bab iii impact

BAB III

PENGUJIAN IMPACT

3.1 Tujuan pengujian

1. Mengetauhi daya tahan suatu logam terhadap beban dinamis yang

menyebabkan terjadinya patahan

2. Mengtauhi bentuk patahan

3. Mengetauhi pengaruh perlakuan panas terhadap kekuatan kejut logam

4. Mengetauhi cara pengujian kekuatan kejut

3.2 Teori dasar pengujian

3.2.1 Definisi kekuatan impact

Kekuatan impact adalah kemampauaan suatu bahan untuk menahan

beban dinamis atau mendadak yang dapat menyebabkan patah atau

rusak.Suatu spesimen dengan standart tertentu baik ukuran notch ataupun

ukuran spesimennya diletakkan dengan posisi takiknya berlawanan arah

dengan pendulum untuk memmatahkan spesimen,pendulum dipasang pada

ketinggian tertentu lalu dilepaskan sehingga menghatam spesimen secara

tiba-tiba.Energi yang diperlukan untuk mematahkann spesimen adalah

impact yang berasal dari ketinggian pendulum.Energi ini nantinya akan

diserap oleh spesimen untuk mematahkan spesimen.

3.2.2 Macam-macam metode pengujian impact

Percobaan impact yang digunakan untuk menghitung ketahanan impact

suatu logam tergantung dari kerapuhan metal dan penggunaannya ada

tiga(3) macam yaitu:

a. Pengujian pukul takik (beam impact test)

b. Pengujian tarik kejut (tension impact test)

c. Percobaan puntir (torsion imapact test)

Laporan Praktikum Perlakuan Panas dan Permukaan Semester Genap 2010/2011

a. Pengujian pukul takik (beam impact test)

Digunakan untuk mengetauhi kemampuan suatu logam untuk menahan

benturan suatu logam.Pada percobaan ini dipakai spesimen yang bertakik

atau notch.Cara pembebanan disini ada dua (2) macam yaitu:

1. Cara pembebanan charpy

Dalam percobaan ini benda kerja yang bertakik diletakkan pada

landasan dengan posisi takik membelakangi pendulum sehingga mengenai

punggung dari notch.Pembebanan ini sesuai untuk material yang ductil.

Gambar 3.1: prinsip kerja pengujian impact charpy

Sumber: http://sariyusriati.wordpress.com/2009/03/23/impacttesting-uji-

impact/

2. Cara pembebanan izod

Dalam pengujian ini benda kerja dijepit pada bibir takikan

dan posisi takik berhadapan dengan dengan

pendulum.percobaan ini sesuai untuk msterial yang brittle.


b. Percobaan tarik kejut

Dalam percobaan ini salah satu ujung spesimen di jepit dan pada salah

satu ujung yang lain diberi beban tekuk secara kejut.percobaan ini sangat

cocok untuk bahan yang bersifat ulet.

Gambar 3.2 percobaan tarik kejut

Sumber: http://yefrichan.wordpress.com/category

c. Percobaan puntir

Dala percobaan ini salah satu ujung spesimen dijepit dan pada ujung

spesimen yang lain diberi beban puntir secara kejut.Dalam hal ini masih

ada batas mulur dan batas patahtetapi tidak ada kontraksi(perlawanan

terhadap beban akibat adanya tegangan dalam).beberapa logam dapat

bertahan pada putaran yang tak terhingga.Asalkan tegangannya masih

dibawah batas tegangan limit.

