MODUL

PRAKTIKUM METALURGI (LOGAM)

FAKULTAS TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam perancangan konstruksi mesin harus diupayakan menggunakan bahan

seminimal mungkin. Karena setiap kelebihan berat yang tidak perlu akan

berakibat terhambatnya fungsi atau kerja mesin serta memperbanyak biaya

produksi. Supaya berbagai tuntutan terhadap efisisensi bahan serta

memaksimalkan hasil dapat tercapai, maka sifat-sifat bahan seperti

mengoperasikan nya pada kondisi tertentu harus diuji. Penguji yang lainnya

untuk menyelidiki kesalahan, perlakuan atau kelemahan bahan yang dapat timbul

pada saat pembuatan, pengolahan atau pemakaian dalam konstruksi untuk

mencapai maksud ini harus dlakukan serangkaian pengujian sesuaia dengan

kekerasan.

Kekeasan suatu bahan merupakan salah satu sifat mekanis bahan yang

terpenting pengujian kekerasan bahan merupakan salah satu bentuk untuk

pengujian yang sederhana, cepat dan relatif murah dibanding beberapa bentuk

pengujian lain, namun diperlakukan untuk mengetahui kualitas bahan agar

tercipta suatu konstruksi yang berkualitas tinggi.

Definisi kekerasan sangat tergantung pada cara pengujian yang dilakukan,

beberapa definisi kekerasan adalah sebagai berikut:

a. Ketahanan terhadap identasi permanen akibat beban dinamis atau statis yang

disebut dengan kekerasan identasi.

b. Energi yang diserap impact disebut kekerasan pantul.

c. Kekerasan terhadap goresan disebut kekuatan goresan.

d. Ketahanan terhadap pemotongan disebut kekuatan mampu mesin.

Pengujian kekerasan yang banyak dilakukan adalah berdasarkan pada

identifikasi permanen atau deformasi plastis akibat beban statis. Hasil pengujian

kekerasan tidak dapat langsung dalam desain seperti halnya pengujian tarik

namun demikian pengujian kekerasan banyak dilakukan sebab hasilnya dapat

digunakan sebagai berikut:

a. Pada bahan yang sama dapat diklasifikasikan berdasarkan kekerasan. Dengan

kekerasan tersebut dapat ditentukan penggunaan dari bahan tersebut.

b. Sebagai kontrol kualitas dari produk seperti halnya mengetahui homogenitas

akibat suatu proses pembentukkan dingin, pemaduan, heat treatment, cost

hardening dan sebagainya.

c. Dengan demikian dapat juga sebagai sarana kontrol terhadap proses tersebut.

Kekuatan bahan merupakan tekanan atau tegangan tinggi yang mungkin

diterima suatu bahan yang diakibatkan perubahan bentuk terbesar sebelum terjadi

perpatahan. Tegangan yaitu perpatahan kecil dalam yang muncul pada suatu

satuan bidang seluas 10 mm2.

1.2 Tujuan

1.2.1 Pengujian Tarik

Dalam pengujian ini mempunyai beberapa tujuan antara lain:

a. Mengetahui sifat logam dengan uji tarik.

b. Mengetahui tegangan luluh, ultimate tensile.

c. Mengetahui kekuatan tarik bahan.

1.2.2 Pengujian Impact

Dalam pengujian ini mempunyai beberapa tujuan antara lain:

a. Untuk mengetahui tegangan kejut yang dapat dialami oleh

bahan.

b. Untuk menentukan kekuatan suatu bahan.

c. Untuk mengetahui bentuk alur akibat perpatahan suatu bahan

1.2.3 Pengujian Kekerasan

Dalam pengujian ini mempunyai beberapa tujuan antara lain:

a. Memepelajari sifat logam dengan uji kekerasan.

b. Mengetahui kualitas logam dengan uji kekerasan.

c. Mengetahui struktur mikro dari benda uji.

1.3 Manfaat

Beberapa manfaat dari pengujian ini antara lain:

a. Menambah pengetahuan bagi para praktikum khususnya tentang sifat-sifat

logam.

b. Sebagai pelatihan dalam melakukan pengujian suatu bahan.

