elemen mesin 2

32
TEGANGAN 1. Tegangan Normal (Normal Stress) Gaya internal yang bekerja pada sebuah potongan dengan luasan yang sangat kecil akan bervariasi baik besarnya maupun arahnya. Pada umumnya gaya-gaya tersebut berubah-ubah dari suatu titik ke titik yang lain, umumnya berarah miring pada bidang perpotongan. Dalam praktek keteknikan intensitas gaya diuraikan menjadi tegak lurus dan sejajar dengan irisan, seperti terlihat pada Gambar 1.1. Gambar 1.1. Komponen-Komponen Tegangan Normal dan Geser dari Tegangan. Tegangan normal adalah intensitas gaya yang bekerja normal (tegak lurus) terhadap irisan yang mengalami tegangan, dan dilambangkan dengan ζ (sigma). Bila gaya- gaya luar yang bekerja pada suatu batang sejajar terhadap sumbu utamanya dan potongan penampang batang tersebut konstan, tegangan internal yang dihasilkan adalah sejajar terhadap sumbu tersebut. Gaya-gaya seperti itu disebut gaya aksial, dan tegangan yang timbul dikenal sebagai tegangan aksial. Konsep dasar dari tegangan dan regangan dapat diilustrasikan dengan meninjau sebuah batang prismatik yang dibebani gaya-gaya aksial (axial forces) P pada ujung-ujungnya. Sebuah batang prismatik adalah sebuah batang lurus yang memiliki penampang yang sama pada 1

Upload: enda-krista-tarigan

Post on 15-Jan-2016

100 views

Category:

Documents


7 download

DESCRIPTION

mesin

TRANSCRIPT

Page 1: Elemen mesin 2

TEGANGAN

1. Tegangan Normal (Normal Stress)

Gaya internal yang bekerja pada sebuah potongan dengan luasan yang sangat kecil akan bervariasi baik besarnya maupun arahnya. Pada umumnya gaya-gaya tersebut berubah-ubah dari suatu titik ke titik yang lain, umumnya berarah miring pada bidang perpotongan. Dalam praktek keteknikan intensitas gaya diuraikan menjadi tegak lurus dan sejajar dengan irisan, seperti terlihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1. Komponen-Komponen Tegangan Normal dan Geser dari Tegangan.Tegangan normal adalah intensitas gaya yang bekerja normal (tegak lurus) terhadap irisan yang mengalami tegangan, dan dilambangkan dengan ζ (sigma). Bila gaya-gaya luar yang bekerja pada suatu batang sejajar terhadap sumbu utamanya dan potongan penampang batang tersebut konstan, tegangan internal yang dihasilkan adalah sejajar terhadap sumbu tersebut.

Gaya-gaya seperti itu disebut gaya aksial, dan tegangan yang timbul dikenal sebagai tegangan aksial. Konsep dasar dari tegangan dan regangan dapat diilustrasikan dengan meninjau sebuah batang prismatik yang dibebani gaya-gaya aksial (axial forces) P pada ujung-ujungnya. Sebuah batang prismatik adalah sebuah batang lurus yang memiliki penampang yang sama pada keseluruhan pajangnya. Untuk menyelidiki tegangan-tegangan internal yang ditimbulkan gaya-gaya aksial dalam batang, dibuat suatu pemotongan garis khayal pada irisan mn(Gambar 1.2). Irisan ini diambil tegak lurus sumbu longitudinal batang. Karena itu irisan dikenal sebagai suatu penampang(cross section).

1

Page 2: Elemen mesin 2

Gambar 1.2. Batang Prismatik yang Dibebani Gaya Aksial

Tegangan normal dapat berbentuk:

a. Tegangan Tarik (Tensile Stress)

Apabila sepasang gaya tarik aksial menarik suatu batang, dan akibatnya batang ini cenderung menjadi meregang atau bertambah panjang. Maka gaya tarik aksial tersebut menghasilkan tegangan tarik pada batang di suatu bidang yang terletak tegak lurus atau normal terhadap sumbunya.

