Laporan Magang Praktikum

Modul Impak (Rekmat)

Oleh :

Nama : Fadlin Qisthi Nasution

NIM : 13711027

Tanggal Praktikum : 6 November 2014

Nama Asisten (NIM) : Hernadi (13710057)

Tanggal Pengumpulan : 12 November 2014

Program Studi Teknik Material

Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara

Institut Teknologi Bandung

2014

BAB I

PENDAHULUAN

Tujuan Praktikum

1. Menentukan Temperatur Transisi pada Baja dan Al.

BAB II

DIAGRAM ALIR PERCOBAAN

Lakukan pengukuran dimensi spesimen

Lakukan pengujian impak terhadap spesimen sesuai dengan temperatur yang terlah ditentukan

Buat kurva energi terhadap temperatur

Analisis fenomena yang terjadi pada spesimen

BAB III

DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

DATA PENGAMATAN

Bahan P l t h T Luas Energi H Permukaan

mm mm mm mm 0C mm

2 Joule Joule/mm

2 Patahan

Baja I 59.5 9.7 10 8.5 25.4 97.4 170 1.75 Ulet

Baja II 60.1 9.8 10 8.6 40 98 158 1.61 Ulet

Baja III 62.4 9.8 10 8.28 90 98.2 160 1.63 Ulet

Baja IV 60.2 9.8 10 8.54 -60 98.2 3 0.03 Getas

Baja V 60 9.8 10 8.5 -25 98 22 0.22 Getas

Al I 64 9.6 9.6 7.84 25.4 92.2 20 0.22 Ulet

Al II 63 9.6 9.6 7.92 40 92.2 10 0.11 Ulet

Al III 62.6 9.6 9.6 7.82 90 92.2 68 0.74 Ulet

Al IV 62.8 9.6 9.6 8.2 -60 91.97 12 0.13 Ulet

Al V 62.8 9.6 9.6 8 -25 92.2 21 0.23 Ulet

Permukaan Patahan AL Permukaan Patahan Baja

PENGOLAHAN DATA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

-100 -50 0 50 100

Ene

rgy

(J)

Temperature (0C)

Temperature vs. Energy

Steel

Aluminum

BAB IV

ANALISIS

Dari pecobaan yang dilakukan, pada temperatur 25oC, 40

oC, 90

oC, -25

oC,

dan -60 o

C didapatkan energi yang diserap oleh specimen baja berturut-turut sebesar

170 J, 158 J, 160 J, 22 J, dan 3 J. Sedangkan pada spesimen alumunium, energi yang

diserap sebesar 20 J, 10 J, 68 J, 21 J, dan 12 J. Dari data yang diperoleh, didapat

grafik seperti berikut.

Dari grafik dapat dilihat bahwa terjadi perubahan penyerapan energi dari baja.

Hal ini menunjukkan adanya DBTT (Ductile to Brittle Transition Temperature) pada

baja. Hal ini juga diperkuat dengan jenis patahan yang terjadi pada baja pada

temperatur 25, 40 dan 90 oC adalah patah ulet. Sedangkan pada temperature -25

0C

dan -60 oC, patahan yang terjadi adalah patah getas. Berikut ini bentuk patahan pada

baja.

Permukaan patahan Baja

0

100

200

-100 -50 0 50 100

Ene

rgy

(J)

Temperature (0C)

Temperature vs. Energy

Steel

Aluminum

Dari pengujian yang dilakukan terlihat bahwa energy yang diserap pada 250C

lebih tinggi bila dibandingkan dengan energy pada 40 dan 90 0C. Berdasarkan teori,

hal ini seharusnya tidak terjadi karena energy akan lebih banyak diserap pada

temperatur yang lebih tinggi. Kesalahan ini dapat terjadi karena benturan pendulum

yang tidak sejajar dengan notch sehingga triaxial stress pada notch tidak terlalu besar

dan menyebabkan energi yang terserap pada spesimen lebih banyak.

