BAB 1 PENDAHULUAN

Pengujian tarik digunakan secara luas di industri untuk memperoleh sifat mekanik

suatu material. Sifat mekanik suatu material menjadi parameter dalam pemilihan

material sesuai dengan aplikasi tertentu dan kontrol kualitas. Pengujian tarik bisa

digunakan untuk hampir semua jenis material ulet dari logam, polimer dan komposit,

sedangkan untuk material getas seperti keramik tidak dianjurkan untuk pengujian.

Selain mengetahui besaran-besaran sifat mekanik dari pengujian tarik, praktikan juga

akan mengetahui dan memahami fenomena-fenomena yang umumnya terjadi dari

setiap pengujian tarik.

BAB 2 DASAR TEORI

Uji tarik yang akan dilaksanakan pada praktikum ini sesuai dengan standar dari

American Society for Testing and Materials (ASTM). Untuk uji tarik dengan

specimen logam, ASTM E 8M mengatur mengenai panjang gage length dimana

besarnya 5 kali diameter specimen. Khusus untuk material baja, standard ASTM A

370 juga dapat dijadikan sebagai referensi.

Spesimen uji tarik menurut ASTM E 8M adalah specimen yang berbentuk silinder

dan dogbone dengan rincian ukuran seperti yang terlihat pada gambar berikut ini:

Uji tarik menghasilkan berbagai sifat mekanik suatu material yang menentukan

karakteristik material tersebut terlepas dari bentuk dimensi dan lain-lain. Sifat-

sifatnya diantaranya :

1. Kekuatan tarik ultimat

Beban maksimum dibagi luas penampang awal benda uji.

Su=Pmaks/Ao

2. Keuletan

Kemampuan material untuk mengalami deformasi plastis :

Perpanjangan, e=(lf-lo)/lo

Reduksi penampang, q=(Af-Ao)/Ao

3. Modulus Elastisitas

Ukuran kekakuan suatu bahan. Makin besar modulus makin kecil regangan

elastic yang terjadi akibat pemberian tegangan.

4. Kelentingan

Kemampuan suatu bahan untuk menyerap energy pada waktu berdeformasi

elastis dan kembali ke bentuk awal apabilabeban dilepaskan.

Ur=1/2σyey

5. Ketangguhan

Kemampuan menyerap energy pada daerah deformasi plastis. Daerah luas

keseluruhan dibawah kurva tegangan regangan.

Ut=2/3 Su * ef

Hasil pengujian tarik adalah kurva antara F dan l. Kemudian akan diubah menjadi

kurva Engineering Stress-Strain seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Untuk mendapatkan kurva Engineering Stress-Strain dari nilai F dan l adalah

dengan mencari nilai tegangan dan regangan dengan memakai persamaan berikut ini :

Tegangan teknik, S = F/Ao (N/mm2)

Regangan, e = l/lo = (l-lo)/lo

Setelah didapatkan kurva Engineering Stress-Strain, kita ubah menjadi kurva True

Stress-Strain dengan mendapatkan nilai tegangan dan regangan true dengan memakai

persamaan berikut ini :

Sesaat sebelum necking :

Tegangan true, t = F/Ao (e+1) = S (e+1) (N/mm2)

Regangan true, et = ln(e+1)

Setelah terjadi necking :

Tegangan true, t = F/Ai (N/mm2)

Regangan true, t = ln(Ao/Ai)

Setelah mendapatkan kurva True Stress-Strain, selanjutnya mencari nilai K dan n dari

persamaan Flow Stress atau tegangan alir dari nilai tegangan dan regangan true yang

didapat. Nilai K dan n didapat melalui proses regresi linear berdasarkan transformasi

logaritmiknya. Prsamaan Flow Stress adalah = K * n . Garis linear hasil regresi

merupakan fungsi y=mx+c, dimana x=log(t), y=log(t), dan c=logK.