Gambar 1.3.  Gaya Tarik Aksial

b. Tegangan Tekan (Compressive Stress)

Apabila sepasang gaya tekan aksial mendorong suatu batang, akibatnya batang ini cenderung untuk memperpendek atau menekan batang tersebut. Maka gaya tarik aksial tersebut menghasilkan tegangan tekan pada batang di suatu bidang yang terletak tegak lurus atau normal terhadap sumbunya.

Gambar 1.4. Gaya Tekan Aksial

Intensitas gaya (yakni, gaya per satuan luas) disebut tegangan (stress) dan lazimnya ditunjukkan dengan huruf Yunani ζ (sigma). Dengan menganggap bahwa tegangan terdistribusi secara merata pada seluruh penampang batang, maka resultannya sama dengan intensitas ζ kali luas penampang A dari batang. Selanjutnya, dari kesetimbangan benda yang diperlihatkan pada Gambar 1.2, besar resultan gayanya sama dengan beban P yang dikenakan, tetapi arahnya berlawanan. Sehingga diperoleh rumus :

2

Page 3: Elemen mesin 2

2. Tegangan Geser

a. Tegangan geser

Tegangan geser (bahasa Inggris: shear stress), diberi lambang   

(Yunani: tau), didefinisikan sebagai komponen tegangan coplanar dengan

penampang melintang sebuah benda. Tegangan geser timbul dari

komponen vektor gaya paralel ke penampang melintang.tegangan normal, di sisi

lain, muncul dari komponen vektor gaya tegak lurus dari penampang melintang

bahan.

Rumus untuk menghitung tegangan geser rata-rata adalah gaya dibagi luas:

di mana:

 = tegangan geser;

 = gaya yang diterapkan;

 = luas cross-sectional bahan dengan luas paralel dengan vektor gaya yang

diterapkan.

b. Tegangan geser murni

Tegangan geser murni berhubungan dengan regangan geser murni, dilambangkan

dengan  , dengan persamaan berikut:

di mana   adalah modulus geser bahan itu, yang dihitung dengan

Di sini   adalah modulus Young dan   adalah rasio Poisson.

3

Page 4: Elemen mesin 2

3.     Tegangan LengkungTerjadi pada benda atau beban yang dalam keadaan ditumpu sehingga

menimbulkan tegangan lengkung.4.     Tegangan Puntir

Terjadi pada pengeboran,yang sering terjadi pada poros roda gigi dan batang-batang torsi pada mobil,juga saat melakukan pengeboran.

4

Page 5: Elemen mesin 2

MODULUS ELASTISITAS

1. Modulus Young

Modulus Young, disebut juga dengan modulus tarik (bahasa

Inggris: tensile modulus atau elastic modulus), adalah ukuran kekakuansuatu

bahan elastis yang merupakan ciri dari suatu bahan. Modulus Young didefinisikan

sebagai rasio tegangan dalam sistem koordinat

Kartesius terhadap regangan sepanjang aksis pada jangkauan tegangan di

mana hukum Hooke berlaku. Dalam mekanika benda padat, kemiringan (slope)

pada kurva tegangan-regangan pada titik tertentu disebut dengan modulus tangen.

Modulus tangen dari kemiringan linear awal disebut dengan modulus Young.

Nilai modulus Young bisa didapatkan dalam eksperimen menggunakan

uji kekuatan tarikdari suatu bahan. Pada bahan anisotropis, modulus Young dapat

memiliki nilai yang berbeda tergantung pada arah di mana bahan diaplikasikan

terhadap struktur bahan.

Modulus Young adalah penggambaran modulus elastis yang paling

umum. Modulus elastis yang lainnya adalah modulus kompresi (bulk modulus)

dan modulus geser (shear modulus).

Modulus Young dinamai berdasarkan ilmuwan Inggris abad ke 19, Thomas

Young. Namun konsep yang sama dikembangkan terlebih dahulu oleh Leonhard

Euler pada tahun 1727, dan eksperimen pertama yang memanfaatkan konsep yang

sama dengan modulus Young dilakukan oleh Giordano Riccati pada tahun 1782.

