MODUL I

PENGUJIAN TARIK

I. Tujuan Praktikum

1. Untuk membandingkan kekuatan maksimum beberapa jenis logam ( besi tuang, baja, tembaga dan aluminium )

2. Untuk membandingkan titik luluh logam logam tersebut

3. Untuk membandingkan tingkat keuletan logam logam tersebut, melalui perhitungan % elongasi dan % pengurangan luas

4. Untuk membandingkan fenomena necking pada logam logam tersebut

5. Untuk membandingkan modulus elastisitas dari logam logam tersebut

6. Untuk membuat, membandingkan serta menganalisis kurva tegangan regangan, baik kurva rekayasa maupun sesungguhnya dari beberapa jenis logam7. Untuk membandingkan tampilan perpatahan ( fraktografi ) logam logam tersebut dan menganalisisnya berdasarkan sifat sifat mekanis yang telah dicapaiII. Dasar TeoriTujuan dari dilakukannya suatu pengujian mekanis adalah untuk menentukan response material dari suatu konstruksi, komponen atau rakitan fabrikasi pada saat dikenakan beban atau deformasi dari luar. Dalam hal ini akan ditentukan seberapa jauh perilaku inheren (sifat yang lebih merupakan ketergantungan atas fenomena atomic maupun mikroskopis dan bukan dipengaruhi bentuk atau ukuran benda uji) dari material terhadap pembebanan tersebut. Diantara semua pengujian mekanis tersebut, pengujian tarik merupakan jenis pengujian yang paling banyak dilakukan karena mampu memberikan informasi representative dari perilaku mekanis material.

III. Prinsip Pengujian

Pengujian tarik ini berprinsip dasar memberikan beban secara kontinu sehingga mengalami perpanjangan. Lalu perpanjangan yang dialami tersebut diukur. Dan data yang akan kita dapatkan dari pengujian tarik ini berupa perubahan panjang dan beban yang akan direpresentasikan pada kurva tegangan-regangan.

Pemberian beban kontinu dapat dijelaskan berikut, ujung-ujung benda uji dengan ukuran dan bentuk tertentu dijepit dengan kuat dengan salah satu ujungnya dihubungkan dengan alat pengukur beban, sedangkan ujung yang satu lagi dengan alat penarik. Kemudian benda uji ditarik dengan beban kontinyu sambil diukur pertambahan panjangnya.

Dan pengujian tarik ini diharapkan memberikan data tentang perilaku mekanik material dan karakteristik perpatahan

a. Perilaku mekanis material

Pada uji tarik ini, ada beberapa hal tentang material yang bisa didapatkan, yaitu :

1. Batas ProporsionalitasMerupakan batas dari daerah dimana beban yang diaplikasikan dengan regangan memiliki suatu hubungan yang linear. Dimana mengikuti persamaan = E

Pada kurva diatas, titik P merupakan batas proporsionalitasnya2. Batas Elastis

Batas elastic merupakan batas dari daerah elastic, yaitu daerah dimana suatu material akan kembali ke bentuk semula jika beban yang diaplikasikan dihilangkan. daerah proporsionalitas adalah bagian dari batas elastic. Pada kebanyakan material, batas proporsional terletak berhimpitan dengan batas elastisnya

3. Titik Luluh dan Kekuatan LuluhTitik ini merupakan batas dari suatu material dimana material tersebut akan mengalami deformasi tanpa adanya penambahan beban. Tegangan yang menyebabkan terjadinya mekanisme luluh ini disebut sebagai tegangan luluh (yield stress). Pada kurva tegangan-regangan benda uji baja ulet pada gambar 1.3, titik luluh ditunjukkan oleh titik Y. Gejala luluh umumnya hanya ditunjukkan oleh logam-logam ulet dengan struktur kristal BCC dan FCC yang membentuk interstitial solid solution dari atom-atom carbon, boron, hidrogen, dan oksigen. Interaksi antara dislokasi dan atom-atom tersebut menyebabkan baja ulet seperti mild steel menunjukkan titik luluh bawah (lower yield point) dan titik luluh atas (upper yield point).