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

Untuk memulai uji tarik, pertama menyiapkan specimen uji tarik sesuai standard

ASTM E 8M, lalu menentukan ukuran gage length awal dan diameter awal specimen.

Spesimen dibawa ke mesin pengujian tarik lalu praktikan mencatat beban skala penuh

load cell dan kecepatan tarik mesin tersebut. Selanjutnya memasang specimen pada

mesin uji tarik dengan mencekam kedua ujung specimen pada rahang cekam mesin.

Selanjutnya mesin dijalankan dan 1 praktikan mencatat dan mengamati perubahan

beban setiap 1 kN dan memberitahukan ke 1 orang praktikan lainnya untuk menyebut

diameter specimen ke praktikan pencatat data saat itu juga dengan mengukur

diameter dengan jangka sorong digital. Praktikan pengamat beban mengamati dan

mengingat beban maksimal yaitu beban saat jarum load cell balik arah, praktikan lain

tetap mengukur diameter dan mencatat data. Setelah specimen patah, ukur diameter

dan gauge length specimen akhir. Data yang didapat selanjutnya diolah.

BAB 4 DATA PENGAMATAN

Berikut data pengamatan yang dicatat pada log book praktikum :

Jenis material : ST 37

Jenis mesin : Universal testing machine, merk : Tarno Grocki

Beban skala penuh : 40000 N

Gage length awal : 23 mm

Gage length akhir : 31,13 mm

Diameter awal : 6,45 mm

Diameter akhir :3,54 mm

Kecepatan tarik : 5mm/menit

Beban maksimal : 16200N

Beban (kN) Diameter (mm)

10 6,40

11 6,39

12 6,31

13 6,27

14 6,21

15 6,15

16 5,98

16 5,68

15 5,20

14 5,09

13 4,02

12 3,99

BAB 5 ANALISIS DATA

Pada data hasil pencatat perangkat lunak, terdapat 2 variabel detik (s) dan tegangan

(mV). Selanjutnya menentukan Vmax dari tabel dimana Vmax=4222 mV.

Selanjutnya mengubah tegangan tersebut menjadi data beban F dengan menggunakan

rumus,

Fi=Vi/Vmax * Fmax (N)

∆l=Kecepatan tarik (mm/menit)* t/60 (menit)

Hasilnya akan muncul pada tabel berikut:

Vmax (milivolt) 4222 l0 (mm) 23Fmax(N) 16200 lf (mm) 31.13

∆l akhir (mm) 8.13A0(mm2)