Gambar 3.3 alat uji percobaan puntir

Sumber: www.pengujianimpactpuntir.com


Gambar 3.4 percobaan puntir

Sumber: http://yefrichan.wordpress.com/category

3.2.3 Tipe dan macam notch

a. V notch

Bentuk notchnya seperti huruf V

Gambar 3.5 bentuk notch V

Sumber: Hawan,the Enggineering of steel,Addison wesley(156)

b. U notch

Bentuk notchnya seperti bentuk U

Gambar 3.6 bentuk notch U



c. Key hole notch

Bentuknya menyerupai lubang kunci

Gambar 3.7 bentuk notch key hole


Dalam percobaan yang umum dilakukan digunakan notch V dalam uji

impact charpy karena beberapa alasan antara lain :

a. Mudah dilakukan

b. Benda uji kecil

c. Murah

d. Pengujian dapat dilakukan dibawah suhu ruang

Sedangkan pada uji impact charpy yang menggunakan notch yang

berbentuk U dan key hole akan mengalami kesulitan pada pembuatan

notch.

3.2.4 Macam-macam patahan dan sifatnya

Dengan mengetauhu macam-macam dan sifat patahan terhadap

harga impact strenghtnya dalam suatu material.Patahan suatu material

dapat dibagi menjadi tiga (3) bentuk yaitu:

1. Patahan getas

Patahan getas mempunyai permukaan yang mengkilat sehingga apabila

disambung kembali akan menghasilkan sambungan yang rapat.Patahan tersebut

menunjukkan harga impactnya yang rendah.


Gambar 3.8 struktur patahan getas

Sumber: http://ewatlas.mt.umist.ac.ok/internet

microscope/microgia/failure/brottle-steel.html

2. Patahan liat

Patahan ini mempunyai permukaan yang tidak rata seperti beludru buram dan

berserat.hal ini disebabkan karena spesimen memiliki harga impact yang tinggi.

Gambar 3.9 sruktur patahan liat

Sumber: http://ewatlas.mt.umist.ac.ok/internet

microscope/microgia/failure/ductile-steel.html

3. Patahan campuran

Patahan campuran ini mempunyai patahan yang beruas yaitu sebagian getas dan

sebagian liat.Patahan ini sering terjadi.


Gambar 3.10 struktur patahan campuran

Sumber: www.digilib.unnes.ac.id

3.2.5 Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan impact

Kekuatan impact adalah ketahanan spesimen terhadap impact(beban

kejut).Dinyatakan dengan banyaknya energi yang diperlukan untuk

mematahkan suatu material.faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan

impact :

Bentuk dan ukuran notch

Takik atau notch yang semakin kecil akan mendukung sering terjadinya

patahan karena takik merupakan tempat terjadinya pemusatab tegangan

saat benda diberi beban kejut.

Gambar 3.11 pengaruh ukuran bentuk notch

Sumber: Harner E.devis the testing of engineering material Mc grow hill


Kadar karbon

Semaki tinggi kadar karbonnya maka impact strenghtnya semakin rendah

karena mempunyai sifat yang rapuh.

Gambar 3.12 pengaruh kadarkarbon terhadap impact strength

Sumber: geoge E. Dieler mechanical metalurgi,mc graw hill,singapore,1986,409

Temperatur pemanasan

Semakin tinggi temperatur spesimen maka energi yang diperlukan untuk

mematahkan spesimen semakin tinggi,impact test sebaiknya dilakukan

pada suatu daerah yang mempunyai temperatur yang berbeda sehingga

dapat sekaligus mempelajari pengaruh temperatur tersebut.

Gambar 3.13 pengaruh temperatur terhadap impact strength


Sumber :Harner E.devis.the testing of engineering material Mc grow hill

wesley

Homogenitas

Homogenitas suatu material akan berpengaruh terhadap ikatan antar

atomnya.Sehingga berpenagruh terhadap harga impact

strenghtnya.semakin tinggi tingkat homogenitasnya semakin tinggi pula

impact strenghtnya.

Heat treatment

Proses heat treatment yang bebeda akan menghasilkan impact strenght

yang berbeda pula karena proses heat treatment menghasilkan perubahan

mekanik yang berbeda pula

Jenis material

Jenis material yang berbeda mempunyai susunan atom yang berbeda pula

sehingga kekuatan impactnya berbeda-beda pula.

