Mesin Uji Impact

Mesin uji impact adalah mesin uji untuk mengetahui harga impak suatubeban yang diakibatkan oleh gaya kejut pada bahan uji tersebut. tipe dan bentukkonstruksi mesin uji bentur beraneka ragam, yaitu mulai dari jenis konvensionalsampai dengan sistem digital yang lebih maju.

Dalam pembebanan statis dapat juga terjadi laju deformasi yang tinggikalau bahan diberi takikan. Semakin tajam takikan, maka akan semakin besardeformasi yang terkonsentrasikan pada takikan, yang memungkinkan peningkatanlaju regangan beberapa kali lipat.

Patah getas menjadi permasalahan penting pada baja dan besi. Pengujianimpact charpy banyak dipergunakan untuk menentukan kualitas bahan. Benda ujitakikan berbentuk V yang mempunyai keadaan takikan 2 mm banyak dipakai.Mesin uji impact charpy dapat ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Gambar Mesin Uji Impact Charpy

Gambar Benda Uji Impact Charpy Bentuk “V”

Dasar PengujianPada pengujian ini adalah suatu bahan uji yang ditakik, dipukul oleh

pendulum (godam) yang mengayun. Dengan pengujian ini dapat diketahui sifatkegetasan suatu bahan. Cara ini dapat dilakukan dengan charpy atau cara izod.

Pengujian Charpy dan IzodPada pengujian kegetasan bahan dengan cara impact charpy, pendulum

diarahkan pada bagian belakang takik dari batang uji. Sedangkan pada pengujianimpact cara izod adalah pukulan pendulum diarahkan pada jarak 22 mm daripenjepit dan takikannya menghadap pada pendulum.Pengerjaan benda uji pada impact charpy dan izod dikerjakan habis padasemua permukaan. Takikan dibuat dengan mesin fris atau alat notch khusus takik.Semua dikerjakan menurut standar yang ditetapkan yaitu JIS Z 2202.

Gambar Sistem Uji Impact Charpy Dan Izod

Gambar Benda Uji Standar JIS Z 2202

Prinsip Dasar Mesin Uji ImpactApabila 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 lebih dari 0,05 kilogram meter (kg m) pada saat pendulum mencapai kedudukan 4. Apabila batang uji dipasang pada kedudukannya dan pendulum dilepaskan, maka pendulum akan memukul batang uji dan selanjutnya endulum akan mengayun sampai kedudukan 3 pada ketinggian h2. Usaha yang dilakukan

pendulum waktu memukul benda uji atau usaha yang diserap benda uji sampai patah dapat diketahui melalui rumus sebagai berikut :

W1 = G × h1 (kg m) ………………………..(4)Atau dapat juga diselesaikan dengan menggunakan rumus berikut ini :

W1 = G × λ(1 - cos α) (kg m).…………………….(5)

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 diketahui melaluirumus sebagai berikut :

W2 = G × h2 (kg m)…..…………………….(6)

Sehingga dapat diperoleh persamaan sebagai berikut :

W2 = G × λ(1 - cos β) (kg m).……………………..(7)

Dimana :W2 = sisa usaha setelah mematahkan benda uji (kg m) G = berat pendulum (kg) h2 = jarak akhir antara pendulum dengan benda uji (m) λ = jarak lengan pengayun (m)cos β = sudut posisi akhir pendulum

Besarnya usaha yang diperlukan untuk memukul patah benda uji dapat diketahuimelalui rumus sebagai berikut :

W = W1 - W2 (kg m)……………………...(8)

Sehingga persamaan yang diperoleh dari rumus di atas adalah sebagai berikut :

W = G × λ(cos β - cos λ) (kg m)…..……………...(9)

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) G = berat pendulum (kg) λ = jarak lengan pengayun (m)cos λ = sudut posisi awal pendulumcos β = sudut posisi akhir pendulum

Dan besarnya harga impact dapat diketahui dari rumus berikut ini :

K = W⁄A…….…………………….(10)dimana :K = nilai impact (kg m/mm2)W = usaha yang diperlukan untuk mematahkan benda uji (kg m)Ao = luas penampang di bawah takikan (mm2)

Gambar Prinsip Dasar Mesin Uji Impact

Spesifikasi dan Bagian Utama Alat Uji Impact Charpy Adapun spesifikasi alat uji impact tipe charpy adalah sebagai berikut :Tipe alat uji : charpyKapasitas : 85 JouleBerat pendulum (godam) : 8 kgJarak titik ayun dengan titik pukul : 600 mmPosisi awal pemukulan : 140ºSudut pisau pemukul : 30ºDimensi alat uji : 750 mm × 400 mm × 1000 mmStandar bahan uji : alumunium

