hardoyo adi saputra

7/24/2019 Hardoyo Adi Saputra

http://slidepdf.com/reader/full/hardoyo-adi-saputra 1/38

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi sekarang begitu cepat seiring dengan waktu untuk

membantu mempermudah kegiatan manusia. Berbagai penelitian telah dilakukan oleh

berbagai institusi dari seluruh penjuru dunia untuk menemukan teknologi baru. Penemuan

baru tersebut sebagai modal awal untuk menciptakan teknologi yang lebih mutakhir dan

efisien dari teknologi sebelumnya. Berbagai upaya pun dilakukan untuk menciptakan

teknologi baru, salah satunya adalah mesin router kayu berbasis CNC. Dunia permesinan

memiliki peran yang sangat penting dalam perkembangan teknologi yang ada saat ini, di satu

sisi sebagai produsen teknologi baru yang ada dan disisi lain sebagai konsumen yang

membutuhkan teknologi dalam proses produksi.

Semakin modern teknologi yang ada saat ini tidak di imbangi dengan ketelitian

maupun kejujuran dari pelaku kecurangan ekonomi, sehingga hanya karena rupiah mereka

dapat mengesampingkan keunggulan kualitas dan lebih memprioritaskan kuantitas, yang

berbanding terbalik dengan prinsip seorang desainer atau nsinyur terdahulu yang lebihmemperhatikan keselamatan konsumen dengan menghasilkan kualitas yang baik di banding

kuantitas yang banyak namun merugikan konsumen. Sebagai salah satu yang melatar!

belakangi permasalahan ini penulis ingin melakukan analisa perhitungan kekuatan meja

mesin stainless steel hexagonal mesin router kayu erasis !N!. "leh karena itu

dibutuhkan acuan standar untuk mengetahui kekuatan suatu struktur desain material agar

perancang dan pembuat memiliki patokan dasar dalam merancang atau membuat meja mesin

router kayu berbasis CNC dari bahan stainless steel he#agonal agar dapat mengetahui

kekuatan rangka mesin router kayu berbasis CNC tersebut.

Salah satu cara untuk mengetahui kekuatan suatu struktur desain material adalah

dengan mencari tahu kekuatan material yang digunakan yaitu stainless steel he#agonal

dengan menggunakan uji bending, uji tekan dan uji kekerasan.

Pengujian bending, tekanan dan kekerasan sangatlah cocok untuk digunakan sebagai

dasar pengujian untuk mancari tahu kekuatan meja mesin router kayu berbasis CNC .

1



Pengujian bending kita dapat menentukan mutu suatu material secara $isual dan selain itu

dapat digunakan untuk mengukur kekuatan material akibat pembebanan dan kekenyalan hasil

sambungan las baik di weld metal maupun %&' dari material stainless steel persegi empat,

sedangkan pengujian tekan kita dapat mengetahui tekanan maksimum yang dapat diterima

meja stainless steel he#agonal tersebut, serta pengujian kekerasan dapat kita ketahui

ketahanan material terhadap deformasi dan merupakan ukuran ketahanan logam terhadap

deformasi plastik atau deformasi permanen, juga sebagai ukuran kemudahan dan kuantitas

khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan panas dari material .

"leh karena itu dalam penyusunan Skripsi ini penulis mengambil judul " Analisa

Perhitungan #ekuatan $tainless $teel Persegi Empat Untuk %esin &outer Berasis

!N! '.

1.( Batasan %asalah

(ntuk mengetahui masalah yang ada, penulis memberikan suatu batasan! batasan

mengenai pengetahuan dasar tentang pengujian bending, tekanan dan kekerasan, pengetahuan

bahan yang akan di uji, prosedur pengujian bahan dengan metode uji bending, tekan dan

kekerasan untuk mengetahui kekuatan meja stainless steel he#agonal. &pabila terjadi

kekuarangan dalam batasan masalah maupun dalam pembuatan proposal skripsi ini, mohon

ditambahkan.

1.) &umusan %asalah

Dalam menganalisa perhitungan kekuatan stainless steel persegi empat, dengan

menggunakan pengujian bending, tekan dan kekerasan dapat meliputi beberapa masalah

antara lain )

* &pa itu pengujian bending, tekan dan kekerasan +

Bagaiman mencari mutu secara $isual serta pembebanan dan kekenyalan dari meja

stainless steel he#agonal dengan uji bending +

- Bagaimana mencari tekanan maksimum yang dapat diterima meja stainless steel

he#agonal dengan menggunakan uji tekan +

Bagaimana mencari ketahanan material terhadap deformasi dan juga kekuatan dan

perlakuan panas dari stainless steel he#agonal dengan uji kekerasan +

/ 0etode penelitian yang dilakukan +

2



1.* +ujuan

Penelitian bertujuan untuk mengetahui kekuatan meja stainless steel he#agonal mesin

router kayu berbasisi CNC dengan uji bending, uji kekerasan dan uji tekan.