Ukuran butir

Ukuran butir yang besar bersifat ductile dari pada ukuran butur yang

kecil.Hal ini dikareenakan ukuran butir yang besar gaya ikat antar atom

yang besar sehingga impact strenghtnya tinggi.

Kecepatan pendinginan

Pendinginan yang cepat akan menurunkan harga impact strenghtnya

karena pendinginan yang cepat setelah pemanasan cenderung membentuk

martensite yang bersifat keras dan rapuh.

Kekerasan

Semakin tinggi tingkat kekerasan suatu material maka semakin tinggi

harga impact strenghtnya karena material yang keras cenderung rapuh


Ketebalan bahan

Dengan uji charpy benda uji dengan keteblan standart 40,394 cm memiliki

impact strenght yang lebih tinggi dari pada benda uji yang sama dengan

ketebalan yang lebih besar.

Gambar 3.14 pengaruh ketebalan bahan terhadap impact strength

Sumber: Harner E.devis.the testing of engineering material Mc grow hill wesley

Tensile strenght

Material dengan tensil strenght yang tinggi akan memiliki

impactbstrenght yang rendah.Pada gambar berikut menunjukkan

hubungan antara tensile trenght dan impact strenght

Gambar 3.15 hubungan tensile strenght dengan impact strength

Sumber: Harner E.devis.the testing of engineering material Mc grow hill wesley


3.3 Pelaksanaan pengujian

3.3.1 Alat dan bahan yang digunakan

1. Spesifikasi alat yang digunakan

a. Charpy impact testing mechine

Gambar 3.16 charpy impect testing mesin

Sumber: laboratorium pengujian bahan universitas brawijaya

b. Kertas gosok

Digunakan untuk menghaluskan dann membersikan benda dari

karat

Gambar 3.17 kertas gosok

Sumber: laboratorium pengujian bahan universitas brawijaya

c. Baja bohler special k


2. Komposisi kimia spesimen

Dalam pelaksanaan pengujian impact ini bahan yang digunakan adalah

baja bohler special k dengan komposisi kimia sebagai berikut :

C :2,0%

Cr :12%

Mn :0,3%

Si :0,2%

3. Pergeseran titik eutectoid

Unsur

paduan

prosentase Suhu

eutectoid

Prosentase

eutectoid

Cr 12% 860oc 0,37%

Mn 0,3% 725oc 0,75%

Si 0,2% 745oc 0,72%

Perhitungan :

Tp =

12 (Tc .%C )

12%C

=(860.0,37 )+(725.0,75 )+(745.0 .72 )

0,37+0,75+0,72

=1398,35/1,84=759,9%

% Pc=

12 (Tc .%C )

12Tc

=(860.0,37 )+(725.0,75 )+(745.0 .72 )

860+725+745

=1398,35/2380=0,60%

Gambar pergeseran titik eutectoid


4. Bentuk dan dimensi benda kerja


3.3.2 Prosedur pengujian

Dalam uji kejut ini prosedur pengujiannya adalah :

1. Benda kerja diberi heat treatment

2. Spesimen dibersihkan dari kotoran dan terak

3. Dilakukan dry run test sebagai berikut :

a. Pendulum alat uji charpy diatur agar benar-benar menggantung bebas

dan dalam keadaan diam

b. Lengan pengikat diturunkan dengan roda pemutar

c. Tombol pengunci ditekan selanjutnya jika kedududkan lengan

pengikat sudah tepat terhadap pendulum pengunci dapat dilepas tanpa

menggeser kedududkan pendulum

d. Kurva jarum penunjuk diatur pada posisi vertikal

e. Pendulum beserta lengannya diangkat dengan roda pemutar sehingga

jarum luar menunjukkan skala yang sesuai dengan kedudukan

pendulum dalam posisi horizontal (90o)

f. Dilakukan dry run test untuk mengetauhi energi yang dilepas mesin

karena kerugian mekanik,dilakukan pencatatan sudut yang ditunjuk

oleh jarum

4. Dilakukan pengujian sebagai berikut

a. Spesimen diletakkan pada tempatnya sehingga bagian punggung takik

tepat pada posisi jatuhnya pendulum

b. Dilakukan pengujian seperti pada dry run test

3.4 Hipotesa

Hipotesa yang dapat dibuat menurut teori,urutn perlakuan panas yang

mempengaruhi kekuatan impact dari yang paling besar adalah

Normalizing,Stress realiving,tanpa perlakuan,Tempering,Hardening.Jadi

perlakuan panas mempengaruhi impact strenght suatu spesimen.


