pengujian dan validasi alat uji impak type charpy ( …repository.utu.ac.id/386/1/i-v.pdf · 1.2....

TUGAS AKHIR

PENGUJIAN DAN VALIDASI ALAT UJI IMPAK TYPE

CHARPY ( IMPACT TESTING MACHINE )

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Dari Syarat-syarat Yang Diperlukan

Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Universitas Teuku Umar

Disusun Oleh :

Nama : M U H I B U D D I N

Nim : 08C10202008

Bidang : TEKNIK PEMBENTUKAN DAN

MATERIAL

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TEUKU UMAR

ALUE PEUNYARENG, MEULABOH

2014

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Diera globalisasi saat ini Universitas Teuku Umar harus mampu

menyeimbangkan perkembangan teknologi agar mampu bersaing dengan

universitas lainnya yang berada di tingkat lokal dan nasional, salah satu usaha

yang dapat dilakukan adalah dengan peningkatan kualitas mahasiswa, mahasiswa

harus mampu mengaplikasikan teori-teori yang didapatkan di ruang kuliah ke

lapangan kerja tentunya, salah satunya yang dapat mendukung hal tersebut diatas

adalah dengan memberikan pendalaman pemahaman teori melalui praktikum-

praktikum. Keterbatasan alat-alat praktikum di Fakultas Teknik Jurusan Teknik

Mesin Universitas Teuku Umar Meulaboh, yang selama ini praktikum mahasiswa

dilakukan dengan menyewa alat praktikum dengan biaya yang besar di

Universitas Syiah Kuala Darussalam Banda Aceh, selain biaya yang besar dan

mengingat jarak tempuh perjalanan ke tempat praktikum dan penelitian tersebut

sangat jauh (Rata-rata diatas 250-500 km dari UTU) membuat praktikum dan

penelitian mahasiswa menjadi tidak optimal.

Dengan sudah di rancang ulang alat uji impak (impact testing) type Charpy

telah dibuat ulang (Farizal dan Jufrianto 2013) Sesuai dengan stantar ASTM E 23-

02, [1].

2

Dan agar alat uji impak tersebut dapat digunakan untuk di publikasikan

penggunaannya secara umum baik untuk kegiatan praktikum material teknik

maupun penelitian mahasiswa dan dosen, maka alat uji tersebut terlebih dahulu

harus di uji, pengujian alat uji impak tersebut dilakukan sesuai dengan standar

ASTM E 23-02.

Bedasarkan dari latar belakang di atas maka sebelum alat uji yang telah di

buat dapat digunakan, maka pada penelitian ini akan melakukan pengujian dan

Validasi dari alat uji impak type charpy. maka pada penelitian pengujian alat uji

impak type charpy dilakukan pada material yang umumnya digunakan dan

mengalami beban impak. pengujian alat uji impak type charpy pada material

kuningan, material kuningan yang digunakan adalah bahan yang umumnya

banyak digunakan sebangai material pasak pada poros propeler kapal nelayan

penangkap ikan di sekitar Aceh Barat.

1.2. Rumusan Masalah

Alat uji impak type charpy yang telah dirancang bangun ulang harus di uji

agar dapat digunakan secara umum untuk kegiatan praktikum, pengujian

dilakukan pada material kuningan berdasarkan standar ASTM E 23-02.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. pengujian dan validasi alat uji impak (impact testing) type Charpy

dengan menggunakan meterial kuningan.

3

2. Membandingkan dengan hasil penelitian orang yang telah di uji dengan

spesimen yang sama.

1.4. Manfaat Penelitian

Dengan selesainya pengujian dan validasi alat uji impak type charpy ini

diharapkan alat uji ini valid dan dapat digunakan untuk kegiatan praktikum

material teknik, dan penelitian dosen dan mahasiswa.

Dimana penelitian dan praktikum telah dilakukan di Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar, dan ini dapat menekan biaya penelitian

dan praktikum yang selama ini dilakukan dengan menyewa alat tersebut dengan

biaya yang besar di Universitas Syiah Kuala Darussalam Banda Aceh.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ketangguhan Bahan

Ketangguhan bahan adalah suatu ukuran energi yang diperlukan untuk

mematahkan suatu bahan. Bahan yang bersifat ulet akan memerlukan energi

perpatahan yang lebih besar dan mempunyai sifat tangguh yang lebih baik dari

pada bahan yang bersifat getas dengan kekuatan bahan yang sama. Penurunan

ketangguhan bahan sangat beresiko dan dapat berakibat fatal, oleh karena itu

ketangguhan perlu diukur atau dikuantifikasi secara konvensional, hal tersebut

dilakukan dengan uji impak atau benturan.

Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat

diserap suatu material sampai material tersebut patah. Pengujian impak

merupakan respon terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba (beban impak) [3].

Dalam pengujian impak terdiri dari dua teknik pengujian standar yaitu Charpy

dan Izod. Pada pengujian standar Charpy dan Izod, dirancang dan masih

digunakan untuk mengukur energi impak yang juga dikenal dengan ketangguhan

takik [3].

2.2. Metode Izod

Menggunakan batang impak kantilever. Benda uji izod sangat jarang

digunakan pada saat sekarang ini. Pada benda uji izod mempunyai penampang

lintang bujur sangkar atau lingkaran dan bertakik V didekat ujung yang di jepit.

5

2.3. Metode Charpy

Menggunakan batang impak yang ditumpu pada kedua ujungnya. Benda

uji charpy mempunyai luas penampang lintang bujur sangkar dan memiliki takik

V – 450, dengan jari-jari dasar 0,25 mm dan kedalaman 2 mm. Benda uji

diletakkan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian yang bertakik diberi

beban impak dengan ayunan bandul. Benda uji akan melengkung dan patah pada

laju regangan yang tinggi [4].

Menurut ASTM, standarisasi Notched Bar Test adalah ASTM E 23-01,

kedua metode di atas dapat di lihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Metode Pengujian Impak

Sumber : Calliester, 2007

2.4. PengujianAlat Uji Impak Metode Charpy

Dalam menentukan ketahanan logam terhadap pembebanan kejut (Impact

Strenght), prinsipnya adalah berapa besar gaya kejut yang dibutuhkan untuk

mematahkan benda uji dibagi dengan luas penampang bahan [5].

6

Spesimen Charpy berbentuk batang dengan penampang lintang bujur

sangkar dengan takikan V oleh proses permesinan (gambar 2.2.a). Mesin

pengujian impak diperlihatkan secara skematik dengan (gambar 2.2.b). Beban

didapatkan dari tumbukan oleh palu pendulum yang dilepas dari posisi ketinggian

h. Spesimen diposisikan pada dasar seperti pada (gambar 2.2.b) tersebut. Ketika

dilepas, ujung pisau pada palu pendulum akan menabrak dan mematahkan

spesimen ditakikannya yang bekerja sebagai titik konsentrasi tegangan untuk

pukulan impak kecepatan tinggi. Palu pendulum akan melanjutkan ayunan untuk

mencapai ketinggian maksimum h’ yang lebih rendah dari h. Energi yang

diserap dihitung dari perbedaan h’ dan h (mgh – mgh’), adalah ukuran dari

energi impak. Posisi simpangan lengan pendulum terhadap garis vertikal sebelum

dibenturkan adalah α dan posisi lengan pendulum terhadap garis vertikal setelah

membentur spesimen adalah β.

Gambar 2.2. Metode Impak Type Charpy

Sumber : Calliester, 2007

7

2.5. Prinsip Dasar Mesin Uji Impak

Apabila pendulum dengan berat G dan pada kedudukan h1 dilepaskan,

maka akan mengayun sampai kedudukan posisi akhir 4 pada ketinggian h2 yang

juga hampir sama dengan tinggi semula (h1), dimana pendulum mengayun bebas.

Pada mesin uji yang baik, skala akan menunjukkan usaha kilogram meter (kg.m)

pada saat pendulum mencapai kedudukan 4. seperti terlihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Prinsip Dasar Mesin Uji Impak

Apabila batang uji dipasang pada kedudukannya dan pendulum dilepaskan,

maka pendulum akan memukul batang uji dan selanjutnya pendulum akan

mengayun sampai kedudukan 3 pada ketinggian h2.

8

Usaha yang dilakukan pendulum waktu memukul benda uji atau usaha

yang diserap benda uji sampai patah dapat diketahui dengan menggunakan

persamaan 2.1, [5, 6, 3]:

W1 = G x h1 (Kg.m) ........................................................................... 2.1

Atau dengan menggunakan persamaan 2.2 :

W1 = G x λ (1 – cos α) (Kg.m) .......................................................... 2.2

Dimana :

W1 = Usaha yang dilakukan (Kg.m)

G = Berat pendulum (Kg)

h1 = Jarak awal antara pendulum dengan benda uji (m)

λ = Jarak lengan pengayun (m)

cos λ = Sudut posisi awal pendulum

Sedangkan sisa usaha setelah mematahkan benda uji dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan 2.3 :

W2 = G x h2 (Kg.m) ........................................................................... 2.3

