IV. Data, Perhitungan, dan Grafik IV.1 Tabel DataIV.1.1 Uji Tarik Besi (Fe) P (kg)dL (mm) (Regangan) (Tegangan(mPa))t (Tegangan Sesungguhnya (mPa))t (Regangan Sesungguhnya)

000000

20000.250.005276.6930023278.07646730.004987542

23500.50.01325.1142777328.36542040.009950331

24000.750.015332.0316027337.01207670.014888612

245010.02338.9489278345.72790630.019802627

25001.250.025345.8662528354.51290910.024692613

26001.50.03359.7009029370.491930.029558802

27001.750.035373.535553386.60929740.034401427

275020.04380.4528781395.67099320.039220713

28502.250.045394.2875282412.0304670.044016885

29002.50.05401.2048533421.26509590.048790164

30002.750.055415.0395034437.86667610.053540767

305030.06421.9568284447.27423810.058268908

31003.250.065428.8741535456.75097350.062974799

31503.50.07435.7914786466.29688210.067658648

31903.750.075441.3253386474.4247390.072320662

323040.08446.8591986482.60793450.076961041

32504.250.085449.6261287487.84434960.081579987

32804.50.09453.7765237494.61641080.086177696

33104.750.095457.9269187501.4299760.090754363

335050.1463.4607788509.80685670.09531018

33655.250.105465.5359763514.41725380.099845335

33805.50.11467.6111738519.04840290.104360015

34005.750.115470.3781038524.47158580.108854405

342560.12473.8367664530.69717830.113328685

34506.250.125477.2954289536.95735750.117783036

34606.50.13478.6788939540.90715010.122217633

34756.750.135480.7540914545.65589380.126632651

349070.14482.8292889550.42538940.131028262

35007.250.145484.212754554.42360330.135404637

35107.50.15485.596219558.43565180.139761942

35207.750.155486.979684562.4615350.144100344

353080.16488.363149566.50125280.148420005

35358.250.165489.0548815569.74893690.152721087

35408.50.17489.746614573.00353840.157003749

35408.750.175489.746614575.45227140.161268148

354590.18490.4383465578.71724890.165514438

35409.250.185489.746614580.34973760.169742775

35409.50.19489.746614582.79847070.173953307

35359.750.195489.0548815584.42058340.178146185

3520100.2486.979684584.37562080.182321557

350010.250.205484.212754583.47636850.186479567

349010.50.21482.8292889584.22343960.19062036

345010.750.215477.2954289579.91394610.194744077

3400110.22470.3781038573.86128670.198850859

335011.250.225463.4607788567.7394540.202940844

330011.50.23456.5434537561.54844810.207014169

325011.750.235449.6261287555.28826890.21107097

3150120.24435.7914786540.38143340.21511138

305012.250.245421.9568284525.33625140.21913553

295012.50.25408.1221783510.15272290.223143551

275012.750.255380.4528781477.4683620.227135573

2450130.26338.9489278427.0756490.231111721

210013.250.265290.5276524367.51748020.235072122

190013.50.27262.8583521333.83010720.2390169

165013.750.275228.2717269291.04645170.242946179

IV.I.2 Uji Tarik Tembaga (Cu)P (kg)dL (mm) (Regangan) (Tegangan(mPa))t (Tegangan Sesungguhnya (mPa))t (Regangan Sesungguhnya)

