang bervariasi dari
suhu rendah (kriogenik) sampai suhu tinggi. Oleh karena itu, metode ini dapat
digunakan untuk mengetahui apakah suatu material memiliki karakteristik
perubahan dari ulet menjadi getas dengan turunnya temperatur operasi, Ductile to
Brittle Transition. Dengan demikian temperatur transisi perubahan dapat ditentukan.
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
Laporan Praktikum Pengujian Impak 2
Gambar 1. Peletakkan Spesimen Uji Impak dengan Izod dan Charpy
Gambar 2. Diagram Ductile to Brittle Temperature Transition [2]
Spesimen yang digunakan baik pada pengujian dengan metode Izod maupun
Charpy mempunyai bentuk batang dengan dimensi permukaan 10×10 mm, notch (takik)
berbentuk V dengan sudut 45° dan kedalaman 2 mm.
Gambar 3. Ukuran Spesimen Standar Uji Impak ASTM 23 [1]
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
Laporan Praktikum Pengujian Impak 3
Oleh karena spesimen impak memiliki takik berbentuk V, maka pengujian ini
sering disebut sebagai The Notched Bar Test atau pada metode Charpy dikenal Charpy V
Notched Test. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan beban impak dalam bentuk
palu pendulum dari ketinggian tertentu, h. Pada saat palu pendulum diayunkan akan
menumbuk spesimen, selanjutnya spesimen akan patah di daerah takikan yang berfungsi
sebagai konsentrasi tegangan. Palu pendulum akan terus terayun sampai ketinggian
maksimum, h', yang tentu saja lebih rendah dari h.
Gambar 4. Skema Peralatan Impak dengan Arah Ayunan Palu Pendulum [1]
Besarnya penyerapan energi untuk mematahkan spesimen dihitung berdasrkan
perbedaan ketinggian antara h dan h', seperti skema pada Gambar 2 dan mengikuti
persamaan sebagai berikut [2]:
U = mg (h - h')
Energi sebelum patah U0 = Wh = WR (1 - cos α)
Energi setelah patah U' = Wh' = WR (1 - cos β)
Energi untuk mematahkan spesimen U = W (h - h') = WR (cos β - cos α)
Keterangan :
U = energi untuk mematahkan spesimen = energi yang diserap
W = berat pendulum
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
Laporan Praktikum Pengujian Impak 4
h = ketinggian awal dari pendulum
h' = ketinggian akhir
α = sudut jatuh pendulum
β = sudut pantul pendulum
R = jarak dari titik pusat
Pengujian impak dengan takik metode Charpy sebenarnya sangat dibutuhkan untuk
mengetahui temperatur transisi perubahan sifat ulet menjadi getas pada logam akibat
penurunan temperatur, Ductile to Brittle Transition Temperature (DBTT). Pada beberapa
logam ternyata terjadi perubahan sifat dari ulet menjadi getas apabila terjadi perubahan
temperatur kerja. Kondisi di bawah temperatur transisi, logam akan cenderung menjadi
getas dan patah pada energi penyerapan yang rendah, sedangkan di atas temperatur
transisi maka logam cenderung bersifat ulet.
III. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
a. Mesin uji impak merk TIME model JB 300, Gambar 5.
b. Ukuran spesimen mengikuti standar ASTM E23-82 tipe C.
c. Jenis spesimen dapat terdiri dari: baja karbon, baja karbon hasil proses hardening,
dan baja karbon hasil proses tempering, atau kuningan (sesuai petunjuk asisten).
d. Tungku / furnace.
e. Media pendingin (N2 Cair).
f. Termokopel tipe K.
g. Penjepit panjang, wadah tempat N2 cair.
IV. PROSEDUR PENGUJIAN
a. Siapkan spesimen sesuai dengan petunjuk asisten. Terdapat 3 buah spesimen yang
akan diuji, pertama baja suhu kamar, baja suhu tinggi, dan baja suhu rendah.
b. Untuk mendapatkan baja suhu tinggi dapat dipanaskan terlebih dahulu di dalam
tungku, dan untuk baja suhu rendah dapat dimasukkan lemari pendingin atau
dituangkan N2 cair ke spesimen.
c. Ukur dimensi spesimen pada suhu kamar, luas penampang dan kedalaman takiknya.
d. Untuk memulai pengujian, nyalakan mesin alat uji impak dengan cara memindahkan
tuas ke posisi 2.