1., %an-aat

* (ntuk mengetahui kekuatan bahan yang di uji.

(ntuk mendapatkan data uji yang kongkrit dari material stainless steel persegi empat

yang di uji dengan pengujian bending, tekan dan kekerasan.

- (ntuk menganalisa kekuatan yang ada pada material meja mesin router.

Sebagai tambahan pengetahuan dari bahan uji.

1. %eto/e Penelitian

Dalam memperoleh data yang diperlukan untuk penulisan laporan ini menggunakan

beberapa metode, yaitu)

*. "bser$asi 1Pengamatan2

Dalam memperoleh data yang diperlukan, penulis melihat secara langsung

mengenai meja stainlees steel he#agonal mesin router kayu berbasis CNC.

. nter$iew 13awancara2

0etode pengumpulan data dengan cara mengadakan tanya jawab secara

langsung dengan orang!orang berkompeten dalam bidang ini

-. 0etode Pustaka

Penulis mengumpulkan bahan untuk laporan ini yang bersumber dari beberapa

buku yang dijadikan sebagai pedoman atau bacaan dalam menyusun landasan

teori.

1.0 $istematika $kripsi

Proposal skripsi yang disusun memiliki sistematika sebagai berikut )

B&B * P4ND&%(5(&N

3



Bagian pendahuluan ini berisi halaman judul latar belakang, batasan masalah,

rumusan masalah, tujuan, manfaat, metode, sistematika skripsi pengantar, daftar isi, daftar

lampiran.

B&B D&S&6 74"6

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai tentang pengertian teori pendukung

dari uji bending, uji tekan dan uji kekerasan secara umum, serta beberapa pengetahuan untuk

menunjang pengujian.

B&B 047"D"5"8 P4N457&N

Pada bab ini berisi alur kegiatan dan alur diagram penelitian yang digunakan

oleh penulis untuk melakukan analisa.

B&B 9 &N&5S& D&N P40B&%&S&N

Pada bab ini di jelaskan mengenai perhitungan! perhitungan mengenai uji tarik

serta analisis terhadap perhitungan tersebut.

B&B 9 :4S0P(5&N D&N S&6&N

Pada bab ini akan di uraikan tentang kesimpulan dan saran dari apa yang telah

penulis uraikan dalam bab! bab sebelumnya.

4



BAB II

DA$A& +E&I

(.1 %esin &outer #ayu Berasis !N!

Gambar 2.1 Mesin Router Kayu Berbasis CNC

0esin router CNC 1computeri;ed numerical control2 adalah suatu alat yang dapat

berfungsi untuk mengerjakan pekerjaan router yang berbasis bahan lunak seperti kayu ,

tipleks , acrylic , plastic , mdf 1 bubuk kayu olahan 2. 0esin ini dapat digunakan untuk

mengukir kayu, membuat kaligrafi, lukisan grafis, handycraft<sou$enir!sou$enir.

Dalampengoperasian mesin CNC router sebelum kita menjalankan mesin,yang

pertama adalah kita siapkan dahulu desainnya.:emudian kita gambar di computer<laptop

dengan software corel draw atau C&D<C&0 -D1tiga dimensi2 seperti 6hino, &utoC&D atau

&utodesk, 9car$e, Simli C&0, B0P to CNC, 0aster C&0 dll

5



(.1.1 #euntungan menggunakan mesin router !N! 2

*. Pengefisienan waktu kerja

. %asil yang kita peroleh dari mesin ini lebih memuaskan serta lebih rapi dibanding kita

mengerjakan dengan tangan.

-. 0enghasilkan pola yang sejenis apabila diperintahkan untuk memproduksi secara

massal.

Dalam suatu mesin CNC tersebut akan terdiri dari beberapa unit yaitu input unit,computing ot mathematics unit, memory unit, control unit, and output unit dan yang lainnya.

(nit!unit tersebut seluruhnya termasuk kedalam sistem kontrol dari mesin.&dapun yang

merealisasikan seluruh perintahnya adalah bagian mesin perkakas 1machines tools2.Dengan

demikian, suatu mesin CNC pada dasarnya hanya terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian

CNC sistem dan mesin perkakas.

(.1.( Bagian3aian mesin !N!