000000

15000.250.005169.8694999170.71884740.004987542

23000.50.01260.4665666263.07123220.009950331

24000.750.015271.7911999275.86806790.014888612

245010.02277.4535166283.00258690.019802627

24601.250.025278.5859799285.55062940.024692613

24751.50.03280.2846749288.69321520.029558802

25001.750.035283.1158332293.02488740.034401427

251020.04284.2482966295.61822840.039220713

25152.250.045284.8145282297.6311820.044016885

25202.50.05285.3807599299.64979790.048790164

25252.750.055285.9469916301.67407610.053540767

253530.06287.0794549304.30422220.058268908

25403.250.065287.6456866306.34265620.062974799

25403.50.07287.6456866307.78088460.067658648

25453.750.075288.2119182309.82781210.072320662

254540.08288.2119182311.26887170.076961041

25404.250.085287.6456866312.09556990.081579987

25254.50.09285.9469916311.68222080.086177696

25204.750.095285.3807599312.49193210.090754363

250050.1283.1158332311.42741660.09531018

24805.250.105280.8509066310.34025180.099845335

24505.50.11277.4535166307.97340340.104360015

24305.750.115275.1885899306.83527770.108854405

240060.12271.7911999304.40614390.113328685

23606.250.125267.2613466300.66901490.117783036

23206.50.13262.7314932296.88658740.122217633

22906.750.135259.3341032294.34420720.126632651

224070.14253.6717866289.18583670.131028262

21707.250.145245.7445432281.3775020.135404637

21007.50.15237.8172999273.48989490.139761942

20007.750.155226.4926666261.59902990.144100344

IV.I.3 Uji Tarik Alumunium (Al)P (kg)dL (mm) (Regangan) (Tegangan(mPa))t (Tegangan Sesungguhnya (mPa))t (Regangan Sesungguhnya)

000000

16000.250.005151.0503514151.80560320.004987542

24000.50.01226.5755271228.84128240.009950331

27000.750.015254.897468258.720930.014888612

274010.02258.6737268263.84720130.019802627

27601.250.025260.5618562267.07590260.024692613

28001.50.03264.338115272.26825840.029558802

28401.750.035268.1143737277.49837680.034401427

286020.04270.0025031280.80260330.039220713

28802.250.045271.8906325284.1257110.044016885

29002.50.05273.7787619287.46770.048790164

29202.750.055275.6668913290.82857030.053540767

293030.06276.610956293.20761340.058268908

29403.250.065277.5550207295.5960970.062974799

29353.50.07277.0829884296.47879750.067658648

29103.750.075274.7228266295.32703860.072320662

282040.08266.2262443287.52434390.076961041

27604.250.085260.5618562282.70961390.081579987

27004.50.09254.897468277.83824010.086177696

26404.750.095249.2330798272.91022240.090754363

258050.1243.5686916267.92556080.09531018

25005.250.105236.0161741260.79787230.099845335

24005.50.11226.5755271251.49883510.104360015

22605.750.115213.3586214237.89486280.108854405

214060.12202.029845226.27342640.113328685

20406.250.125192.589198216.66284780.117783036

19406.50.13183.1485511206.95786270.122217633

18606.750.135175.5960335199.3014980.126632651

Gambar Sample Fe

Gambar Sample Cu

Gambar Sample AlIV.2. Contoh PerhitunganIV.2.1. Perhitungan Sampel Besi (Fe)Ao:70,88 mm2Af:36,86 mm2Lo:50 mmLf:63,6 mmUTS:50,01 kg/mm2% elongasi (sampel):( Lf - Lo)/ Lo x 100%:27,2 %% reduksi:(Ao Af )/Ao x 100%:47.99 %Modulus elastisitas: / : 9684.255079 mPa

IV.2.2. Perhitungan Sampel Alumunium (Al)Ao:103,87 mm2Af:42,63 mm2Lo:50 mmLf:61,4 mmUTS:28.30 kg/mm2% elongasi (sampel):( Lf - Lo)/ Lo x 100%:22,8 %% reduksi:(Ao Af )/Ao x 100%:58,96 %Modulus Elastisitas: / : 15105.04 mpaIV.2.3. Perhitungan Sampel Tembaga (Cu)Ao:86,59 mm2Af:27,79 mm2Lo:50 mmLf:66,2 mmUTS:29.39 kg/mm2% elongasi (sampel):( Lf - Lo)/ Lo x 100%:32,4 %% reduksi:(Ao Af )/Ao x 100%:67,91 %Modulus Elastisitas: / :18119.41 mPaIV.3. Grafik IV.3.1. Grafik P vs dL

IV.3.2. Grafik vs (Stress Strain)

IV.3.3. Grafik t vs t (True Stress True Strain)