32.6745307

d0 (mm) 6.45

secondmilivolt F(N) ∆l(mm) σ (MPa) e

0 0 0 0 0 0

2 139533.349

1 0.054216.323084

40.00235

7

4 239917.053

5 0.108428.066310

70.00471

3

6 3881488.77

3 0.162645.563717

7 0.00707

8 4781834.10

7 0.216856.132621

30.00942

6

10 4881872.47

7 0.27157.306943

90.01178

3

12 4691799.57

4 0.3252 55.0757310.01413

9

14 4881872.47

7 0.379457.306943

90.01649

6

16 5181987.58

9 0.433660.829911

80.01885

2

18 5472098.86

3 0.487864.235447

40.02120

920 586 2248.50 0.542 68.815305 0.02356

8 6 5

22 5762210.13

7 0.5962 67.6409830.02592

2

24 6742586.16

8 0.650479.149344

70.02827

8

26 6252398.15

3 0.704673.395163

90.03063

5

28 7522885.45

7 0.758888.309061

20.03299

1

30 7332812.55

3 0.81386.077848

20.03534

8

32 7622923.82

8 0.867289.483383

80.03770

4

34 7722962.19

8 0.921490.657706

40.04006

1

36 7823000.56

8 0.9756 91.8320290.04241

7

38 7823000.56

8 1.0298 91.8320290.04477

4

40 7823000.56

8 1.084 91.832029 0.04713

42 7823000.56

8 1.1382 91.8320290.04948

7

44 8793372.76

2 1.1924103.22295

80.05184

3

46 9383599.14

7 1.2466110.15146

2 0.0542

48 10484021.22

2 1.3008123.06901

10.05655

7

50 11824535.38

6 1.355138.80493

40.05891

3

52 12634846.18

7 1.4092148.31694

7 0.06127

54 13395137.80

2 1.4634157.24179

90.06362

6

56 14365509.99

5 1.5176168.63272

80.06598

3

58 15535958.92

9 1.5718182.37230

30.06833

9

60 16326262.05

6 1.626191.64945

20.07069

6

62 1749 6710.99 1.6802205.38902

70.07305

264 1809 6941.21 1.7344 212.43496 0.07540

3 2 9

66 18717179.10

9 1.7886219.71576

30.07776

5

68 19847612.69

5 1.8428232.98560

80.08012

2

70 21778353.24

5 1.897255.65003

50.08247

8

72 2287 8775.32 1.9512268.56758

40.08483

5

74 24269308.66

9 2.0054284.89066

80.08719

1

76 25019596.44

7 2.0596293.69808

80.08954

8

78 25899934.10

7 2.1138304.03212

70.09190

4

80 265810198.8

6 2.168312.13495

30.09426

1

82 274410528.8

5 2.2222322.23412

70.09661

7

84 285210943.2

5 2.2764334.91681

20.09897

4

86 294311292.4

2 2.3306345.60314

8 0.10133

88 310011894.8

4 2.3848364.04001

30.10368

7

90 328412600.8

5 2.439385.64754

90.10604

3

92 295211326.9

5 2.4932346.66003

8 0.1084

94 296111361.4

9 2.5474347.71692

80.11075

7

96 315712113.5

5 2.6016370.73365

20.11311

3

98 310811925.5

3 2.6558364.97947

1 0.11547

100 303011626.2

4 2.71355.81975

40.11782

6

102 293211250.2

1 2.7642344.31139

30.12018

3

104 309811887.1

6 2.8184363.80514

80.12253

9

106 316712151.9

2 2.8726371.90797

40.12489

6108 3147 12075.1 2.9268 369.55932 0.12725

8 9 2

110 2991 11476.6 2.981351.23989

60.12960

9

112 308811848.7

9 3.0352362.63082

60.13196

5

114 313712036.8

1 3.0894368.38500

60.13432

2

116 339113011.4

2 3.1436398.21280

10.13667

8

118 339113011.4

2 3.1978398.21280

10.13903

5

120 328412600.8

5 3.252385.64754

90.14139

1

122 327412562.4

8 3.3062384.47322

60.14374

8

124 344013199.4

3 3.3604403.96698

20.14610

4

126 339113011.4

2 3.4146398.21280

10.14846

1

128 336212900.1

4 3.4688394.80726

50.15081

7

130 333312788.8

7 3.523 391.401730.15317

4

132 344013199.4

3 3.5772403.96698

2 0.15553

134 346013276.1

7 3.6314406.31562

70.15788

7

136 351413483.3

7 3.6856412.65696

90.16024

3

138 356713686.7

4 3.7398418.88087

9 0.1626

140 351913502.5

6 3.794413.24413

10.16495

7