3.5 Pengolahan data

3.5.1 Data kelompok

Spesimen dengan perlakuan panas Hardening 850oC holding 30 menit

R :600mm

G :24kg

Fo :80mm2

Ao :4,67o

A1 :5.5o

Β :90o

Energi yang dibutuhkan secara ideal

Ao =(m.g.h)-(m.g.h2)

=G.(h1-h2)

=G.R.{cos(90o-A1o)-cos β}

=24.600{cos (90o-5,5o)-cos 90o}

=24.600(0,241-0,156)

=1224kg/mm

Kerugian energi pada alat

F =G.R{COS (90O-A0)-COSβ}

=24.600{COS(90O-4,67O)-COS 90O}

=24.600{0,228-0,156}

=1042,58 Kg/mm

Energi actual yang diperlukan

A =Ao-F

=1224-1042,58

=181,42 kg/mm

Energi yang diperlukan untuk mematahkan spesimen tiap satuan luas

penampang

Ak =A/F

=670,45/80

=8,380 kg.mm/mm2


Spesimen dengan perlakuan panas martempering 400oC,holding 30 menit

R :600mm

G :24kg

Fo :80mm2

Ao :5o

A1 :7o

Β :90o



=G.(h1-h2)


=24.600{cos (90o-7o)-cos 90o}

=1547,136kg/mm



=24.600{COS(90O-5O)-COS 90O}

=1255,04 Kg/mm


A =Ao-F

=1547,136-1255,04

=292,1 kg/mm


penampang

Ak =A/F

=292,1/80

=3.65 kg.mm/mm2

Spesimen dengan perlakuan panas Normalizing 850oC,holding 30 menit

R :600mm

G :24kg

Fo :80mm2


Ao :5o

A1 :12o

Β :90o



=G.(h1-h2)


=24.600{cos (90o-12o)-cos 90o}

=2625,12kg/mm



=24.600{COS(90O-5O)-COS 90O}

=1255,04 Kg/mm


A =Ao-F

=2625,12-1255,04

=1370,08 kg/mm


penampang

Ak =A/F

=1370,08/80

=17,13 kg.mm/mm2

Spesimen dengan perlakuan panas stress realiving 400oC,holding 30 menit

R :600mm

G :24kg

Fo :80mm2

Ao :5o

A1 :9o

Β :90o




=G.(h1-h2)


=24.600{cos (90o-9o)-cos 90o}

=1981,44kg/mm



=24.600{COS(90O-5O)-COS 90O}

=1255,04 Kg/mm


A =Ao-F

=1981,44-1255,04

=726,4 kg/mm


penampang

Ak =A/F

=726,4/80

=9,08 kg.mm/mm2

3.6 Pembahasan

Pada diiagram batang hubungan energi patah dengan berbagai macam

perlakuan diperolrh nilai uji impact dari yang tertinggi hingga yang terendah

adalah sebagai berikut :

Normalizing-stress realiving-tanpa perlakuan-Martempering-Hardening.

Hal ini telah sesuai berdasarkan teori pengujian impact dari kekuatan impact

yang tertinggi hingga yang terendah.