Pada uji impak terhadap Al, dapat dilihat dari grafik bahwa secara

keseluruhan tidak terdapat temperatur transisi pada Al. Hal ini diperkuat dengan

bentuk patahan yang terjadi. Pada Al, seluruh patahan yang terjadi adalah patahan

ulet. Berikut ini adalah bentuk patahan dari Al.

Permukaan Patahan Al

Dari hasil pengujian yang diperoleh dapat dilihat bahwa kurva Al berada

dibawah kurva baja. Secara teori hal ini tidak mungkin terjadi karena Al lebih ulet

dibandingkan dengan baja sehingga seharusnya kurva Al berada diatas kurva baja.

Selain itu, pada hasil penguijan dari Al, dapat dilihat bahwa energi yang diserap pada

25 0C lebih tinggi dari 40

0C. Hal ini seharusnya tidak terjadi karena energy akan

lebih mudah diserap pada temperature yang lebih tinggi. Hal lain yang perlu

diperhatikan adalah sangat tingginya energy yang diserap pada 90 0C. Kesalahan-

kesalahan yang terjadi pada percobaan ini dapat disebabkan oleh tidak tepatnya

peletakan specimen sehingga pendulum tidak menghantam notch dan terdapatnya

ketidakhomogenan pada specimen yang dapat menyebabkan adanya perbedaan pada

hasil pengujian terhadap teori.

Dari grafik hasil uji impak dapat disimpulkan baja memiliki temperatu transisi

dan alumunium tidak. Hal ini dapat dilihat dari patahan baja yang ulet pada

temperatur tinggi dan getas pada temperatur rendah sedangkan alumunium tetap

mengalami patahan ulet pada temperatur tinggi dan rendah. Didapatkan temperatur

transisi baja berkisar -35 o

C sampai 25 oC.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

- Temperatur Transisi pada baja berisar pada -35 0C hingga 25 0C.

- Tidak terdapat temperatur transisi pada Aluminum.

Saran

- Pengujian dilakukan pada kondisi terkontrol sehingga hasil yang didapat

akurat.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

-100 -50 0 50 100

Ene

rgy

(J)

Temperature (0C)

Temperature vs. Energy

Steel

Aluminum

LAMPIRAN

Uji impak adalah metode pengujian pada material yang berdasarkan pada

besarnya energy yang diserap oleh suatu material saat diberi beban impak. Besarnya

energy yang diserap oleh material menunjukkan sifat keuletan atau kegetasannya dan

juga untuk menentukan temperature transisi dari ulet-getas pada suatu material yang

dipakai sebagai specimen pengujian. Jenis patahan yang terjadi saat uji impak mampu

menunjukkan bahwa material specimen itu ulet ataupun getas.

Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energy yang diberikan oleh

beban impak dan menghitung enrgi yang diserap oleh specimen material. Pada saat

beban dinaikkan dengan ketinggian tertentu, beban tersebut memiliki energy

potensial. Kemudian saat menumbuk specimen material energy kinetic mencapai titik

maksimumnya, namun ketinggian pendulum setelah menumbuk akan berkurang

dibandingkan ketinggian awal. Ini membuktikan bahwa sebagian energy telah diserap

oleh specimen uji impak.

Pada gambar terlihat bukti bahwa ketinggian pendulum berkurang setelah

menumbuk specimen. Maka dari itu, energy yang diserap specimen dapat dihitung

melalui pengurangan energy potensial awal dengan energy potensial akhir.

Ediserap = EPawal - EPakhir

Pengujian impak yang dilakukan pada praktikum ini sesuai dengan standar

ASTM E 23 untuk dua metode yang ada, yaitu Charpy dan Izzod. Metode charpy

dipergunakan secara luas di Amerika, sedangkan metode Izzod digunakan di Eropa.