Pada material getas, titik ini tak terlihat secara jelas. Oleh sebab itulah, dikenal metode offset. Dengan metode ini, ditarik garis Offset dimana kekuatan luluh ditentukan sebagai tegangan dimana bahan memperlihatkan batas penyimpangan atau deviasi tertentu dari proporsionalitas tegangan dan regangan, umumnya diambil 0.1 0.2% dari regangan total dimulai dari titik nol.

Kekuatan luluh merupakan suatu gambaran kemampuan bahan menahan deformasi permanen bila digunakan dalam penggunaan struktural yang melibatkan pembebanan mekanik seperti tarik, tekan bending atau puntiran. Di sisi lain, batas luluh ini harus dicapai maupun dilewati bila bahan dipakai dalam proses manufaktur produk-produk logam seperti proses rolling, drawing, stretching dan sebagainya. Dapat dikatakan bahwa titik luluh adalah suatu tingkat tegangan yang:

tidak boleh dilewati dalam penggunaan struktural (in service)

harus dilewati dalam proses manufaktur logam (forming process)

4. Kekuatan tarik maksimum ( Ultimate Tensile Strength )Kekuatan tarik maksimum adalah tegangan maksimal yang dapat ditanggung oleh suatu material sebelum terjadinya perpatahan. Kekuatan tarik maksimum dapat dicari nilainya dengan membandingkan antara beban maksimum dengan luas penampang awal material

Jika bahan tersebut ulet, maka bahan akan lanjut berdeformasi hingga mencapai titik B (Gambar 1.3), dimana titik M merupakan tegangan maksimum ini. Namun, apabila bahan tersebut getas, maka yang terjadi adalah tegangan maksimum akan sama dengan tegangan perpatahannya seperti digambarkan pada gambar 1.4 di titik B. Pada kaitannya dengan penggunaan struktural maupun dalam proses forming bahan, kekuatan maksimum adalah batas tegangan yang sama sekali tidak boleh dilewati

5. Kekuatan Putus ( Breaking Strength )

Kekuatan ini merupakan hasil pembagian antara beban pada saat benda uji putus (F breaking) dengan luas penampang awal material Ao. Pada bahan yang bersifat ulet, setelah beban maksimum terlampaui akan terjadi mekanisme necking. Pada bahan ulet, kekuatan putus adalah lebih kecil dibanding kekuatan maksimum, sementara pada bahan getas kekuatan putus adalah sama dengan kekuatan maksimumnya.

6. Keuletan ( Ductility )

Keuletan adalah sifat yang menggambarkan kemampuan logam menahan deformasi hingga tejadinya perpatahan. Sifat ini, dalam beberapa tingkatan harus dimiliki oleh bahan bila ingin dibentuk ( forming ) melalui proses rolling, bending, stretching, drawing, hammering, cutting, dan sebagainya. Pengujian tarik memberikan dua metode pengukuran keuletan bahan yaitu a. Persentase perpanjangan (Elongation) :

( (%) = [(Lf-L0)/L0] x 100%

dimana :

Lf = panjang akhir benda uji

L0 = panjang awal benda uji

b. Persentase reduksi penampang (Area Reduction) : R (%) = [(A1 A0)/A0] x 100%

dimana :

Af = luas penampang akhir

A0 = luas penampang awal7. Modulus Elastisitas ( E )Modulus elastisitas atau modulus young adalah ukuran dari kekakuan suatu bahan. Semakin besar modulus young, maka regangan elastis semakin kecil yang terjadi pada suatu tingkat pembebanan tertentu, atau dapat dikatakan material tersebut semakin kaku (stiff). Pada grafik tegangan regangan, modulus elastisitas dapat dihitung dari slope kemiringan garis elastis yang linier, diberikan oleh :

dimana adalah sudut yang dibentuk oleh daerah elastis kurva tegangan regangan. Modulus elastisitas suatu material ditentukan oleh energi ikat antar atom-atom, sehingga besarnya nilai modulus ini tidak dapat dirubah oleh suatu proses tanpa merubah struktur bahan.