Penjelasn mengenai grafik diatas akan diterangkan sebagai berikut :

Normalizing memiliki energi patah yang besar dari spesimen lainnya yaitu

sebesar 17,13 kg.mm/mm2 Haltersebut telah sesuai dengan landasan teori

pengujian impact.Energi tersebut sangat besar dikarenakan karena

pendinginan yang lambat.<aka terbentuk butir-butir yang besar.dan semakin

besar ukuran butur-butir menyebabkan spesimen semakin ulet dan semakin

ulet suatu material semakin besar pula energi yang dibutuhkan untuk

mematahka spesimen tersebut.


Stress realiving memiliki energi patah sebesar 9,08 kg.mm/mm2 hal tersesebut

juga tidak menyimpang dari teori pengujian impact.stress realiving memiliki

energi patah dibawah Normalizing karena suhu yang digunakan untuk

memanaskan hanya sekitar 44oCjadi butiran-butiirannya tidak sampai

berubah menjadi austenit karena itu ketika didinginkan lambat tidak terlalu

berpengaruh terhadap butiran-butirannya dan energi yang diperlukan untuk

mematahkan materialnya juga tidak terlalu besar dibandingkan

Normalizing.Jika dibandingkan dengan tanpa perlakuan,stress realiving

memiliki energi patah yang lebih besar dibandingkan dengan tanpa perlakuan

hal tersebut dapat terjadi karena stress realiving sendiri bertujiuan untuk

menghilangkan energi dalamyang ada seteelah di Normalizing.Dengan

dipanaskan 400oC butiran-butiran pada material tersebut akan mengalami

recovery dan haltersebut mengakibatkan suatu material lebih mudah

mengalami deformasi plastis.

Tanpa perlakuan memiliki energi patah.sebesar8,38kg.mm/mm2 halini

disebabkan karena material tidak mendapat perlakuan apa-apa sehingga tidak

mengalami kenaikan ataupun penurunan kekerasan pada suatu spesimen.

Martempering memiliki energi patah sebesar 3,65 kgmm/mm2 dibawah tanpa

perlakuan karena pada saat dipanaskan suhu yang digunakan sekitar 400oC

setelah itu didinginkan cepat jadi butiran-butiran yang terbentuk akan

kecil.Ketika butiran-buttiran yang terbentuk kecil akan mengakibatkan

memikli sifat keras dan sifat pada suatu material berbandig terbalik dengan

energi impactnya.sedangak martempering dengan Hardening,Martempering

memiliki energi patah yang lebih besar dibandingkan Hardening haltersebut

yidah jauh beda dengan stress realiving dan tanpa perlakuan yaitu bertujuan

untuk menghilangkan energi dalam yang ada setelah dihardening.denga

dipanaskan sebesar 400oc butiran akan mengalami recovery yang

mengakibatkan suatu material mudah mengalami deformasi plastis karena itu

Martempering memiliki energi yang lebih besat dibandingkan Hardening.

Hardening memiliki energi patah sebesar 2,27kgmm/mm2.Kekuatan imapact

Hardening paling kecil dibandingkan dengan yang lainnya hal ini disebabkan

karena suhu yang digunakan adalah 850oC dan diholding selama 30 menit


lalu didinginkan cepat dengan larutan garam sehingga spesimen bersifat

keras.Suatu material semakin kecil energi impactnya jika suatu material

tersebut semakin keras.

3.7 Kesimpulan dan saran

3.7.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum pengujian impact ini

adalah tidak terjadi penyimpangan pada saat pengujian dari masing-masing

spesimen yang diberi perlakuan panas yang berbeda-beda.

Berdasarkan teori,urutan kekuatan impact dari yang tertinggi sampai

yang terendah adalah :

Normalizing-stress realiving-tanpa perlakuan –Martempering-

Hardening

3.7.2 Saran

Menjaga suhu ruangan agar tetap stabil yaitu sebesar 27oC

Suhu pada media pendinginan diusahakan agar tetap stabil pada saat

proses pendinginan

Suhu pada spesimen tidak boleh terlalu tinggi dan terlalu randah

Menjaga ketelitian dalam meletakkan takik pada meja uji dengan

pendulum tepat jatuh pada takik.


bab iii impact

Documents