Atau dengan menggunakan persamaan 2.4 :

W2 = G x λ (1 – cos β) (Kg.m) ......................................................... 2.4

9

Dimana :

W2 = Sisa usaha setelah mematahkan benda uji (Kg.m)


H2 = Jarak akhir antara pendulum dengan benda uji (m)


cos β = Sudut posisi akhir pendulum

Besarnya usaha yang diperlukan untuk memukul patah benda uji dapat

diketahui melalui persamaan 2.5 :

W = W1 – W2 (Kg.m) ...................................................................... 2.5

Sehingga dari persamaan diatas diperoleh persamaan 2.6 :

W2 = G x λ (cos β – cos λ) (Kg.m) ................................................... 2.6

dimana :

W = Usaha yang diperlukan untuk mematahkan benda uji (Kg m)

W1 = Usaha yang dilakukan (Kg m)

W2 = Sisa usaha setelah mematahkan benda uji (Kg m)



cos λ = Sudut posisi awal pendulum


Besarnya harga impak setelah dilakukan pengujian dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan 2.7:

10

K = 0A

W ............................................................................................ 2.7

dimana :

K = Nilai impak (Kg m/mm2)


Ao = Luas penampang di bawah takikan (mm2)

Pengujian impak dapat di identifikasi sebagai berikut [5,7]:

1. Material yang getas, bentuk patahannya akan permukaan merata, hal ini

menunjukkan bahwa material yang getas akan cenderung patah akibat

tegangan normal.

2. Material yang ulet akan terlihat meruncing, hal ini menunjukkan bahwa

material yang ulet akan patah akibat tegangan geser.

3. Semakin besar posisi sudut β akan semakin getas, demikian

sebaliknya. Artinya pada material getas, energi untuk mematahkan

material cenderung semakin kecil, demikian sebaliknya.

2.6 . Material kuningan

Kuningan adalah logam yang merupakan campuran dari tembaga dan seng.

Tembaga merupakan komponen utama dari kuningan, dan kuningan biasanya

diklasifikasikan sebagai paduan tembaga. Warna kuningan bervariasi dari coklat

kemerahan gelap hingga ke cahaya kuning keperakan tergantung pada jumlah

kadar seng. Seng lebih banyak mempengaruhi warna kuningan tersebut. Kuningan

11

lebih kuat dan lebih keras dari pada tembaga, Tetapi tidak sekuat atau sekeras

seperti baja. Kuningan sangat mudah untuk di bentuk ke dalam berbagai bentuk,

sebuah konduktor panas yang baik, dan umumnya tahan terhadap korosi dari air

garam. Karena sifat-sifat tersebut, kuningan kebanyakan digunakan untuk

membuat pipa, tabung, sekrup, adiator, alat musik, aplikasi kapal laut, dan untuk

senjata api.[7]

Penggunaan kuningan sebagai casing logam untuk senjata api pertama kali

diperkenalkan pada tahun 1852. Berbagai macam logam dicoba, Hasilnya ternyata

kuningan yang paling berhasil. Seperti ini menyebabkan perkembangan pesat

dalam industri senjata api otomatis.[7]

Komponen utama kuningan adalah tembaga. Jumlah kandungan tembaga

bervariasi antara 55% sampai dengan 95% menurut beratnya tergantung pada

jenis kuningan dan tujuan penggunaan kuningan. Kuningan yang mengandung

persentase tinggi tembaga terbuat dari tembaga yang dimurnikan dengan cara

elektrik. Yang setidaknya menghasilkan kuningan murni 99,3% agar jumlah

bahan lainnya bisa di minimalkan. Kuningan yang mengandung persentase rendah

tembaga juga dapat dibuat dari tembaga yang dimurnikan dengan elektrik, namun

lebih sering dibuat dari scrap tembaga. Ketika proses daur ulang terjadi,

persentase tembaga dan bahan lainnya harus diketahui sehingga produsen dapat

menyesuaikan jumlah bahan yang akan ditambahkan untuk mencapai komposisi

kuningan yang diinginkan. Kuningan mempunyai energi impak rata-rata 22,16

Joule [7]

12

2.7. Standar Deviasi

Standar Deviasi (SD) adalah pembangkuan dari penyimpangan nilai pada

distribusi data yang di hitung dari nilai mean-nya yang selanjutnya di namakan

simpangan baku. Semakin kecil nilai Standar Deviasi implementasi semakin baik

dan Standar Deviasi di usahakan tidak melebihi dari 5%.

Cara menghitung Standar deviasi yaitu [8].