Modulus Young adalah ukuran bagaimana sulitnya untuk memampatkan material, seperti baja. Mengukur tekanan biasanya dihitung dalam satuan pascal (Pa). Hal ini paling sering digunakan oleh fisikawan untuk menentukan besar tegangan dari pengukuran seberapa material, dalam menanggapi stress seperti terjepit atau diregangkan.

Modulus Young, E, dapat dihitung dengan membagi tegangan tarik oleh regangan tarik dalam batas elastisitas linier pada bagian dari kurva tegangan-regangan:

5

Page 6: Elemen mesin 2

Elastisitas adalah kemampuan suatu material untuk kembali ke keadaan atau dimensi aslinya setelah beban, atau stres, dihilangkan. Regangan elastis adalah reversibel, yang berarti regangan akan hilang setelah tegangan tersebut dihilangkan dan material akan kembali ke keadaan semula. Bahan yang terkena tingkat stres yang intens dapat rusak ke titik di mana stres merubah bahan tersebut tidak akan kembali ke ukuran aslinya. Hal ini disebut sebagai deformasi plastis atau regangan plastis.

Kemampuan materi untuk menolak atau meneruskan tegangan adalah penting, dan sifat ini sering digunakan untuk menentukan apakah bahan tertentu cocok untuk tujuan tertentu. Sifat ini sering ditentukan di laboratorium, menggunakan teknik eksperimental yang dikenal sebagai uji tarik, yang biasanya dilakukan pada sampel bahan dengan bentuk dan dimensi tertentu. Modulus Young dikenal untuk berbagai bahan struktural, termasuk logam, kayu, kaca, karet, keramik, beton, dan plastik.

Gbr. Profil data hasil uji tarik

6

Page 7: Elemen mesin 2

Kita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan

berpedoman pada hasil uji tarik seperti pada Gbr.5. Asumsikan bahwa kita

melakukan uji tarik mulai dari titik O sampai D sesuai dengan arah panah dalam

gambar.

1) Batas elastis σE ( elastic limit)

Dalam Gbr.5 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 inset dalam Gbr.5). Tetapi bila beban

ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat

perubahan permanen dari bahan. Terdapat konvensi batas regangan permamen

(permanent strain) sehingga masih disebut perubahan elastis yaitu kurang dari

0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan 0.005% . Tidak ada standarisasi

yang universal mengenai nilai ini. [1]

2) Batas proporsional σp (proportional limit)

Titik sampai di mana penerapan hukum Hook masih bisa ditolerir.

Tidak ada standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek, biasanya batas

proporsional sama dengan batas elastis.

3) Deformasi plastis (plastic deformation)

Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada

Gbr.5 yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai

daerah landing.

4) Tegangan luluh atas σuy (upper yield stress)

Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.

7

Page 8: Elemen mesin 2

5) 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 ini.

6) Regangan luluh εy (yield strain)

Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.

7) Regangan elastis εe (elastic strain)

Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban

dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.

8) Regangan plastis εp (plastic strain)

Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban

dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.

9) Ultimate stress

Titik C dinamakan titik Ultimate stress, yaitu titik dimana tegangan

maksimum terjadi, yang didefinisikan sebagai beban terbesar dibagi dengan luas

area mula-mula (origin) dari bahan.

10) Breaking stress

Setelah spesimen mencapai titik ultimate, akan terjadi proses necking,

yaitu pengecilan luas penampang area. Tegangan kemudian terus berkurang

hingga spesimen patah pada titik D.

11) Regangan total (total strain)

Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastis, 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.

8

Page 9: Elemen mesin 2

Untuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier dan landing yang

jelas, tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yang menghasilkan

regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strain (Gbr.6).

Gbr.1.3 Penentuan tegangan luluh (yield stress) untuk kurva tanpa daerah linier

Perlu untuk diingat bahwa satuan SI untuk tegangan (stress) adalah Pa

(Pascal, N/m2) dan strain adalah besaran tanpa satuan.