Tampak depan Tampak Samping kiri Tampak belakang

Gambar. Alat Uji Impact Tipe Charpy Kapasitas 85 Joule

Sedangkan bagian-bagian utama dari alat uji impact tipe charpy terdiri atas :1. Badan alat uji impactBadan alat uji impact terbuat dari baja profil U 70 mm × 40 mm dengan tebal baja 5 mm. Sedangkan dimensi dari badan alat uji impact ini adalah 750 mm × 400 mm × 1000 mm. Proses pengerjaan yang dilakukan dalam pembuatan badan alat uji impact ini adalah proses penyambungan atau proses pengelasan. Badan alat uji impact berfungsi sebagai tempat dudukan dari bearing dan tempat benda uji. Berikut ini merupakan gambar alat ujiimpact tipe charpy. 2. PendulumPendulum berfungsi sebagai beban yang akan diayunkan ke benda uji dan juga terdapat pisau pemukul untuk mematahkan benda uji. Pendulum terbuat dari baja pelat silinder Ø 230 × 30 mm dengan berat 8 kg. Pada bagian atas pendulum dihubungkan ke bagian lengan pengayun dengan cara dilas .3. Lengan pengayunLengan pengayun berfungsi untuk menentukan gerakan ayunan dari poros ke pendulum. Lengan pengayun ini terbuat dari baja silinder Ø 20 × 600 mm dan pada bagian atasnya dihubungkan ke poros dengan dilas, serta pada bagian bawahnya dihubungkan ke pendulum dengan cara dilas .4. Poros pengayunPoros pengayun berfungsi sebagai penerus ayunan dari bearing ke lengan pengayun dan pendulum. Poros pengayun terbuat dari baja silinder Ø 25 × 450 mm. Pada bagian ujung kanan dan kirinya dihubungkan ke bearing dan pada bagian tengahnya dihubungkan ke lengan pengayun dengan cara dilas. 5. BearingBearing berfungsi sebagai pengayun poros dan bearing yang digunakan adalah bearing dengan ukuran diameter dalam atau diameter poros 25 mm. Bearing ditempatkan pada bagian kanan atas dan kiri atas pada badan alat uji impact dengan cara dibaut.

Gambar. Bearing6. Tempat benda ujiTempat benda uji berfungsi sebagai tempat diletakkannya benda uji yang akan dilakukan pengujian. Tempat benda uji ini terbuat dari baja profil U 70 × 40 mm dengan tebal 5m. Tempat benda uji dilas menyatu dengan badan alat uji impact. 7. Busur derajat dan jarum penunjukBusur derajat berfungsi sebagai alat pengukur atau alat baca dari hasil pengujian. Jarum penunjuk berfungsi untuk menunjukkan angka pada busur derajat yang merupakan hasil dari pengujian. Jarum penunjuk dihubungkan ke poros pengayun dengan dibaut sehingga arah ayunannya sesuai dengan arah ayunan poros pengayun .

Gambar Busur Derajat Dan Jarum Penunjuk

8. Pisau pemukulPisau pemukul berfungsi untuk memukul benda uji yang telah dibuat takikan. Posisi pisau pada saat akan memukul adalah di belakang takikan benda uji. Bahan pisau pemukul ini harus lebih keras dari benda yang akan diuji dan sudut pisau pemukul adalah 30º.

Besar energi (W1) pada setiap sudut ayun dapat diketahui dari data pada tabelberikut ini.

Tabel Besar Energi (W1) Pada Setiap AyunBesar Sudut (α) Energi (W1) (kg m) Energi (W1) (Joule) 10º 0,0768 0,768 20º 0,292 2,92 30º 0,6432 6,432 40º 1,1232 11,232 50º 1,7184 17,184 60º 2,4 24 70º 3,1584 31,584 80º 3,9667 39,667 90º 4,8 48 100º 5,6332 56,332 110º 6,4416 64,416 120º 7,2 72 130º 7,8816 78,816 140º 8,4768 84,768

Sedangkan sisa usaha (W2) pada setiap sudut ayun dapat diketahui dari data padatabel berikut ini.

Tabel 2.6 Sisa Usaha (W2) Pada Setiap AyunBesar Sudut (β) Sisa Usaha (W2) (kg m) Sisa Usaha (W2) (Joule) 10º 0,0768 0,768 15º 0,168 1,68 20º 0,292 2,92 25º 0,4512 4,512 30º 0,6432 6,432 35º 0,8688 8,688 40º 1,1232 11,232 45º 1,4064 14,064 50º 1,7184 17,184 55º 2,0496 20,496 60º 2,4 24 65º 2,7744 27,744 70º 3,1584 31,584 75º 3,5616 35,616 80º 3,9667 39,667 85º 4,3824 43,824 90º 4,8 48 95º 5,2176 52,176 100º 5,6332 56,332 105º 6,0384 60,384 110º 6,4416 64,416 115º 6,8256 68,256 120º 7,2 72 125º 7,5504 75,504 130º 7,8816 78,816 135º 8,1936 81,936

137º 8,3088 83,088

Langkah-Langkah Uji Impact CharpyAdapun langkah-langkah pengujian impact tipe charpy ini adalah sebagaiberikut :1. Meletakkan benda uji di tempat benda uji pada alat uji impact. Penempatanbenda uji harus benar-benar berada pada posisi tengah dimana pisau pada pendulum berada sejajar dengan takikan benda tersebut.2. Menyetel posisi jarum penunjuk pada 0º.3. Mengangkat pendulum sejauh 140º dengan cara memutar berlawanan arahjarum jam secara perlahan-lahan.4. Melepaskan pendulum untuk mengayun dan mematahkan benda uji.5. Melihat dan mencatat hasil data yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk padabusur derajat.6. Melakukan perhitungan dari data pengujian yang telah diperoleh, yaitumenghitung besarnya usaha (W) dan harga impact (K).

TUGAS RANGKUMANMESIN UJI KEKERASAN (IMPACT)

DISUSUN

OLEH.

NAMA : EDIS SIRAITKELAS : ME 5BNIM : 0905011030

PROGRAM STUDI TEKNIK MESINJURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI MEDANMEDAN

2012