X =N

x

D = X- X

SD =1

2

N

D

Keterangan :

SD = Standar Deviasi

D = Selisih nilai rata-rata dengan nilai data yang sebenarnya

X = Jumlah dari data yang ada

N = Jumlah data

X = Jumlah data yang ada

= Rata-rata dari data yang ada

………..…………………………….. ........(2.8)

………..…………………………….. ........(2.9)

………..…………………………............(2.10)

13

2.8. Standar Erorr

Standar Erorr (SE) adalah estimasi kesalahan suatu alat ukur, dihitung

dengan cara membandingkan kinerjanya dengan alat serupa yang telah baku. Nilai

Standar Erorr berkisar antara 0 – 1 dan bila nilai Standar Erorr mendekati 0 maka

mempunyai implementasi bahwa tingkat kesalahan alat ukur yang di uji adalah

kecil.

Cara menghitung standar erorr yaitu [8]:

Keterangan :

SE = Standar Erorr

SXX = Hasil kali yang kurang baku

SYY = Hasil Kali data yang baku

SXY = Hasil kali data antara yang baku dengan yang tidak baku

N = Jumlah data

X = Jumlah data yang ada

………..…………………....(2.11)

………..…………………....(2.12)

………..………………….. (2.13)

………..…………..…........ (2.14)

SE =

2

2

N

SXX

SXYSYY

N

XX

2

2 SXX =

N

YY

2

2

SYY =

N

YxXXY

SXY =

14

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan selama 6 (enam) bulan untuk mencapai target

yang tentukan. Pekerjaan persiapan dan pengujian serta segala sesuatu yang

menyangkut akan dilakukan di Laboratorium / workshop Universitas Teuku Umar

(Workshop M UTU). Setiap kejadian, respon dan hasil yang diperoleh selama

menjalankan kegiatan dicatat dalam dokumentasi dengan bantuan komputer untuk

menjamin akuntabilitas hasil penelitian.

3.2. Bahan dan Alat

Pada penelitian ini menggunakan bahan dan yang terbuat dari kuningan

karena kuningan sering digunakan bahan salah satunya pada poros popeler kapal

penangkap ikan nelayan. Spesimen kuningan ini di beli di kota Banda Aceh dalam

bentuk batangan dengan ukuran 10 mm x 10 mm x 55 mm.

3.2.1. Spesimen Uji

Dimensi dan ukuran spesimen dibuat berdasarkan standar ASTM E 23-

02 tipe A, seperti terlihat pada gambar 3.1.

10 mm 450

Gambar 3.1.Dimensi dan ukuran spesimen uji impak charpy.

Sumber : ASTM E 23-02.

3.3. Alat Uji.

Peralatan Alat uji yang di gunakan pada penelitian ini adalah Alat uji

impak Machine dengan spesifikasi seperti yang di tunjukan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Alat Uji Impak

Sumber : Farizal dan Jufrianto, 2013

Keterangan :

Skala pengukur energy impak

Pengunci Pendulum

Rellintasan Pendulum

Kerangka utama

Kerangka penyangga

Bandul dan

Pedal rem

15

55 mm 10 mm

3.4. Peralatan Kerja

Peralatan kerja yang digunakan dalam pembuatan spesimen kuningan alat

uji impak tipe charpy adalah sebagai berikut :

3.4.1. Gergaji Tangan dan Ragum

Alat pendukung kerja ini yang digunakan dalam proses pemotongan

(spesimen), dengan mengunakan ragum ini untuk mengikat spesimen sewaktu di

potong, untuk alat pemotongan spesimen dengan mengunakan gergaji tangan,

seperti yang terlihat pada gambar lampiran 3.3.

3.4.2. Jangka sorong.

Jangka sorong ini digunakan untuk menggukur panjang dan lebar, juga

menggukur kedalaman takik spesimen sampai dengan 200 mm, ketelitian 0,05

mm pada penelitian seperti yang terlihat pada gambar lampiran 3.4.

3.4.3. Kikir Tangan

Alat pendukung kerja yang digunakan dalam proses pembuatan spesimen

untuk membuat takikan pada spesimen dengan penampang sudut 450

kikir ini

mempunyai panjangnya 10 mm, yang terlihat pada gambar lampiran 3.5.

3.5. Pengujian alat uji impak type charpy

Pengujian alat uji impak menggunakan material kuningan dengan

langkah- langkah pengujian sebangai berikut:

16

6

1. Mengangkat Bandul 1400 dengan cara memutar melawanan arah jarum

jam secara pelahan-lahan.

2. Meletakkan benda uji (spesimen) pada tempat tumpuan dengan benar-

benar pada posisi tegah, dimana pisau pada bendul spesimen sejajar

dengan takikan benda tersebut.