9

Page 10: Elemen mesin 2

UJI TARIK

1. Uji Tarik

Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu

bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang berlawanan arah dalam

satu garis lurus.. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk

rekayasa teknik dan desain produk karena mengahasilkan data kekuatan material.

Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap

gaya statis yang diberikan secara lambat.

Sampel atau benda uji dengan ukuran dan bentuk tertentu ditarik dengan

beban kontinyu sambil diukur pertambahan panjangnya. Data yang didapat

berupa perubahan panjang dan perubahan beban yang selanjutnya ditampilkan

dalam bentuk kurva tegangan-regangan, sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar

1.1.

Gambar 1.4 Kurva Tegangan Regangan teknik ( - )

10

Page 11: Elemen mesin 2

Gambar 1.5 Skema pengujian tarik dengan UTM

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.

11

Page 12: Elemen mesin 2

a. Data Pengujian Uji Tarik Plat Baja ST 37.

Grafik Data Pengujian Uji Tarik Plat Baja ST 37 non las.

σt max = Fmaks

Ao = 37,54

50 = 0,7508 kg/mm2.

12

Page 13: Elemen mesin 2

13

Page 14: Elemen mesin 2

CREEP

Creep (mulur)  adalah suatu proses aliran plastik bila logam dipengaruhi

oleh tegangan konstan untuk jangka waktu yang cukup lama. Suatu peralatan

dipersiapkan untuk mereduksi pembebanan selama pengujian untuk

mengkompensasi reduksi penampang benda uji. Pada temperatur relatif tinggi,

creep terjadi pada tegangan yang berapapun besarnya, tetapi laju pemuluran

(Creep Rate) meningkat dengan naiknya tegangan pada temperatur tertentu. Untuk

mendapatkan sifat-sifat mulur yang akurat, benda uji harus dipertahankan pada

temperatur konstan dan pengukuran perubahan dimensi harus mendapat perhatian

yang besar bagaimanapun kecilnya karena kenaikan temperatur sebesar beberapa

puluh derajat cukup untuk melipat gandakan laju pemuluran sebagian besar

logam.

Kerusakan akibat suhu tinggi pada pipa bertekanan dalam kurun waktu

yang cukup lama, tanpa adanya kesalahan pengoperasian, biasanya terjadi akibat

pengaruh creep atau mulur. Pipa terdeformasi secara kontinu dan perlahan-lahan

dalam kurun waktu yang lama, apabila dibebani secara tetap. Laju regangan creep

tergantung pada waktu dan suhu serta pembebanan yang konstan. Proses kerusakan

akibat creep juga dapat terjadi pada suhu rendah, akan tetapi yang sangat menyolok

terjadi pada suhu tinggi atau mendekati suhu cair suatu material. Proses kerusakan

creep pada material biasanya terjadi pada suhu tinggi yang berada pada 0.4 sampai

0.5 kali titik cair dalam derajat kerlvin atau biasanya dinyatakan 0.4 - 0.5 TM dan

terjadi akibat adanya peregangan butiran atau struktur pada suhu tinggi dalam waktu

yang lama pada kondisi pembebanan konstan.

Suatu karakteristik penting dari kekuatan material pada suhu tinggi adalah

keharusan untuk menyatakan kekuatan tersebut terhadap skala waktu tertentu.

Untuk keperluan praktis, dianggap bahwa sifat-sifat tarik sebagian besar logam

teknik pada suhu kamar tidak tergantung pada waktu. Akan tetapi pada suhu

tinggi, kekuatan bahan sangat tergantung pada laju perubahan regangan dan waktu

keberadaan pada suhu tinggi tersebut. Sejumlah logam pada keadaan demikian

mempunyai perilaku seperti bahan-bahan viskoelastis. Logam yang diberi beban

tarik tetap pada suhu tinggi akan mulur (creep) dan mengalami pertambahan yang

tergantung pada waktu.