&.(nit :ontrol berupa panel pengontrolan yang berisi tombol!tombol perintah untuk

menjelaskan kontrol gerakan mesin dan berbagai fungsi lainnya yang menggunakan

instruksi oleh sistem kontrol elektronika.

B.:epala 7etap berupa roda!roda gigi transmisi penukar putaran yang akanmemutar poros

spindel

C.Poros utama 1spindel2 berupa tempat kedudukan pencekam untuk berdirinya benda

kerja.4retan utama 1appron2 akan bergerak sepanjang meja sambilmembawa eretan

lintang

D.1cross slide2 dan eretan atas 1upper cross slide2 dan dudukan pahat.

4.4retan 0elintang yang menggerakan pahat arah melintang.

=.4retan 0emanjang yang menggerakan pahat arah $ertikal.

8.:epala 5epas, sejajar kepala tetap untuk membantu pergerakan spindel dalam

memegang

(.1.) Penjelasan tentang komponen /ari mesin !N!.

6



>antungnya dalam sistem CNC adalah komputer yang membawa< memuat semua

perhitungan dan rangkaian logik 1logical link!ups2. 0engingat sistem CNC sebagai alat

penghubung antara oprator dengan mesin perkakas, maka akan terdapat dua interface yang

berfungsi sebagai penghubung untuk operator dan mesin.

a2 nterface untuk oprator. Dalam komponen ini terdiri dari panel kendali 1control panel2

dan berbagai penghubung untuk alat pemuat data seperti punche tape reader dan

perforator, unti tipe magnitic, dan untuk penggerak disket dan printer.

b2 nterface untuk mesin perkakas. nterfacce ini adalah interface yang berhubungan

dengan sistem pengendalian, terdiri dari interface untuk pengendali sumbu 1&#is

Control2 dan sumber tenaga 1Power suplly2.

(.1.* Panel 4 panel pengen/ali mesin !N!2

a2 Display adalah komponen dari kontrol unit yang berguna untuk melihat kondisi aktual

pada saat beroprasi. Display ini biasanya berbentuk monitor.

b2 Pengendali untuk pengoperasian mesin. :omponen ini terdiri dari tombol!tombol

yang berfungsi untuk menggerakan mesin perkakas.

c2 Control untuk pemuatan program secara manual. :omponen ini digunakan untuk

pemuatan data atau program secara manual dan pembetulan 1corecting2. :omponen

ini dikenal dengan nama keyboard.

d2 :omponen pemindah fungsi mode. :omponen ini berfungsi sebagai pengubah fungsi

1operating modes2 seperti mode manual, edit, eksekusi dan otomatis

(.( %eja %esin &outer #ayu

7



Gambar 2.2 Meja Mesin Router Kayu CNC

0eja mesin router berfungsi sebagai tempat dudukan kepala lepas,eretan, penyangga

diam 1 steadyrest 2, tempat benda kerja dan merupakan tumpuan gaya pemakanan waktu

perouteran. Bentuk ala ini bermacam!macam, ada yang datar dan ada yang salah satu atau

kedua sisinya mempunyai ketinggiana tertentu. Dalam penggunaanya meja mesin router kayu

haruslah mempunyai standar pembuatan yang mumpuni untuk menopang beban yang di

topangnya. (ntuk menganalisa kekuatan pada meja mesin router tersebut kita dapat

melakukan pengujian terhadap material meja mesin router tersebut, penulis dalam hal ini

memilih material stainless steel he#agonal. Dalam menganalisan kekuatan meja mesin router

tersebut penulis terfokus dengan pengujian bending, kekerasan dan tekan, karena pengujian

tersebut dibilang dapat memberikan hasil analisa yang memadai.

(.) Uji Ben/ing

8



Pengujian ini merupakan salah satu pengujian sifat mekanik bahan yang diletakkan

terhadap specimen dan bahan, baik bahan yang akan digunakan pada kontraksi atau

komponen yang akan menerima pembebanan terhadap suatu bahan pada satu titik tengah dari

bahan yang ditahan diatas dua tumpuan. Pengujian lentur 1bending2 pada umumnya dilakukan

dengan dua metode berikut )

a. three point bending

Pada three point bending , spesimen atau benda dikenai beban pada satu titik yaitu tepat

pada bagian tengah batang 1? 52. Pada metode ini material harus tepat berada di ? 5, agar

mendapatkan momen maksimum karena saat mecari σ dibutuhkan momen maksimum

tersebut.

b. four point bending

Pada four point bending , benda kerja dikenai beban pada dua titik, yaitu pada @5 dan

A5. Pembebanan menggunakan four point benidng lebih baik dari pada menggunakan 7hree

poin bening ini dikarenakan adanya rentang pada spesimen yang menyebabkan tegangan

geser . lustrasi pengujian dapat dilihat di gambar berikut )

Gambar 2.3 Ilustrasi Uji Bending

(.).( #ekuatan Ben/ing

9



Pada perhitungan kekuatan bending ini, digunakan persamaan )

σ = 3 FL

4bd2 .