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
Laporan Praktikum Pengujian Impak 5
e. Letakan spesimen pada dudukan sesuai tanda yang ada yang telah dibuat, dengan
cara menahan pendulum sedikit di atas dudukan menggunakan kunci inggris terlebih
dahulu.
f. Pengoperasian uji impak dapat dilakukan menggunakan control manual ataupun
menggunakan kontrol otomatis melalui screen. Posisi control manual harus berada
pada posisi ON, apapun pilihan pengoperasian yang dipilih. Selanjutnya lakukan
langkah sebagai berikut:
No. Uraian Langkah Tombol Manual Layar Sentuh
1 Naikan pendulum ke posisi tertinggi Rising Rise
2 Melepaskan pin pengaman Pin Off Dowell
3 Ayunkan pendulum Impact Impact
4 Kembalikan pendulum ke posisi terendah Release Fall
5 Ambil patahan spesimen
*) Catatan tambahan:
Dalam menggunakan tombol manual, saat menurunkan pendulum harus ditekan
terus hingga ke posisi terendah sampai mengeluarkan suara “klik” baru dapat
dilepas, bila tidak maka pendulum akan cenderung untuk kembali ke posisi
tertinggi. Dalam penggunaan layar sentuh hal tersebut tidak perlu dilakukan.
g. Amati besarnya nilai yang ditunjukkan oleh 2 indikator besaran energi yang
terserap, baik melalui layar sentuh ataupun manual (analog).
h. Amati juga bentuk permukaan patahan dengan mengambil gambar permukaan
patahan yang terjadi dengan stereo microscope.
i. Ambil spesimen selanjutnya yang sudah dipanaskan dari tungku dan lakukan
kembali tahap e hingga h (ikuti petunjuk asisten).
j. Demikian halnya pada spesimen dengan suhu rendah lakukan tahap e hingga h
(ikuti petunjuk asisten).
V. TUGAS DAN PERTANYAAN
1. Dari data yang diperoleh berikan analisis terhadap kekuatan impak pada
temperatur yang berbeda.
Dalam praktikum ini, digunakan 4 spesimen sebagai objek penelitian yang diuji,
yaitu baja suhu kamar, baja suhu rendah, baja suhu tinggi dan kuningan. Didapatkan
hasil kekuatan impak yang berbeda-beda pada keempat spesimen tersebut.
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
Laporan Praktikum Pengujian Impak 6
Berdasarkan teori ilmiahnya, semakin tinggi temperatur, maka semakin tinggi pula
kekuatan impak benda kerja tersebut. Tetapi dalam percobaan ini, didapatkan
kekuatan impak yang tidak sesuai dengan teori yang ada. Hal ini bisa disebabkan
oleh kesalahan para praktikan sendiri dalam penentuan temperatur nya, atau pada
bentuk takiknya, karena bentuk takik sangatlah mempengaruhi kekuatan impak
suatu benda.
2. Dari data yang diperoleh berikan pula analisis permukaan patahan yang
terjadi kaitkan dengan kekuatan impak yang diperoleh.
Selain mempengaruhi energi, ternyata suhu juga mempengaruhi luas patahan benda.
Benda yang diuji impak pada saat suhu rendah memiliki luas patahan permukaan
yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang diuji impak pada suhu tinggi.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi suhu benda, maka luas
patahan yang terjadi pun akan semakin kecil karena kondisi benda yang menjadi
semakin ulet di suhu yang semakin tinngi.
3. Jelaskan mengapa uji impak menjadi penting untuk dilakukan dalam
rangkaian uji mekanik?
Karena dengan dilakukannya pengujian impak dapat diketahui energi yang akan
dihasilkan benda apabila benda tersebut menerima beban kejut dan seberapa besar
energi yang diperlukan untuk dapat mematahkan logam tersebut. Selain itu dengan
pengujian impak juga dapat diketahui temperatur transisi, yaitu temperatur pada saat
logam berubah dari ulet menjadi getas.
4. Jelaskan mengapa dalam uji impak peru dibuat takik?
Takik dalam pengujian impak ini ditujukan sebagai suatu konsentrasi tegangan
sehingga perpatahan diharapkan akan terjadi di bagian tersebut.