1.4 Batasan Masalah

Pembatasan masalah yang diambil dalam laporan ini adalah:

a. Pengujian Tarik

b. Pengujian Impact

c. Pengujian Kekerasan (Vickers)

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Pengujian Tarik

Pengujian tarik merupakan pengujian yang sering digunakan untuk

menentukan sifat-sifat mekanis dari suatu material seperti tegangan maksimal,

tegangan luluh dan tegangan. Umumnya benda uji yang digunakan adalah padat

dan silindris, beberapa ada yang berbentuk lembaran plat maupun berbentuk

seperti pipa dalam berbagai ukuran. Specimen kemudian dicekam diantara kedua

penjepit pada mesin uji tarik dimana mesin ini dilengkapi dengan berbagai

control sehingga specimen dapat diuji pada laju peregangan dan temperatur yang

berbeda.

Beban yang bekerja pada specimen serta perubahan panjang yang terjadi

akibat beban itu semua dicatat pada suatu diagram. Dimana diagram tersebut

dinamakan diagram tegangan regangan.

Dengan menggunakan diagram kita bisa meneliti apa yang terjadi apabila

batang uji tersebut diregangkan secara berangsur-angsur dari uji tarik suatu

material.

Dimana sumbu horizontal adalah sumbu perpanjangan batang akibat gaya

yang meregangkan yang dinyatakan dalam (N/mm2) dan sumbu yang garisnya

vertical adalah sumbu gaya peregangannya yang dinyatakan dalam persen (%).

Dari keterangan ini dapat ditulis persamaan yang berlaku.

Besarnya harga kekuatan tarik atau tegangan maksimum adalah

Besarnya harga tegangan adalah:

� = P

A�

Dimana:

σ = Kekuatan Tarik Maksimum (N/mm2)

P = Beban atau Gaya (N)

A0 = Luas Penampang Batang Mula-mula (mm2)

Besarnya harga regangan adalah:

� = � −��

��x100%

Dimana:

ε = Regangan (%)

L0 = Panjang Awal (mm)

L1 = Panjang Akhir (mm)

Pada awalnya dari titik 0 sampai dititik P berupa panjang yang elastic,

dimana perpanjangan berbanding lurus dengan beban. Pada pembebanan tertentu

dititik P garis mulai melengkung dan masih terjadi deformasi elastic. Apabila

mengulur

Eo o

P

VA

VB

S

B

Diagram Tegangan-Regangan

P

L

Diagram perpanjangan terhadap beban

beban dinaikan lagi sampai titik VB maka akan terjadi deformasi plastis dan

permanen yang cukup kuat, gejala ini disebut mulur atau mengulur. Karena

terjadi proses mengulur maka beban akan turun sampai titik VA setelah

melampaui fasa penguluran, benda akan bertambah sampai harga maksimum

dititik S disertai deformasi yang permanen. Dari grafik dapat dihasilkan atau

menunjukan adanya deformasi elastic dan deformasi permanen.

2.2. Pengujian Impact

Pengujian impact adalah suatu pengujian yang digunakan untuk menentukan

sifat-sifat suatu material yang mendapatkan beban dinamis, sehingga dari

pengujian ini dapat diketahui sifat ketangguhan suatu material baik dalam wujud

liat maupun ulet serta getas. Dengan catatan bahwa apabila nilai atau harga

impact semakin tinggi maka material tersebut memiliki keuletan yang tinggi.

Dimana material uji dikatakan ulet jika patahan yang terjadi pada bidang patah

tidak rata dan tampak berserat-serat. Tetapi apabila material getas, hasil dari

patahan tampak tara dan mengkilap.

Pada kondisi material ulet dapat mengalami patah getas dengan deformasi

plastis yang sangat kecil, fenomena ini terjadi jika:

1. Temperatur rendah

2. Laju tegangan bertambah

3. Tarikan

ulet

getas

I

T

hasiluji impact

I=Ak

gambar nilai impact dipengaruhi temperatur

Karena temperature dapat mempengaruhi material uji maka dalam

melakukan pengujian, sebaiknya dilakukan pada suhu antara 20o sampai 22

o.

Alat yang digunakan adalah charpy test. Ada dua jenis batang uji standar yang

digunakan, yaitu tarikan berbentuk V dan U. Dalam pengujian ini menggunakan

tarikan berbentuk V. Bentuk material yang digunakan tarik berbentuk V karena

dapat melokalisir energy patahan.