V. PembahasanV.1 Prinsip PengujianPengujian tarik ini bertujuan untuk melihat sifat keuletan dari suatu benda dengan melihat jenis perpatahan yang terjadi dan juga melihat daru kurva stress-strain yang dapat dibuat dari data yang ada. Data yang diperoleh adalah grafik tekanan berikut dengan perubahan panjangnya. Dari grafik ini dapat diperoleh data-data lainnya seperti tegangan dan regangan.Setelah dilakukannya pengujian tarik ini, ada beberapa sifat mekanis dari material yang diuji yang diharapkan dapat diketahui. Sifat-sifat mekanis tersebut adalah:1. Batas Proporsionalitas (Proportionality Limit)2. Batas Elastis (Elastic Limit)3. Titik Luluh (Yield Point) dan Kekuatan Luluh (Yield Strength)4. Kekuatan Tarik Maksimum (Ultimate Tensile Strength)5. Kekuatan Putus (Breaking Strength)6. Keuletan (Ductility)7. Modulus Elastisitas (Modulus Young)8. Modulus Kelentingan (Modulus of Resilience)9. Kurva Tegangan-Regangan10. Modulus Ketangguhan (Modulus of Toughness)Jenis perpatahan dari uji tarik ini sendiri pun ada 2, yaitu:1. Perpatahan ulet Perpatahan ini terjadi pada material yang bersifat ductile di mana sumber patahan bermula dari mengecilnya luas benda. Kemudian di daerah yang menyusut ini terjadi rongga-rongga yang kemudian akan bersatu membentuk retakan. Retakan ini akan menyebar dan merambat sehingga akan mematahkan material. Umumnya, perpatahan ini berbentuk cup and cone.2. Perpatahan getas Jenis perpatahan ini terjadi pada material yang bersifat brittle/getas di mana pada material yang mengalami perpatahan ini tidak atau sedikit sekali mengalami deformasi plastis. Selain itu retakan dan perpatahannya merambat sepanjang bidang-bidang kristalin membelah atom-atom material.Pada pengujian tarik ini, sampel harus berbentuk silinder dengan diameter beberapa bagian tengahnya lebih kecil daripada diameter di kedua bagian ujungnya. Hal ini dimaksudkan agar tekanan dari tarikan akan terkonsentrasi di tengah, sehingga material putus di daerah tersebut. Namun, hal ini tidak menutup kemungkinan material putus di bagian salah satu ujungnya. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor yaitu jenis material dan adanya retak/cacat pada ujung tersebut. Retak/cacat pada material merupakan asal/sumber dari perpatahan dari material, jadi jika ada cacat pada ujung, maka bagian yang putus kemungkinan besar adalah bagian yang ada retak/cacat tersebut. Kemudian jenis material seperti ceramics juga dapat mengalami putus di bagian ujungnya. Hal ini disebabkan karena tekanan yang diberikan tidak terkonsentrasi di tengah, melainkan merata di setiap bagian, sehingga tidak menutup kemungkinan sample putus di bagian ujung, walaupun sudah dikecilkan diameternya di beberapa bagian tengah.Pengujian tarik ini menguji 3 macam material, yaitu besi (Fe), aluminium (Al) dan tembaga (Cu). Masing-masing material tersebut sudah dibentuk agar dapat menjadi sample uji tarik. Pertama, kami mengukur dan menandai panjang di bagian yang lebih kecil sepanjang 50 cm dengan menggunakan jangka sorong. Selain itu, diameter masing-masing sample juga dihitung. Dari data diameter ini, luas awal sample dapat diketahui. Setelah ditandai dan diukur diameternya, sample dipasangkan ke mesin uji tarik Shimadzu dengan menjepit kedua bagian ujung sample pada grip mesin dengan hati-hati. Pengujian dimulai dengan menyalakan mesin penguji, data mengenai tekanan dan pertambahan panjang dari sample tercatat pada recorder yang akan menghasilkan sebuah grafik. Pengujian tarik ini berlangsung cukup cepat, sehingga sulit untuk mengamati dengan seksama fase-fase yang terjadi, seperti necking.Untuk mencari diagram stress-strain dari tiap-tiap sample, dibutuhkan data mengenai tekanan, pertambahan panjang, panjang awal dan luas awal. Tekanan dan pertambahan panjang sudah tersajikan dalam bentuk grafik, sedangkan panjang awal sudah diperoleh sebelum pengujian dimulai. Luas awal dapat diketahui dari menghitung diameter yang sudah diukur sebelumnya. Luas akhir juga dibutuhkan untuk mengukur persentase pengurangan luas. Jenis perpatahan masing-masing sample juga diamati dan dicermati.