142 357313709.7

6 3.8482419.58547

30.16731

3

144 354313594.6

5 3.9024416.06250

5 0.16967

146 357313709.7

6 3.9566419.58547

30.17202

6

148 371414250.7

8 4.0108436.14342

20.17438

3

150 367514101.1

4 4.065431.56356

30.17673

9152 3763 14438.8 4.1192 441.89760 0.17909

3 6

154 368514139.5

1 4.1734432.73788

60.18145

2

156 3782 14511.7 4.2276444.12881

60.18380

9

158 374314362.0

6 4.2818439.54895

70.18616

5

160 381214626.8

1 4.336447.65178

30.18852

2

162 391915037.3

8 4.3902460.21703

50.19087

8

164 3763 14438.8 4.4444441.89760

30.19323

5

166 3917 15029.7 4.4986459.98217

10.19559

1

168 384114738.0

9 4.5528451.05731

90.19794

8

170 398815302.1

3 4.607468.31986

20.20030

4

172 394615140.9

8 4.6612463.38770

70.20266

1

174 384114738.0

9 4.7154451.05731

90.20501

7

176 390014964.4

7 4.7696457.98582

20.20737

4

178 388014887.7

3 4.8238455.63717

7 0.20973

180 401715413.4

1 4.878471.72539

70.21208

7

182 393915114.1

2 4.9322462.56568

10.21444

3

184 388014887.7

3 4.9864455.63717

7 0.2168

186 397515252.2

5 5.0406466.79324

20.21915

7

188 405615563.0

5 5.0948476.30525

50.22151

3

190 392915075.7

5 5.149461.39135

8 0.22387

192 402615447.9

4 5.2032472.78228

70.22622

6

194 403715490.1

5 5.2574474.07404

20.22858

3196 4019 15421.0 5.3116 471.96026 0.23093

8 2 9

198 400315359.6

9 5.3658470.08134

50.23329

6

200 4095 15712.7 5.42480.88511

40.23565

2

202 408615678.1

6 5.4742479.82822

30.23800

9

204 412515827.8

1 5.5284484.40808

10.24036

5

206 408615678.1

6 5.5826479.82822

30.24272

2

208 414415900.7

1 5.6368486.63929

40.24507

8

210 408615678.1

6 5.691479.82822

30.24743

5

212 415415939.0

8 5.7452487.81361

70.24979

1

214 415415939.0

8 5.7994487.81361

70.25214

8

216 398815302.1

3 5.8536468.31986

20.25450

4

218 410515751.0

7 5.9078482.05943

60.25686

1

220 404615524.6

8 5.962475.13093

30.25921

7

222 416415977.4

5 6.0162 488.987940.26157

4

224 4203 16127.1 6.0704493.56779

8 0.26393

226 406615601.4

2 6.1246477.47957

80.26628

7

228 416115965.9

4 6.1788488.63564

30.26864

3

230 406615601.4

2 6.233477.47957

8 0.271

232 403715490.1

5 6.2872474.07404

20.27335

7

234 410515751.0

7 6.3414482.05943

60.27571

3

236 400715375.0

4 6.3956470.55107

5 0.27807

238 403715490.1

5 6.4498474.07404

20.28042

6240 4164 15977.4 6.504 488.98794 0.28278

5 3

242 403715490.1

5 6.5582474.07404

20.28513

9

244 412515827.8

1 6.6124484.40808

10.28749

6

246 4095 15712.7 6.6666480.88511

40.28985

2

248 415415939.0

8 6.7208487.81361

70.29220

9

250 400715375.0

4 6.775470.55107

50.29456

5

252 4222 16200 6.8292495.79901

10.29692

2

254 4203 16127.1 6.8834493.56779

80.29927

8

256 406615601.4

2 6.9376477.47957

80.30163

5

258 400715375.0

4 6.9918470.55107

50.30399

1

260 418316050.3

6 7.046491.21915

30.30634

8

262 408615678.1

6 7.1002479.82822

30.30870

4

264 402715451.7

8 7.1544 472.899720.31106

1

266 404615524.6

8 7.2086475.13093

30.31341

7

268 394915152.4

9 7.2628463.74000

30.31577

4

270 403715490.1

5 7.317474.07404

2 0.31813

272 391915037.3

8 7.3712460.21703

50.32048

7

274 390014964.4

7 7.4254457.98582

20.32284

3

276 390014964.4

7 7.4796457.98582

2 0.3252

278 401715413.4

1 7.5338471.72539

70.32755

7

280 397815263.7

6 7.588467.14553

90.32991

3

282 375314400.4