3. Menyetel posisi jarum skala ukuran di 00

4. Sebelum di tarik kunci bandul pada pendulum harus ditekan pedal rem

atau di tekan dengan kaki.

5. Tarik pengunci bandul atau melepaskan untuk mengayun dan

mematahkan spesimen benda uji.

6. Pedal rem di lepaskan untuk menghentikan bandul.

7. Melihat dan mencatat hasil data pengujian yang di tujukan oleh jarum

penunjuk pada busur derajat.

8. Masukan data energi impak yang telah di uji pada tabel berikut.

3.6. Perhitungan Energi Impak dan Standar Deviasi

Evaluasi terhadap hasil perhitungan energi impak dilakukan dengan

menghubungkan sudut derajat energi impak terhadap persamaan standar

pengujian impak dari persamaan 2.2, perasamaan 2.4, persamaan 2.5, dan

persamaan 2.7.

17

Pengujian

Alat Uji

Validasi

Alat Uji

Analisa

Data

Kesimpulan Penelitian

Selesai

Mulai

3.7. Validasi Alat Uji

Validasi alat uji Impak Type Charpy dilakukan dengan menggunakan data

hasil pengujian dengan menggunakan persamaan standar deviasi persaman ( 2.8)

s.d (2.10) dan persamaan standar error persamaan (2.11) s.d (2.14)

3.8. Diagram Alir Penelitian

Rangkaian kegiatan yang dilakukan dalam penelitian ini dapat dilihat

dalam gambar 3.6.

Gambar 3.6. Diagram alir penelitian

Persiapan dan

Pembuatan Spesimen

ASTM E 23

18

3.9. Proses Pembuatan Spesimen

3.9.1. Pemotongan spesimen.

Spesimen kuningan ini merupakan campuran dari tembaga dan seng,

Tembaga merupakan komponen utama dari kuningan dan kuningan biasanya di

klasifikasikan sebangai paduan tembaga dengan bedasarkan ASTM E 23-02

dengan dimensi 10 mm x 10 mm x 55 mm seperti yang terlihat pada lampiran

gambar 3.7.

3.9.2. Proses meratakan spesimen

Kertas Atlas Brand ini untuk meratakan pinggir spesimen alat uji dalam

penelitian ini dengan mengunakan ukuran kertas gosok P400 dan P600 seperti

yang terlihat pada lampiran gambar 3.8.

3.9.3. Proses Pembuatan Takik.

Spesimen kuningan ini setelah di ukur dan pemotongan maka harus dibuat

takik pada ukuran tengah- tengah spesimen dengan kedalaman takik 2 mm seperti

yang terlihat pada lampiran gambar 3.9.

3.9.4. Proses pengukuran Spesimen.

Dengan selesainya proses pemotongan, maka di lanjutkan denga proses

meratakan dengan mengunakan kertas Atlas Brand, dengan dua cara, yang

pertama dengan mengunakan kertas Atlas Brand P 400, yang ke dua mengunakan

19

kertas Atlas Brand P 600, sehingga baru proses pengukuran spesimen, dengan

pengukuran, panjang, dan lebar, juga ukuran takik, seperti yang terlihat pada

lampiran gambar 3.10.

3.10. Proses Pengujian

Langkah-langkah dalam proses pengujian alat uji impak tipe charpy adalah

sebagai berikut :

3.10.1.Proses mengangkat bandul pada pengunci.

Mengangkat bandul pada pengunci, dari 00 diangkat pada posisi sudut 140

0,

mengangkat bandul dengan cara memutar dan melawan arah jarum jam secara

pelahan-lahan seperti yang terlihat pada lampiran gambar 3.11.

3.10.2. Proses peletakan spesimen pada tumpuan.

Peletakan benda uji pada tempat tumpuan, alat uji harus benar-benar pada

posisi tegah, dimana pisau pada bendul spesimen sejajar dengan takik, dan posisi

kedudukan takik membelakangi bandul seperti yang terlihat pada lampiran

gambar 3.12.

3.10.3. Proses skala energi impak di 00

Setelah di angkat bandul maka, posisi jarum skala energi impak di 00

seperti yang terlihat pada lampiran gambar 3.13.

20

3.10.4. Proses penekanan Pengereman bandul.

Sebelum ditarik kunci bandul pada pendulum, maka harus di tekan pedal

rem untuk tidak terjadi pengereman waktu bandul mengayun atau waktu

pengujian spesimen, seperti yang terlihat pada lampiran gambar 3.14.