V.2 Analisa GrafikV.2.1. Analisa Grafik P vs dLPada pengujian ini, beban yang diberikan pada Fe lebih besar daripada beban yang diberikan kepada Cu dan Al, hal ini karena daya tahan dari Fe lebih besar daripada daya tahan Al dan Cu, sehingga untuk memperlihatkan perubahan bentuk atas beban yang diberikan pada Fe, beban yang diberikan pada Fe lebih besar. Jika dilihat dari tabel P vs dL, maka terlihat dengan jelas bahwa pertambahan panjang (dL) dari besi adalah yang paling besar dengan persentase elongasinya adalah 27,2%, sedangkan dL yang paling kecil adalah Cu. Selain itu, tekanan maksimum dari Fe juga merupakan tekanan yang paling besar dibandingkan dengan Cu dan Al, sedangkan tekanan maksimum terkecil ada pada Al. Tekanan pada besi sebelum putus juga merupakan yang terkecil di antara ketiga sample, sedangkan Al memiliki tekanan sebelum putus yang paling besar, berbeda sedikit dengan Cu.Jika dilihat dengan sekasama lagi, bagian ujung dari garis linier dari Fe adalah yang terendah dan yang teringgi adalah Cu. Titik ujung dari garis linier ini adalah batas sebelum material memasuki fase yield. Lebih tepatnya, titik ini merupakan upper yield point yang merupakan titik ujung dari fase elastis suatu material sebelum turun secara drastis ke lower yield point (memasuki fase yield). V.2.2. Analisa Grafik vs (stress strain)Grafik ini adalah grafik yang dapat menunjukkan 10 sifat mekanis yang diharapkan dapat diketahui dari pengujian ini. Grafik ini menunjukkan prubahan panjang sample terhadap tekanan yang diberikan. Pada grafik, terlihat dengan jelas bahwa Fe memiliki strain yang terbesar deibandingkan dengan 2 material lainnya, sedangkan Al memiliki strain yang terendah. Selain strain yang paling besar, yield point Fe juga merupakan yang terbesar, sedangkan Al merupakan yang terkecil. Fase elastis ditunjukkan oleh garis linier pada grafik, terlihat bahwa fase elastis Fe juga merupakan yang paling besar dan Al merupakan yang paling kecil.Berdasarkan grafik ini, dapat disimpulkan bahwa sifat keuletan dari Fe lebih besar dibandingkan kedua material lainnya, dan Al memiliki sifat keuletan yang paling rendah. Hal ini ditunjukkan pada fase plastis Fe yang paling besar di antara kedua material lainnya. Data lain yang dapat disimpulkan dari grafik ini adalah breaking strength, di mana breaking strength adalah tekanan yang dapat diterima benda sebelum putus. Breaking strength dari Al merupakan yang terkecil, sedangkan Fe dan Cu memiliki breaking strength yang berdekatan nilainya. Selain itu, kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strength) juga dapat disimpulkan, di mana Fe memiliki ultimate tensile strength yang paling tinggi dibandingkan Cu dan Al. Ultimate tensile strength ini sendiri menunjukkan tekanan maksimum yang dapat diterima benda sebelum terdeformasi. Pada grafik stress strain ini, titik tersebut berada di puncak grafik, di mana pada titik ini terjadi juga fase necking, yaitu mekanisme penciutan akibat adanya deformasi yang terlokalisasi. Dapat dilihat bahwa fase necking pada Fe terjadi pada tekanan yang lebih besar daripada Cu dan Al, sedangkan Al mengalami necking pada tekanan yang terendah. Berdasarkan grafik stress strain ini, dapat disimpulkan bahwa fe memiliki sifat keuletan yang paling tinggi dibandinkan Cu dan Al, sedangkan Al memiliki sifat keuletan yang paling rendah. Hal ini ditentukan oleh data-data dan panjang fase yang ada pada grafik, seperti fase plastis Fe yang tertinggi daripada fase plastis Cu dan Al.V.2.3. Analisa Grafik t vs t (true stress true strain)Grafik ini menunjukkan perubahan antara stress dan strain yang berbeda dari grafik stress strain sebelumnya. Pada grafik sebelumnya, grafik tersebut merupakan grafik engineering stress strain atau kurva rekayasa yang didasarkan atas dimensi awal benda. Grafik ini menggunakan tekanan dan perpanjangan yang sesungguhnya yang didasarkan atas luas area dan pertambahan aktual pada saat pembebanan setiap saat terukur. Perbedaan kedua kurva tidaklah terlalu besar pada regangan yang kecil. terlihat secara signifikan pada rentang terjadinya pengerasan regangan (strain hardening), yaitu setelah titik luluh terlampaui. Secara khusus perbedaan menjadi demikian besar di dalam daerah necking.Pada kurva tegangan-regangan rekayasa, dapat diketahui bahwa benda uji secara aktual mampu menahan turunya beban karena luas area awal Ao bernilai konstan pada saat perhitungan tegangan = P / Ao. Sementara pada kurva tegangan-regangan sesungguhnya luas area actual adalah selalu turun , sehingga terjadinya perpatahan dan benda uji mampu menahan peningkatan teganan karena = P / Ao. Jika dibandingkan, perbedaan antara kurva rekayasa dan kurva akual memang tidak terlalu berbeda pada fase sebelum yield point terlampaui. Namun, setelah yield point terlampaui perbedaan yang ada mulai terlihat dan perbedaan ini terlihat secara signifikan mulai dari daerah necking, di mana strain yang sesungguhnya lebih pendek daripada strain rekayasa dan stress yang sesungguhnya lebih besar daripada stress rekayasa.V.2.4. Analisa Hasil PerpatahanSecara sederhana, bentuk dari perpatahan ulet atau getas dapat dilihat dari bentuk perpatahannya seperti pada gambar berikut:

CBAHasil patahan dari masing-masing sample berbeda satu sama lain. Pertama, pada Al terlihat pada permukaan patahannya terdapat bentuk cup and cone / kerucut, seperti pada gambar A. Hal ini merupakan suatu ciri-ciri dari perpatahan ductile yang mana perpatahan ini disebabkan karena adanya retak yang muncul dari gabungan rongga-rongga akibat adanya penyempitan, maka dapat disimpulkan bahwa Al merupakan bahan yang ductile/ulet. Untuk Cu, terlihat ada sedikit bentuk kerucut yang merupakan ciri-ciri dari perpatahan ulet. Permukaan patahannya pun juga memiliki kemampuan dalam memantulkan cahaya yang cukup baik. Hal ini menunjukkan bahwa Cu juga merupakan material yang ductile/ulet, namun jika berdasarkan hasil patahan ini, keuletan Cu lebih kecil dibandingkan dengan keuletan Al. Untuk Fe, permukaan patahan yang terjadi tidak menunjukkan adanya bentuk cup and cone / kerucut, permukaan patahan yang terbentuk lebih membentuk permukaan yang rata, selain itu daya pantul cahayanya buruk, namun permukaan patahannya tidak mulus, seperti gambar B. Hal ini menunjukkan bahwa besi merupakan bahan yang kurang ductile, namun juga tidak sangat brittle. Hal ini bertentangan dengan data yang ada pada grafik, di mana grafik menunjukkan bahwa Fe merupakan bahan yang paling ulet dibandingkan kedua material lainnya. Namun, jika berdasarkan pada hasil patahan yang terbentuk Fe justru merupakan material yang paling brittle dibandingkan kedua material lainnya dan Al merupakan material yang paling ductile.VI. KesimpulanSetelah dilakukan pengujian tarik ini, dapat diambil kesimpulan bahwa:1. Jenis perpatahan tiap material berbeda-beda, ada perpatahan ductile dan perpatahan brittle.2. Grafik stress strain dapat menunjukkan sifat-sifat mekanis pada benda mengenai sifat keuletan, yield point, necking, breaking strength, ultimate tensile strength, dll.3. Kekuatan tarik Fe adalah yang terbesar dan Al adalah yang terkecil (kekuatan tarik besi lebih besar daripada kekuatan tarik tembaga dan kekuatan tarik tembaga lebih besar daripada kekautan tarik aluminium).4. Berdasarkan grafik stress strain ketiga material yang diuji bersifat ductile.5. Berdasarkan grafik stress strain, besi (Fe) merupakan material yang paling ductile, sedangkan aluminium (Al) merupakan material yang paling kurang ductile.6. Berdasarkan hasil patahannya, aluminium merupakan material yang paling ductile, sedangkan besi merupakan material yang paling tidak ductile (mendekati brittle).7. Yield point dari Fe merupakan yang tertinggi daripada yield point Cu dan yield point Al.8. Necking terjadi pada titik ultimate tensile strength di mana terjadi peyusutan pada sample akibat adanya deformasi yang terlokalisasi.9. Grafik engineering stress strain berbeda dengan grafik true stress strain di mana perbedaan yang signifikan terjadi pada fase setelah titik luluh terlampaui.10. Engineering stress srain menggunakan dimensi awal dari benda, sedangkan true stress strain menggunakan dimensi aktual dari sample pada saat pembebanan setiap saat terukur.

Daftar PustakaModul Praktikum Material Teknik Pengujian Merusak (Destructive Test). 2012. Laboratorium Metalografi dan HST Departemen Metalurgi dan Material FTUI: DepokCallister, William D. Materials Science and Engineering An Introduction 6th Edition. 2004. Canada : John Wileys & Sons, Inc.http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-uji-tarik-dan-sifat-sifat-mekanik-logam/http://www.tutorvista.com/content/physics/physics-iii/solids-and-fluids/elasticity-modulus.php