3 7.6422 440.72328 0.33227284 3704 14212.4 7.6964 434.96909 0.33462

1 9 6

286 388014887.7

3 7.7506455.63717

70.33698

3

288 360713840.2

2 7.8048 423.578170.33933

9

290 351913502.5

6 7.859413.24413

10.34169

6

292 359713801.8

5 7.9132422.40384

70.34405

2

294 340113049.7

9 7.9674399.38712

40.34640

9

296 3450 13237.8 8.0216405.14130

40.34876

5

298 318612224.8

2 8.0758374.13918

70.35112

2

300 3118 11963.9 8.13366.15379

30.35347

8

Dari table tersebut dibuat kurva engineering stress-strain

Setelah kurva engineering stress-strain dibuat, selanjutnya membuat kurva true stress-

strain dengan mengolah data dari data pengamatan yang dicatat pada log book

terlebih dahulu menjadi tabel dibawah ini

Selanjutnya memplot kurva true stress strain dengan bantuan Microsoft excel

Setelah itu dengan bantuan microsoft excel, mencari persamaan garis linier y=mx+c

dari hubungan x dan y, dimana didapat

Y=0.417494x + 3.01456 dan garis merah menyatakan garis persamaan tersebut.

-1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.22.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

3

3.1

x = log (εt)

y =

log

(σt)

Kurva True Log Stress Strain

c=log K=3.01456 K=1034.094

m=n=0.417494

Nilai = K * n adalah = 1034.094 * 0.417494

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

1. Kesimpulan

Prinsip pengujian tarik ini adalah menarik specimen sampai putus dengan laju

penarikan 5mm/menit dan mencatat beban dan diameter specimen saat penarikan

berlangsung.

Sifat-sifat mekanik yang diperoleh dari uji tarik ini (dari table hasil pengolahan data

pengamatan):

Kekuatan tarik ultimate, σu=495,799011 N/mm2

Kekuatan luluh (yield strength) σy = 350 N/mm2

Modulus elastisitas, E= (300-0)/(0,08-0)=3750 GPa

Fracture stress, Sf=366.153793 N/mm2

Perpanjangan, ∆l=8,13 mm

Persamaan flow stress adalah = 1034.094 * 0.417494

Fenomena-fenomena yang terjadi pada saat pengujian tarik adalah :

Strain Hardening = Material yang telah mengalami pengujian tarik akan

bertambah kekerasannya setelah tegangan yang diberikan melebihi yield point.

Necking = Pengecilan diameter pada daerah lokalisasi pada salah satu bagian

specimen. Ini akan terlihat jelas karena ukuran diameternya akan lebih kecil dari

diameter di luar daerah necking

Bidang patahan=Setelah material patah, bentuk patahannya akan menunjukan

bentuk yang spesifik menurut jenis materialnya. Ini dapat membedakan antara

material getas dan material ulet.

2. Saran

Kekuatan pencekaman specimen pada mesin uji tarik harus lebih kuat lagi, dilihat

dari grafik engineering stress-strain, pada fasa sebelum yield strength terlihat di kurva

garis tidak lurus/linear sehingga untuk mendapatkan yield strength dari data

keseluruhan tidak ddapat dilakukan/sulit dilakukan sehingga diambil dari beberapa

sampel data saja seperti pada logbook 10, 11, 12, 13 kN menghasilkan tegangan

berbanding regangan yang linear.

BAB 7 DAFTAR PUSTAKA

1. Dieter G.E Mechanical Metalurgy, SI Metric Edition. Edisi ke-4, halaman 275-

288

2. Callister, Wiliam D. Materials Science And Engineering An Introduction, edisi

ke-6, John Willey & Son Inc. 2003.

BAB 8 LAMPIRAN

Tugas dan Pertanyaan

1. Dari kurva yang diperoleh antara F vs L, buatlah berturut-turut; Kurva T-

RT, T-RS serta Logaritma T-RS! Hitunglah besaran-besaran sifat mekanik

yang didapat dari hasil pengujian tarik ini!