Spesimen Charpy Spesimen Izzod

Pada pengujian impak, specimen Charpy lebih banyak disukai karena energy

yang diserap oleh specimen Izzod lebih banyak dikarenakan bentuk dari specimen,

peletakkan notch yang tidak simetris, dan banyak energy yang terserap di penahan

specimen impaknya. Sehingga hasil uji impak akan dirasa kurang akurat. Sedangkan

specimen Charpy penahannya tidak menyerap energi terlalu banyak seperti penahan

pada Izzod (ditanam).

Pada uji impak, terdapat 3 faktor yang penting yaitu takikan (notch),

temperature, dan kecepatan pembebanan.

Pada specimen Charpy maupun specimen Izzod terdapat suatu takikan dengan

berbagai bentuk (U,V,keyhole). Adanya takikan pada specimen akan membuat

specimen lebih mudah patah/failure. Ini dikarenakan pada takikan di specimen akan

membuat terjadinya Triaxial state of stress (tegangan dari tiga sumbu). Adanya root

pada V-notch membuat tegangan terkonsentrasi di sana. Sehingga daerah V-notch

akan mudah patah saat diberi beban impak.

Temperatur juga merupakan salah satu faktor penting yang diperhatikan saat

melakukan Uji impak. Pada praktikum, digunakan specimen bertemperatur rendah

dan specimen bertemperatur tinggi. Saat temperaturnya rendah, material akan

cenderung menjadi getas, namun saat temperature tinggi material akan cenderung

ulet.

Pengaruh dari temperature rendah adalah membuat vibrasi atom melambat

dan pergerakan dislokasi pada specimen akan sulit terjadi yang mengakibatkan

deformasi plastis akan sulit terjadi pada specimen tersebut. Karena saat pergerakan

dislokasi itu terjadi, maka deformasi plastis akan terjadi. Maka dari itu, specimen

dengan suhu yang rendah akan bersifat getas sehingga mudah patah.

Gambaran pergerakan dislokasi.

Kecepatan pembebanan yang dilakukan saat uji impak merupakan salah satu

factor yang penting pula. Saat diberi beban yang cepat, maka pergerakan dislokasi

pada material tersebut tidak sempat terjadi. Sehingga deformasi plastis tidak juga

sempat terbentuk dan material akan cenderung mengalami patah getas.

Pada percobaan uji impak, terdapat kurva untuk menentukan range

temperature transisi dan untuk menentukan jenis patahannya (cleavage atau fibrous).

Ada beberapa poin yang terdapat pada kurva yaitu NDT (Nil Ductility

Temperature), FTP (Fracture Transition Plastic) dan FATT (Fracture Appearance

Transition Temperature).

FTP (Fracture Transition Plastic) adalah suatu titik dimana specimen yang

diuji impak mengalami 100% fibrous (patahan ulet). Di titik FTP ini, material mulai

memasuki range temperature transisi dan material juga akan berubah sifatnya dari

ulet menjadi getas.

FATT (Fracture Appearance Transition Temperature) adalah titik pertemuan

antara garis energy dan garis fracture appearance. Pada titik ini, material mengalami

50% patahan getas dan 50% patahan ulet.

Yang terakhir adalah NDT (Nil Ductility Temperature). Di titik ini, material

seluruhnya akan mengalami patahan getas. Temperatur yang dialami material akan

rendah. Patahan yang dialami di titik NDT ini adalah 100% cleavage (patahan getas).

Struktur Kristal pada material akan mempengaruhi performa dalam pengujian

impak yang dilakukan. Ada 2 jenis struktur Kristal yaitu BCC (Body Centered Cubic)

dan FCC (Face Centered Cubic). Pada BCC (cth: besi atau kromium) terdapat slip

plane (110) sedaangkan pada FCC (cth: tembaga atau alumunium) terdapat slip plane

(111). Oleh karena itu, slip direction dari FCC lebih banyak dibandingkan dengan

BCC sehingga atom-atom pada FCC lebih mudah bergerak. Oleh karena itu,

toughness dari material FCC tidak bergantung pada temperatur sedangkan toughness

dari material BCC bergantung pada temperatur.