14

Page 15: Elemen mesin 2

Untuk membuktikan kurva mulur rekayasa suatu logam, maka benda tarik

dikenakan beban tetap sedangkan suhu benda uji , regangan (perpanjangan)

yang terjadi ditentukan sebagai fungsi waktu. Walaupun prinsip pengukuran

ketahanan mulur sangat sederhana, tetapi pada kenyataanya pengukuran tersebut

memerlukan peralatan laboratorim yang banyak. Kurva pada gambar 1.2

merupakan bentuk kurva mulur ideal. Kemiringan pada kurva (dε/dt) tersebut

dinyatakan sebagai laju mulur. Mula-mula benda uji mengalami perpanjangan

yang sangat cepat (ε0), kemudian laju mulur akan turun terhadap waktu hingga

mencapai keadaan makin seimbang, dimana laju mulurnya mengalami perubaan

yang kecil terhadap waktu. Pada tahap akhir, laju mulur bertambah besar secara

cepat hingga terjadi patah. Oleh karena itu, merupakan hal yang wajar bahwa

pembahasan kurva mulur ditinjau berdasarkan ketiga tahapan tersebut, yang

sangat tergantung pada suhu dan tegangan yang digunakan.

Terlihat pada gambar kurva, creep dapat dibagi menjadi tiga tahap. Tahap

pertama disebut sebagai primary creep, yaitu tahap dimana benda uji mengalami

peningkatan regangan plastis dengan menurunnya laju regangan terhadap waktu.

Hal ini terjadi karena adanya pembebanan awal. Laju creep akan berkurang pada

akhir tahap ini karena terjadi penyusunan ulang cacat kristal dan merupakan

awal dari tahap kedua. Tahap kedua creep atau secondary creep pada dasarnya

adalah kondisi kesetimbangan antara mekanisme work hardening dan recovery.

Benda uji tetap berada dibawah pembebanan dan tetap bertambah panjang,

namun tidak secepat tahap pertama. Tahap ini bergantung pada temperatur dan

tingkat pembebanan pada benda uji. Semakin besar beban dan semakin tinggi

temperatur, pertambahan panjang dari benda uji akan semakin besar. Tahap akhir

dari creep atau tertiary creep adalah pertambahan panjang benda uji secara

cepat menuju perpatahan. Tahap ini merupakan hasil dari perubahan

metalurgis dalam logam seperti pengkasaran partikel endapan, rekristalisasi atau

perubahan difusi yang memungkinkan peningkatan deformasi secara cepat.

Dalam tertiary creep terjadi pengurangsn luas penampang akibat adanya necking

15

Page 16: Elemen mesin 2

yang mengakibatkan bertambahnya tegangan dalam beban yang konstan,

sehingga menambah peningkatan deformasi.

Pada kondisi creep, patah akan terjadi bila creep strain telah

mengakibatkan regangan mencapai ε1 (strain pada saat putus). Karena creep

rate akan meningkat dengan naiknya tegangan dan/atau temperatur, maka

umur hidup atau masa kerjasampai patah akan menurun bila tegangan

dan/atau temperatur dinaikan, seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 1.5 Kurva creep, perubahan regangan terhadap waktu

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

16

Page 17: Elemen mesin 2

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.

17

Page 18: Elemen mesin 2

FAKTOR KEAMANAN

Safety Factor untuk perencanaan poros (sularso)

Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros d s (mm), maka tegangan geser τ (kg/mm2) yang terjadi adalah

τ= T

(π ds3/16)

=5,1 T

d s3

(1.1)

Di dalam buku ini tegangan geser (τ a) dihitung atas dasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan

tarik σ B (kg/mm2). Jadi batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik σ B, sesuai dengan standar ASME. Untuk harga 18% ini faktor keamanan diambil sebesar 1/0,18 = 5,6. Harga 5,6 ini diambil untuk harga SF dengan kekuatan yang dijamin, dan 6,0 untuk bahan S-C (baja batang yang ditarik dingin dan difinis) dengan pengaruh massa, dan baja paduan. Faktor ini dinyatakan dengan S f 1.