5. Bagaimana cara meningkatkan ketangguhan baja?
Cara meningkatkan ketangguhan baja adalah dengan cara memberi baja tersebut
perlakuan panas. Hal ini dikarenakan perlakuan panas akan meningkatkan kekuatan
dan keuletan baja tersebut.
VI. LEMBAR DATA, PERHITUNGAN DAN ANALISIS
VI.1 Lembar Data
Lembar data terdapat pada lampiran berikut.
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
Laporan Praktikum Pengujian Impak 7
VI.2 PerhitunganTabel VI.2 Hasil Pengujian Impak
No. SpesimenTemperatur
(°C)Energi (J)
Luas patahan (mm2)
Harga impak (J/mm2)
Harga impak teoritis (J/mm2)
Baja suhu kamar
22 205.5 87.87 256.5 2.339
Baja suhu rendah
-3 21.4 74.43 26.7 0.288
Baja suhu tinggi
416 161.1 46.5 201.4 3.465
Kuningan -25 8 87.21 10 0.092
Contoh Perhitungan :
Hi = EA
Hi : harga impak (J/mm²)
E : energi (Joule)
A : luas patahan (,m²)
Hi spesimen 1 = 205.587.87
= 2.339 J/mm²
Hi spesimen 2 = 21.474.43
= 0.288 J/mm²
Hi spesimen 3 = 161.146.5
= 3.465 J/mm²
Hi spesimen 4 = 8
10 = 0.092 J/mm²
VI.3 Analisis
Hasil pengujian impak dari suatu material sangat dipengaruhi oleh suhu
benda. Semakin tinggi suhu maka kondisi material pun akan menjadi semakin ulet,
begitu juga sebaliknya, pada suhu renda kondisi material benda akan menjadi getas
atau lebih mudah patah. Hal inilah yang menyebabkan di suhu rendah luas patahan
yang terjadi pada benda lebih luas dibandingkan dengan luas patahan benda yang
terjadi pada saat pengujian di suhu tinggi. Namun ada hal yang berbeda untuk
energi. Seharusnya harga impak berbanding lurus dengan energi dan berbanding
terbalik dengan luas permukaan. Tetapi pada percobaan kali ini pada suhu rendah
energi impak yang dihasilkan rendah, kemudian naik pada suhu berikutnya, namun
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
Laporan Praktikum Pengujian Impak 8
pada suhu yang sangat tinggi energi yang dihasilkan menjadi turun kembali. Hal ini
mungkin terjadi karena adanya pengaruh gesekan atau getaran mesin yang timbul
sehingga menyebabkan energi yang ada tidak terserap sepenuhnya oleh benda.
Untuk pengujian impak juga diberikan takik berbenyuk v pada bagian
tengah benda kerja. Takik ini difungsikan untuk membantu mengkonsentrasikan
benda pada suatu titik tertentu sehingga lokasi patahan benda menjadi lebih
terfokus. Kemudian untuk pengujian impak dengan suhu rendah dan tinggi, setelah
benda dikeluarkan dari kotak pendingin atau tungku harus secepatnya dilakukan
pengujian, sebelum suhu tersebut berubah akibat adanya pengaruh dari suhu kamar
yang dapat menyebabkan perubahan suhu benda dengan cepat.
VII. SIMPULAN
Dari praktikum yang telah dilaksanakan, dapat disimpulkan bahwa:
Takik dalam pengujian impak berfungsi sebagai suatu konsentrasi tegangan
sehingga perpatahan diharapkan akan terjadi di bagian tersebut.
Pada temperatur tinggi, material bersifat ulet. Sedangkan pada temperatur rendah,
material cenderung bersifat getas.
VIII. DAFTAR PUSTAKA
[1] ---------, (2000): ASM Metals Handbook Volume 8: Mechanical Testing and
Evaluation, ASM International, Ohio.
[2] Callister, W.D., (2001): Fundamentals of Materials Science and Engineering,
John Willey & Sons, New York.
[3] ---------, (1991): Annual Book of ASTM Standards, Section 3: Metal Test Methods
and Analytical Procedure, Philadephia.
[4]
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
Laporan Praktikum Pengujian Impak 9
IX. LAMPIRAN
Gambar 5. Mesin Uji Impak
Gambar 6. Tungku / Furnance
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
Laporan Praktikum Pengujian Impak 10
Gambar 7. Kotak Pendingin
Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya
top related