Kurva T-RT

Kurva T-RS

Logaritma T-RS

-1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.22.22.32.42.52.62.72.82.9

33.1

x = log (εt)

y =

log

(σt)

True Log Stress Strain

Besaran sifat mekanik yang didapat dari hasil pengujian tarik ini

Kekuatan tarik ultimate, σu=495,799011 N/mm2

Kekuatan luluh (yield strength) σy = 350 N/mm2

Modulus elastisitas, E= (300-0)/(0,08-0)=3750 GPa

Fracture stress, Sf=366.153793 N/mm2

Perpanjangan, ∆l=8,13 mm

Persamaan flow stress adalah = 1034.094 * 0.417494

3. Berapa perkiraan nilai poisson’s ratio untuk logam? Apakah makna dari poisson

ratio ini, sebagai contoh: semakin besar nilainya, semakin resistan terhadap apa?

Metal Alloy Poisson’s Ratio

Aluminum 0.33

Brass 0.34

Copper 0.34

Magnesium 0.29

Nickel 0.31

Steel 0.30

Titanium 0.34

Tungsten 0.28

(Sumber : Buku Callister halaman 137)

Hubungan modulus elastisitas (E), modulus shear (G) dan poisson ratio :

E=2G(1+v) v = poisson’s ratio

Semakin besar nilai v, semakin besar nilai modulus elastisitas, E maka semakin resistan

terhadap beban tarik yang diberikan. Beban yang diperlukan besar untuk mendeformasi

benda.

4. Jelaskan mekanisme-mekanisme deformasi yang terjadi dalam daerah-daerah pada kurva

pengujian tarik ini (elastic, yielding, strain hardening, necking, etc)? Apa itu luder band?

Elastic= beban yang diberikan dibawah yield point sehingga bila beban dilepas benda yang

berdeformasi akibat pembebanan akan kembali ke bentuk semula

Yielding=terjadinya pergerakan dislokasi butiran-butiran atom yang menyebabkan terjadinya

deformasi plastis disebabkan beban penarikan melebihi yield strength. Pada kurva uji tarik

kurva tidak lagi berbentuk linear setelah melewati yield point, melainkan berbentuk kurva

disebabkan oleh sifat deformasi plastis.

Strain Hardening = Material yang telah mengalami pengujian tarik akan bertambah

kekerasannya setelah tegangan yang diberikan melebihi yield point.

Necking = Pengecilan diameter pada daerah lokalisasi pada salah satu bagian

specimen. Ini akan terlihat jelas karena ukuran diameternya akan lebih kecil dari

diameter di luar daerah necking.

Luder band=Ketika material mengalami stress pada upper yield point terbentuk 2 garis

diagonal pada material, tegangan akan drop karena perpindahan konsentrasi tegangan menuju

daerah antara 2 garis band yaitu daerah belum terkena yield, tegangan akan naik lagi pada

daerah konsentrasi tegangan lokalisasi yang belum terkena yield di antara 2 garis band

sampai muncul 2 garis band baru berikutnya pada daerah konsentrasi tegangan baru lalu

tegangan drop lagi, konsentrasi tegangan berpindah menuju daerah lokalisasi belum terkena

yield semakin ke tengah-tengah specimen dan seterusnya sampai seluruh daerah specimen

terkena yield dan luder band merata pada specimen tegangan akan naik lagi menuju tegangan

ultimat.

5. Apakah yang bisa dinyatakan dari % elongation dan % reduction in area?

% elongation menyatakan seberapa jumlah perpanjangan spesimen relatif

terhadap panjang awal dinyatakan dalam persen. ∆l/lo x 100%

% reduction in area menyatakan seberapa besar pengurangan luas penampang

specimen relative terhadap luas penampang awal specimen dinyatakan dalam

persen sebagai konsekuensi pengurangan diameter penampang specimen akibat

pertambahan panjang specimen. ∆Ao/Ao x 100%