3.10.5. Proses penarikan Pengunci Pendulum

Tarik pengunci bandul atau melepaskan pengunci untuk melihat

perpatahan spesimen benda uji yang diletakan pada posisi tumpuan, seperti yang

terlihat pada lampiran gambar 3.15.

3.10.6. Proses pembacaan skala energi impak.

Melihat dan mencatat hasil data pengujian yang ditujukan oleh jarum

penunjuk pada busur derajat seperti yang terlihat pada lampiran gambar 3.16.

21

22

BAB IV

HASIL PERHITUNGAN

4.1. Hasil Pengujian

4.1.1. Hasil spesimen yang telah di uji

Spesimen yang di uji material kuningan nilai skala spesimen I dan III= 660

dan spesimen II= 680

seperti yang terlihat pada lampiran gambar 4.1.

4.1.2. Pengisian data pada tabel energi impak.

Hasil pengujian alat uji impak type (charpy) untuk material kuningan, di

isi pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.1. Tabel hasil Perhitungan Derajat Energi Impak

NO Material Nomor Spesimen Derajat Energi impak (0)

1 Kuningan Spesimen 1 66



Sumber : Hasil Pengujian

23

4.2. Menghitung energi impak material kuningan

Evaluasi terhadap hasil perhitungan energi impak dilakukan dengan

menghubungkan sudut derajat energi impak terhadap persamaan standar

pengujian impak dari persamaan 2.2 dimana :

W1 = G x λ (1 – cos α) (kg.m) .......................................................... 4.1

Dimana :

W1 = Usaha yang dilakukan (Kg.m)



cos α = Sudut posisi awal pendulum

Data dari alat uji impak diketahui G = 6 Kg, λ = 0,55 m, α = 1400, maka

dihasilkan usaha awal yang dilakukan (W1) adalah :

W1 = G x λ (1 – cos α)

W1 = 6 Kg x 0,55 m (1 – cos 1400)

W1 = 3.3 Kg.m (1 + 0.766)

W1 = 3,3 Kg.m (1.766)

W1 = 5,8278 Kg.m

Usaha awal yang dilakukan oleh alat uji impak tipe charpy yang

direncanakan adalah sebesar 5,8278 Kg.m

Untuk menghasilkan besarnya energi awal alat uji impak tipe charpy

dalam satuan Joule atau N.m maka :

24

a) Satuan Kg.m dikalikan dengan standar gravitasi bumi 9,80 m/det

menghasilkan 5,8278 Kg.m x 9,80 m/det = 57,11 Kg.m2/s

2, jika satuan

Kg.m2/s

2 = N.m., maka 57,11 Kg.m

2/s

2 sama dengan 57,11 N.m

b) Satuan N.m sama dengan satuan Joule ( 1 N.m = 1 Joule), maka kapasitas

maksimum alat uji impak yang direncanakan desainnya ini adalah 57,11

N.m atau 57,11 Joule.

Adapun sisa usaha setelah mematahkan benda uji dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan 2.4 :

W2 = G x λ (1 – cos β) (Kg.m) .......................................................... 4.2

Dimana :

W2 = Sisa usaha setelah mematahkan benda uji (Kg.m)




jika diasumsikan bahwa sudut posisi akhir pendulum setelah pengujian

adalah 660

(β), maka akan dihasilkan sisa usaha setelah mematahkan benda uji

adalah :

1) Spersimen I

W2 = G x λ (1 – cos β)

W2 = 6 Kg x 0,55 kg (1 – Cos 660)

W2 = 3.3 Kg.m (1 - 0,4067)

25

W2 = 3.3 Kg.m (0,5933)

W2 = 1,9579 Kg.m

2) Spersimen II

W2 = G x λ (1 – cos β)

W2 = 6 Kg x 0,55 kg (1 – Cos 680)

W2 = 3.3 Kg.m (1 - 0,3746)

W2 = 3.3 Kg.m (0,6254)

W2 = 2,063 Kg.m

3) Spesimen III

W2 = G x λ (1 – cos β)

W2 = 6 Kg x 0,55 Kg (1 – Cos 660)

W2 = 3.3 Kg.m (1 - 0,4067)

W2 = 3.3 Kg.m (0,5933)

W2 = 1,9579 Kg.m

Jadi sisa usaha setelah mematahkan benda uji material kuningan oleh alat

uji impak tipe charpy yang direncanakan pada spesimen III adalah sebesar

1,9579 Kg.m.