Selanjutnya perlu ditinjau apakah poros tersebut akan diberi alur pasak atau dibuat bertangga, karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. Pengaruh kekasaran permukaan juga harus diperhatikan. Untuk memasukkan pengaruh-pengaruh ini dalam perhitungan perlu diambil faktor yang dinyatakan sebagai S f 2 dengan harga sebesar 1,3 sampai 3,0.

Dari hal-hal di atas maka besarnya τ adapat dihitung dengan

τ a=σ B/(S f 1× S f 2)

(1.2)

Kemudian keadaan momen puntir itu sendiri juga harus ditinjau. Faktor koreksi yang dianjurkan oleh ASME juga dipakai di sini. Faktor ini dinyatakan dengan Kt, dipilih sebesar 1,0 jika beban dikenakan secara halus , 1,0-1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan, dan 1,5-3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan besar.

Jika diperkirakan akan terjadi beban lentur pada poros maka dapat dipertimbangkan pemakaian faktor Cb yang harganya antara 1,2 sampai 2,3 bila diperkirakan tidak ada beban lentur maka Cb = 1,0.

Dari persamaan (1.1) diperoleh rumus untuk menghitung dimaeter poros,

d s=[ 5,1τa

K t CbT ]13

(1.3)

18

Page 19: Elemen mesin 2

Dimana:

d s = dimaeter poros (mm)

τ a = tegangan geser aman (kg/mm2)

K t = faktor koreksi momen puntir (1,0-3,0)

Cb = faktor beban lentur (1,0-2,3)

T = momen rencana (kg.mm)

19

Page 20: Elemen mesin 2

STAINLESS STEEL

1.Pengertian

Stainless steel disebut sebagai baja tahan karat karena jenis baja ini tahan terhadap

pengaruh oksigen dan memiliki lapisan oksida yang yang stabil pada permukaan baja,

Stainless steel bisa bertahan dari pengaruh oksidasi karena mengandung unsur Chromium

lebih dari 10,5%, unsur chromium ini yang merupakan pelindung utama baja dalam stainless

steel terhadap gejala yang di sebabkan kondisi lingkungan. Semakin tinggi kandungan

Chromium (Cr), makin tinggi ketahanan korosinya (Corrosion Resistance).   

2. Jenis-jenis

Stainless steel di bagi dalam beberapa kelompok utama sesuai jenis dan persentase

material sebagai bahan pembuatannya. Kelompok/ klasifikasi stainless steel antara lain

adalah sebagai berikut:

a. Martensitic

Martensitic memilliki kandungan Chrome sebesar 12% sampai maksimal 14% dan

Carbon pada kisaran 0,08-2,0%. Kandungan karbon yang tinggi merupakan hal yang baik

dalam merespon panas untuk memberikan berbagai kekuatan mekanis , misalnya kekerasan

baja.    Baja tahan karat klas martensitic menunjukkan kombinasi baik terhadap ketahanan

korosi dan sifat mekanis mendapat perlakuan panas pada permukaannya sehingga bagus

untuk berbagai aplikasi. Baja tahan karat kelompok ini bersifat magnetis.    Pada kelompok

atau klasifikasi martensic di bagi dalam beberapa tipe yang antara lain adalah:

1)Type 410    

Memiliki kandungan chrome sebanyak 13% dan 0,15% carbon, jenis yang paling baik di

gunakan pada pengerjaan dingin.

2) Type 416    

Memiliki kandungan yang sama dengan type 410, namun ada penambahan unsur sulfur.

3) Type 431    

Mengandung 175 chrome, 2,5% nikel dan 0,15% maksimum carbon.

b. Ferritic

Ferritic memiliki kandungan chrome sebanyak 17% dan carbon antara 0,08-0,2%.

Memiliki sifat ketahanan korosi yang meningkat pada suhu tinggi. Namun sulit di lakukan

perlakuan panas kepada kelompok stainless steel ini sehingga penggunakan menjadi terbatas,

20

Page 21: Elemen mesin 2

Baja tahan karat kelompok ini bersifat magnetis.    Pada kelompok atau klasifikasi ferrtic di

bagi dalam beberapa tipe yang antara lain adalah:

1) Type 430    

Memiliki kandungan chrome sebanyak 17% , dan kandungan baja yang rendah. Tahan

sampai temepratur/suhu 800%, biasanya di buat dalam bentuk baja strip.

c. Austenitic

Austenitic memiliki kandungan chrome pada kisaran 17-25% dan Nikel pada kisaran

8-20% dan beberapa unsur/elemen tambahan dalam upaya mencapai sifat yang di inginkan.