Harga impact dapat dicari dengan persamaan:

� = �

�

Dimana:

I = Nilai Impact (Joule/mm2)

k = Energi Impact yang terserap (Joule)

A = Luas Penampang (mm2)

2.3. Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan merupakan suatu pengujian yang digunakan untuk

mengetahui harga kekerasan dari suatu material, dimana kekerasan dapat

didefinisikan sebagai ketahanan suatu material terhadap deformasi permanen

oleh penekanan.

Kekerasan dapat diukur dengan cara pengujian, dimana dalam praktikum ini

pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan alat kekerasan Vickers

(Vickers Hardness Tester)

Uji kekerasan Vickers menggunakan penumbuk piramida intan yang

dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besarnya sudut antara permukaan-permukaan

piramida yang saling berhadapan adalah 136o. sudut ini dipilih karena nilai

tersebut mendekati sebagian besar nilai perbandingan yang diinginkan antara

diameter kekakuan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan brinell.

Dimana bekas injakan dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Angka kekerasan Vickers didefinisikan sebagai berikut:

��� = 0,1891x�

��

136 +- 5oo

d1 d2

Dimana:

VHN = Nilai kekerasan Vickers (N/mm2)

P = Beban Penekanan (N)

d = diagonal rata-rata (mm)

yang mana � = �����

�

Agar diperoleh nilai kekerasan yang cermat, sebaiknya harus diambil nilai

rata-rata dari pengujian sekurang-kurangnya tiga kali penekanan yang

berdekatan. Uji Vickers sama halnya dengan pengujian lain, harus dilakukan

pada suhu antara 18o sampai 28

o, dan permukaan benda yang akan diuji juga

harus diamplas sampai licin atau mengkilap dan juga harus dijaga supaya tidak

terjadi perubahan struktur oleh pengerjaan tersebut. Selain itu, bidang penopang

harus rata. Sehingga terletak rapat pada benda uji dan garis kerja penekanan juga

harus tegak lurus dengan bidang uji.

Dalam melakukan pengujian Vickers tidak boleh diterapkan untuk uji

kekerasan terhadap sobokan yang homogeny, karena ujung berlian mungkin

Cuma mengenai lamena, grafit, sehingga diperoleh nilai kekerasan yang terlalu

rendah.

Setelah penekanan pada alat Vickers selesai, maka specimen dapat dilihat

hasil penekanan dengan mikroskop. Dengan pembesaran yang dikehendaki, baik

50x, 100x, 200x, 500x dan akan didapat diagonal atau diameter penekakan dari

penetrator yang berupa bujur sangkar.

Keuntungan pada pengujian Vickers adalah:

1. Kerusakan pada benda uji tidak seberapa.

2. Penekanannya berbanding lurus dengan beban, jadi nilai kekerasan yang

diperoleh tidak bergantung pada besarnya beban penekanan.

3. Tonjolan materi yang terjadi disudut-sudut adalah yang paling sedikit,

oleh karena itu garis windu penekanan dapat diukur dengan seksama.

2.4. Standar Pengujian

A. Standar Pengujian Tarik (JIS Z 2201)

1. Lingkup

Standar industry jepang merupakan test untuk pekerjaan yang

berkaitan dengan perlengkapan logam

Untuk maksud standar ini didefinisikan sebagai berikut menetapkan

alat yang digunakan atau dipakai:

a. Bagian parallel, bagian tengah, dan mempunyai bagian yang

seragam.

b. Genggaman akhir adalah bagian dimana potongan menyiapkan

dalam pesawat pengujian mesin.

c. Panjang pengukuran yang asli diantara 2 meter dari bagian parallel

tersebut.

d. Radius pengukuran bagian transisi yang parallel dan genggaman

akhir untuk kepentingan pada tekanan didalam.

e. Jarak genggaman adalah panjang mengangkutnya dengan bagian

dari kedua pesawat.

f. Tes menambahkan potongan dilakukan format secara geometris dan

dimensi bagian utama ditentukan agar partikel tes pengujian

mesin dilakukan.

g. Tes potongan yang tidak sebanding menambahkan suatu dimensi

dan format yang ditetapkan.