Dan besarnya usaha yang diperlukan untuk memukul patah benda uji dapat

diketahui melalui persamaan 2.5 :

W = W1 – W2 (Kg.m) ....................................................................... 4.3

26

dimana :

W = Usaha yang diperlukan untuk mematahkan benda uji (kg.m)

W1 = Usaha yang dilakukan (kg.m)

W2 = Sisa usaha setelah mematahkan benda uji (kg.m)

Dengan menggunakan data diatas dimana W1 = 5,8278 Kg.m dan W2 =

2,063 Kg.m, maka akan dihasilkan usaha yang diperlukan alat uji yang

direncanakan untuk mematahkan benda uji adalah sebesar :

Spesimen II

W = W1 – W2

W = 5,8278 Kg.m – 2,063 Kg.m

W = 3,7648 Kg.m

Spesimen I dan III

W = W1 – W2

W = 5,8278 Kg.m – 1,9579 Kg.m

W = 3,870 Kg.m

Besarnya harga impak setelah dilakukan pengujian dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan 2.7

K = 0A

W ........................................................................................... 4.4

27

dimana :

K = Nilai impak (Kg m/mm2)


Ao = Luas penampang di bawah takikan (mm2)

Spesimen I dan III adalah W = 0,047 Kg.m dan spesimen II W= 0,048

kg.m, dan luas penampang spesimen yang direncanakan berdasarkan standar

ASTM E 23-07 tipe A, seperti terlihat pada Gambar 4.12.

10 mm 450

Gambar 4.2. Dimensi dan ukuran spesimen uji impak charpy. Sumber : ASTM E 23-02, 2002

Maka diketahui dari gambar 4.12. dimensi dan ukuran spesimen uji impak

charpy adalah luas penampang di bawah takikan A0 adalah :

A0 = t x l (mm

2) ................................................................................ 4.5

Dimana :

T = Tinggi spesimen dibawah takik (mm)

L = Lebar spesimen (mm)

55 mm 10 mm

28

Dari dimensi dan ukuran spesimen type A alat uji impak charpy ASTM E-

23-02, diketahui bahwa T = 8 mm dan L = 10 mm, maka dihasilkan luas

penampang dibawah takikan A0 adalah

A0 = t x l (mm2)

A0 = 8 mm x 10 mm

A0 = 80 mm2

Jika A0 telah diketahui sebesar 80 mm2, maka besarnya harga impak

setelah dilakukan pengujian, adalah :

Spesimen I dan III

K = 0A

W

K = 280

kg.m 3,7648

mm

K = 0,047 kg m/mm2

Spesimen II

K = 0A

W

K = 280

kg.m 3,870

mm

K = 0,048 kg m/mm2

29

Hasil perhitungan untuk 3 spesimen kuningan yang ditunjukkan pada tabel 4.2

Tabel 4.2. Tabel hasil Perhitungan Energi Impak

NO Material Nomor Spesimen

Derajat Energi

impak (0)

Energi Impak

Kg.m/mm2

1 Kuningan Spesimen 1 66 0,047



Sumber : Hasil Pengujian

Maka dapat diketahui bahwa besarnya energi impak terhadap rata-rata

material kuningan adalah :

1) Spesimen I K = Kg m/mm2

2) Spesimen II K = 8 Kg m/mm2

dan

3) Spesimen III K = Kg m/mm2

Krata2

=

=

Krata2

=

Krata2 = 0,047 kg.m/mm

2.

30

4.3. Menghitung Standar Deviasi

Standar deviasi dihitung dengan menggunakan persamaan standar deviasi

pesamaan (2.8) s./d persamaan (2.10), dimana data uji deviasi rata-rata yang di

gunakan adalah 22,16 J, data Pengujian yang di dapatkan energi impak

SP 1 = 3,870 Kg.m → x 9,8 m/s2 = 37,926 J

SP 2 = 3,7648 Kg.m → x 9,8 m/s2 = 36,895 J

SP 3 = 3,870 Kg.m → x 9,8 m/s2 = 37,926 J

Menghitung jumlah data pengujian dan menggunakan persamaan 2.8,

menghasilkan.

X =

X =

X = 37,582 J

Selisih nilai rata-rata dan nilai data yang sebelumnya dihitung dan mengunakan

persamaan 2.9. menghasilkan.

Spesimen I D1 = – x

D1 = 22,16 – 37,926 = 15,766 J

Spesimen II D2 = – x

D2 = 22,16 – 36,895 = 14,4,5 J

Spesimen III D3 = – x

D3 = 22,16 – 37,926 = 15,766 J

31

Selanjutnya di lakukan perhitungan Standar alat uji impak dan menggunakan

persamaan 2.10. Menghasilkan.