8. Modulus kelentingan ( Modulus of Resilience )

Modulus reilience adalah kemampuan material untuk menyerap energi dari luar tanpa terjadinya kerusakan. Nilai modulus dapat diperoleh dari luas segitiga yang dibentuk oleh area elastic diagram tegangan regangan.

9. Modulus Ketangguhan ( Modulus of Toughness )

Merupakan kemampuan material dalam menyerap energi hingga terjadinya perpatahan. Secara kuantitatif dapat ditentukan dari luas area keseluruhan di bawah kurva tegangan-regangan hasil pengujian tarik.

Material dengan modulus ketangguhan yang tinggi akan mengalami distorsi yang besar karena pembebanan berlebih, tetapi hal ini tetap disukai dibandingkan material dengan modulus rendah dimana perpatahan akan terjadi tanpa suatu peringatan terlebih dahulu. Material disebut tangguh apabila bila memiliki baik kekuatan dan keuletan.10. Kurva tegangan regangan rekayasa dan sesungguhnya

Kurva tegangan-regangan rekayasa didasarkan atas dimensi awal (luas area dan panjang) dari benda uji, sementara untuk mendapatkan kurva tegangan-regangan seungguhnya diperlukan luas area dan panjang aktual pada saat pembebanan setiap saat terukur.

Perbedaan kedua kurva tidaklah terlalu besar pada regangan yang kecil, tetapi menjadi 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 turunnya beban karena luas area awal A0 bernilai konstan pada saat perhitungan tegangan = P/A0. Sementara pada kurva tegangan-regangan sesungguhnya luas area aktual adalah selalu turun sehingga terjadinya perpatahan dan benda uji mampu menahan peningkatan tegangan karena = P/A. Gambar di bawah ini memperlihatkan contoh kedua kurva tegangan-regangan tersebut pada baja karbon rendah (mild steel).

b. Mode Perpatahan Material

Sampel hasil pengujian tarik dapat menunjukkan beberapa tampilan perpatahan seperti ditunjukkan oleh di bawah ini :

Perpatahan ulet

Perpatahan ulet umumnya lebih disukai karena bahan ulet umumnya lebih tangguh dan memberikan peringatan lebih dahulu sebelum terjadinya kerusakan.Pada perpatahan ini terlihat bentuk necking (penciutan) pada sampel hasil pengujian tersebut.

Perpatahan Getas

Perpatahan getas memiliki ciri-ciri sebagai berikut :

1. Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi pada material.

2. Retak atau perpatahan merambat sepanjang bidang-bidang kristalin membelah atom-atom material.

3. Pada material lunak dengan butir kasar maka dapat dilihat pola-pola yang dinamakan chevrons or fan-like pattern yang berkembang keluar dari daerah awal kegagalan.

4. Material keras dengan butir halus tidak memiliki pola-pola yang mudah dibedakan.

5. Material amorphous memiliki permukaan patahan yang bercahaya dan mulus.

Contoh perpatahan getas dari suatu benda uji berbentuk pelat diberikan oleh gambar di bawah ini :

IV. Metodologi PenelitianIII.1. Alat dan Bahan1. Universal testing machine, Servopulser Shimadzu kapasitas 30 ton

2. Caliper dan/atau mikrometer

3. Spidol permanen atau penggores ( cutter )

4. Stereoscan macroscope

5. Sampel uji tarik (Alumunium seri 5xxx, 6xxx, kuningan, baja, SS 304, PP, Polyurethane, PVC)III.2. Flow Chart Alur Kerja

EMBED Equation.3

_1142479420.unknown