Diameter atau Lebar Ukuran panjang Jarak antara

Melintas (D) L Penjepit

Ukuran material 8xD (L ± 20) kira-kira

Keterangan : Penggunaan material ini berlaku untuk benda yang

berdiameter tidak lebih besar dari 25 mm.

B. Standar Pengujian Impact

1. Lingkup

Standar industry jepang menetapkan untuk pemotongan material

mekanik selanjutnya disebut benda uji. Pemilihan suatu tes digunakan

untuk standar material tertentu sesuai dengan standar.

2. Bahan uji

C. Standar Pengujian Kekerasan

1. Lingkup

Untuk standar pengujian kekerasan sangat mudah, contohnya standar

dalam U.S. dengan ASTME 92 dan jepang dengan JIS Z 2244 (ISO

6507-1, 6507-4). Dengan menekan material kita akan segera mengetahui

bagaimana standar material ini menerima tekanan.

Pengujian dengan alat penguji harus memiliki kamera dengan

lensa micron dan penerangan yang terang.

Gambar Alat Uji Tarik

Gambar Alat Uji Impact

Gambar Alat Uji Kekerasan Vickers

BAB III

LANGKAH PENGUJIAN

3.1. Pengujian Tarik

1. Tentukan titik tengah pada bahan uji yang akan diuji

2. Mengukur dimensi benda uji, dimensi yang dihitung berupa panjang mula-

mula dan diameter benda uji tersebut.

3. Hidupkan mesin uji tarik.

4. Cekam batang uji pada kedua penjepit dan kencangkan dengan keras.

5. Masukkan data-data yang diperlukan dalam Gotech testing machine software

di komputer.

6. Klik “test” pada Gotech testing machine software untuk memulai pengujian.

7. Lihat proses uji tarik pada monitor dan akan terlihat grafik hubungan antara

σ dan ε

8. Print hasil pengujian yang berupa diagram.

9. Lepas batang uji tersebut lalu ukur panjang akhir benda uji tersebut.

10. Catat hasil pengujian.

3.2. Pengujian Impact

1. Periksa jarum penunjuk angka, jika godam kapak menggantung bebas.

2. Naikkan godam kapak pada posisi awal dan jepit.

3. Tekan jarum penunjuk angka sampai menunjuk angka 300 kgf.

4. Tempatkan batang uji pada penampang, bila perlu stel kedua penampang.

5. Tekan kedua tangkai secara bersamaan untuk melepas kapak agar berayun

kebawah.

6. Tekan tuas rem guna menghentikan godam kapak.

7. Catat hasil pengujian.

3.3. Pengujian kekerasan Vikers

1. Persiapkan material yang akan diuji, mulai dari proses pemotongan,

pengamplasan dan spesimen

2. Atur beban penekanan sesuai dengan yang dikehendaki

3. Atur waktu penekanan sesuai dengan ketentuan yang ada

4. Letakkan specimen pada meja uji dan naikkan sampai mendekati penekanan,

yaitu antara 0,2-0,5 mm

5. Tekan tombol start untuk menghidupkan mesin uji kekerasan Vickers, mesin

akan berjalan secara otomatis dengan menyalakan lampu penunjuk

6. Amati bekas injakan dengan menggunakan optic dengan cara memutar

rumah penekanan dan gantikan dengan lensa mikroskop

7. Dalam membaca hasil pengukuran dapat dilakukan dengan cara

a. Melepaskan garis vertical pada kaca dengan garis windu atau sudut-sudut

bujur sangkar, dan hitunglah jumlah strip yang bersinggungan dengan bujur

sangkar tersebut

b. Hitung strip garis vertical mulai dari tepi paling kiri sampai tepi paling

kanan

c. Perhatikan angka yang terdapat pada mikrometer

d. Catat hasil pengujian yang terdapat pada micrometer

Data Pengamatan Praktikum Metallurgi

Kelompok _______

I. Uji Tarik Standar JIS Z 2201

No Bahan l0 la Diameter Beban

II. Uji Impact

No Bahan Panjang Lebar Tinggi Bentuk Alur Energi Patah

III. Uji Kekerasan

No Bahan Beban P Diagonal 1 P Diagonal 2

Anggota Kelompok

1

2

3

4

5

Asisten

( )