SD =

SD =

SD =

SD =

SD = = 18,774 %

Dari hasil perhitungan standar alat uji impak tipe carpy yang telah di rancang

bangun didapatkan standar angka deviasi adalah 18,774 %.

4.4. Menghitung Standar Erorr

Standar Erorr dihitung dengan menggunakan persamaan standar erorr

pesamaan (2.11) s./d persamaan (2.14), dimana data alat uji rata-rata yang di

gunakan adalah 22,16 hasil kali data yang kurang baku di dapatkan dengan


SXX = ∑X2 –

SXX = (37,926)2 + (36,895)

2 + (37,926)

2 –

SXX = (1438,38) + (1361,24) + (1438,38) +

32

SXX = 4238 –

SXX = 4238 – 4237,295

SXX = 0,7060 J

Menghitung hasil kali data yang baku di dapatkan dengan menggunakan

persamaan 2.13, menghasilkan.

SYY = ∑Y2 –

SYY= (22,16) 2

+ (22,16) 2

– (22,16) + (22,16)2 -

SYY= 491,06 + 491,06 + 491,06 -

SYY= 1473,18 – 1473,19

SYY= 0,016 J.

Hasil kali data antara yang baku dengan yang tidak baku maka di hitung dengan


SXY = ∑XY –

SXY = 22,16 x 22,16 x 22,16 –

SXY = (840,44 + 817,59 + 840,44) –

SXY = 2498,47 - 1249,24

SXY = 1249,23 J

33

Selanjutnya di lakukan perhitungan standar erorr alat uji impak dan menggunakan

persamaan 2.11. Menghasilkan.

SE =

SE =

SXY =

SXY =

SXY = 94 %

Dari hasil perhitungan standar alat uji impak tipe carpy yang telah di rancang

bangun didapatkan standar angka erorr 94 %.

2

2

N

SXX

SXYSYY

26

7060,0

23,1249016,0

2

34

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan analisis data pengujian yang telah dilakukan dapat

disimpulkan bahwa :

1. Hasil perhitungan untuk bahan kuningan energi impak pada 3 spesimen

material kuningan:

a) Spesimen I K = 0,047 kg m/mm2,

b) Spesimen II K = 0,048 kg m/mm2

dan

c) Spesimen IIIK = 0,047 kg m/mm2.

Maka untuk material kuningan energi impak (K) Rata-rata sebesar 0,047

kg m/mm2.

2. Standar deviasi dan standar erorr alat uji impak type charpy 18,77 %, dan

94 % merupakan angka deviasi dan erorr yang besar.

5.2. Saran

Berdasarkan hasil penelitian maka disampaikan untuk penelitian

berikutnya:

1. Validasi alat dilakukan dengan spesimen yang sama pada alat uji impak

yang sudah standar, untuk mendapatkan angka deviasi dan erorr yang lebih

valit.

2. Alat uji impak yang sudah di rancang bangun perlu di perbaiki kembali.

35

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Farizal, dan H Susanto, 2013, Perencanaan Desain Alat Uji Impak Type

Charpy, Makalah Ilmiah Teknik Mesin Universitas Teuku Umar,

Meulaboh Aceh Barat.

[2]. Jufrianto dan H Susanto, 2013, Pembuatan dan Perakitan Alat Uji

Impak Type Charpy, Makalah Ilmiah Teknik Mesin Universitas Teuku

Umar, Meulaboh Aceh Barat.

[3]. William D. Callister, Jr, 2001, Fundamental of Material Science and

Engineering, John Wiley & Sons, Inc, New York

[4]. ASTM E 23-02, 2002, Standard Test Methods for Notched Bar Impact

Testing of Metallic Materials.

[5]. ASM Handbook, 2000, Mechanical Testing and Evaluation, Volume 08

[6]. ASTM E 1236-91, 1997, Standard Practice for Qualifying Charpy

Impact Machines as Reference Machines

[7]. George E. Dieter, 1992, alih bahasa Djaprie, Sriati, Metalurgi Mekanik,

Erlangga, Jakarta.

[8]. Wikipedia , Kuningan, 2012. http://id.wikipedia.org/wiki/Kuningan_(logam).

Diakses tanggal 28 Juli 2012.

[9]. A.O. Wardhana, 2013, Perancanaan Instrumentasi untuk Perhitungan

Standar Deviasi dan Standar Erorr Barometer Tabung Bourdon,

Tugas Akhir Diploma Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Deponegoro, Semarang.

http://id.wikipedia.org/wiki/Kuningan_%28logam%29

pengujian dan validasi alat uji impak type charpy ( …repository.utu.ac.id/386/1/i-v.pdf · 1.2....

Documents