Baja tahan karat kelompok ini adalah non magnetic.    Pada kelompok atau klasifikasi

austenitic di bagi dalam beberapa type yang antara lain adalah:

1) Type 304    

Type ini dibuat dengan bahan dan pertimbangan ekonomis, sangat baik untuk lingkungan

tercemar dan di air tawar namun tidak di anjurkan pemakaiannya yang berhubungan langsung

dengan air laut.

2) Type 321    

Merupakan variasi dari type 304 namun dengan penambahan Titanium dan Carbon secara

proporsional. Lumayan baik untuk pengerjaan suhu tinggi.

3) Type 347    

Mirip dengan type 321 tetapi dengan penambahan Niobium(bukan Titanium)

4) Type 316    

Pada type ini ada penambahan unsur Molibdenum 2-3% sehingga memberikan perlindungan

terhadap korosi, baik di gunakan pada peralatan yang berhubungan dengan air laut.

Penambahan Nikel sebesar 12% tetap memepertahankan struktur austenitic.

5) Type 317    

Mirip dengan type 316, namun ada penambahan lebih pada unsur/elemen Molybdenum

sebesar 3-4%, memberikan peningkatan ketika berhubungan langsung dengan air laut pada

suhu/temperature dingin.f. 6 Moly    Lebih dikenal dengan istilah UNS S31254, merupakan

jenis yang memiliki ketahanan tinggi terhadap air laut karena tingginya kadar Chromium dan

Molibdenum.

21

Page 22: Elemen mesin 2

6) L Grade    

Memiliki kandungan Carbon rendah (316L) dibatasi antara 0,03-0,035%, hal ini akan

menyebabkan pengurangan kekuatan tarik.

d. Duplex

Merupakan kelompok terbaru yang memiliki keseimbangan Chromium, Nikel,

Molibdenum dan Nitrogen pada campuran yang sama antara kelompok austenite dan

kelompok ferit. Hasilnya adalah sebuah kekuatan yang tinggi, sangat tahan terhadap korosi.

Direkomendasikan pada suhu -50 sampai dengan +300 ° C. Biasanya di sebut UNS, sebagai

merk dagang. Beberapa type antara lain adalah:

1. UNS S31803    

Ini merupakan kelas duplex type yang paling banyak di gunakan. Komposisinya adalah:

0,03% maksimum Carbon, 22% Chrome, 5,5% Nikel, dan 0,15 Nitrogen.

2. UNS S32750    

Tipe duplex yang rendah menurut sifat mirip dengan type 316, tapi dua kali lipat kekuatan

tariknya. Komposisinya adalah: 0,03% carbon, 23% Chrome, 4% Nikel dan 0,1% adalah

Nitrogen.

3. UNS S32750    

Ini merupakan tipe super untuk kelompok duplex, ketahanan terhadap korosi yang

meningkat. Komposisi dari type ini adalah: 0,03% maksimum Carbon, 25% Chrome, 7%

Nikel, 4% Molibdenum dan 0,028 nitrogen. 

   

22

Page 23: Elemen mesin 2

23

Page 24: Elemen mesin 2

Sumber : (ASM Handbook Vol. 1: 2005)

24

Page 25: Elemen mesin 2

DAFTAR PUSTAKA

http://www.abi-blog.com/2014/04/pengertian-macam-jenis-dan-karakter-stainless-steel.html

Sumber : (http://en.wikipedia.org/wiki/Creep_(deformation) )

http://id.wikipedia.org/wiki/Modulus_Young

http://www.sridianti.com/pengertian-modulus-young-2.html

http://khoirumansyahbtr.blogspot.com/2012/10/v-behaviorurldefaultvmlo_23.html

25