!1"

Dimana )

σ 7egangan bending 10Pa2

# Beban < $oad 1N2

5 Panjang Span < %u&&ort s&an1mm2

b 5ebar< 'idt( 1mm2

d 7ebal < )e&t( 1mm2

Sedangkan untuk mencari modulus elastisitas bending mengunakan rumus )

E=32bh

3

δ DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD1,2

Dimana )

* 0odulus 4lastisitas Bending 10Pa2

# Beban < $oad 1N2

5 Panjang Span < %u&&ort s&an1mm2 b 5ebar< 'idt( 1mm2

d 7ebal < )e&t( 1mm2

E Defleksi 1mm2

>ika modulus elastisitas dan tegangan telah diketahui maka regangan dapat di cari dengan

hukum %ooke σ =ε .E , menjadi

ε= σ

E ..

1-2

(ntuk momen bending dapat dicari tahu dengan persamaan

m= F . L .

12

10



Dimana )

0 0omen Bending 1 kg.mm2

= Beban 1N2

5 Panjang bahan 1mm2

(.* Uji #ekerasan

Pada umumnya, kekerasan menyatakan ketahanan terhadap deformasi dan merupakan

ukuran ketahanan logam terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen 1Dieter, *FGH2.

(ntuk para insinyur perancang, kekerasan sering diartikan sebagai ukuran kemudahan dan

kuantitas khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan panas dari

suatu logam.7erdapat tiga jenis ukuran kekerasan, tergantung pada cara melakukan pengujian,

yaitu) 1*2 :ekerasan goresan 1 s+rat+( (ardness2I 12 :ekerasan lekukan 1indentation

(ardness2I 1-2 :ekerasan pantulan 1rebound 2. Untuk logam, hanya kekerasan lekukan yang

banyak diguanakan dalam kaitannya dengan bidang rekayasa. 7erdapat berbagai macam

uji kekerasan lekukan, antara lain) (ji kekerasan Brinell, 9ickers, 6ockwell, :noop, dan lain

sebagainya.

,abel 2.1 ,e-ni- Uji Ke-erasan

11



Gambar 2. /erbandingan dari bebera&a s-ala -e-erasan.

Gambar 2. 0ubungan nantara -e-erasan dan tari- -e-uatan untu- baja -uningan

danbesi +or. )ata diambil dari$ogam 0andboo- /ro&erti dan %ele-si Irons danBaja 4ol

12



. 1 edisi 5 B. bardes ! *ditor " Masyara-at 6meri-a untu- $ogam 1578 && 39 dan 91 . :

dan $ogam0andboo- /ro&erties dan%ele-si Non;errous /aduandan $ogam Murni 4ol . 2

5edisi 0. Ba-er ! Managing*ditor " Masyara-at 6meri-a untu- $ogam 1575 (al .

327. <

(.*.1 Uji #ekerasan Brinell

0etode uji kekerasan yang diajukan oleh >.&. Brinell pada tahun *F ini merupakan

uji kekerasan lekukan yang pertama kali banyak digunakan serta disusun pembakuannya

1Dieter, *FGH2. (ji ini berupa pembentukan lekukan pada permukaan logam memakai bola

baja yang dikeraskan yang ditekan dengan beban tertentu. Beban diterapkan selama waktu

tertentu, biasanya - detik, dan diameter lekukan diukur dengan mikroskop atau kaca

pembesar berskala, setelah beban dihilangkan. Permukaan yang akan dibuat lekukan harus

relatif halus, rata dan bersih dari debu atau kerak .

&ngka kekerasan brinell 1B%N2 dinyatakan sebagai beban P dibagi luas permukaan

lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopik panjang diameter

jejak. B%N dapat ditentukan dari persamaan berikut)

B%N

D2−d

2

D−√ ¿¿

(πD

2)¿

P

¿

...1/2

Dimana

P beban yang digunakan 1kg2

D diameter bola baja 1mm2d diameter lekukan 1mm2

t kedalaman jejak, mm

Dari gambar .*-, Dapat dilihat bahwa dDsinJ. Dengan memasukkan harga ini ke

dalam persamaan 1*2 akan dihasilkan bentuk persamaan kekerasan brinell yang lain, yaitu)

B%N

P

(π

2) D2(1−cos∅) ....

....................1K2

13



D

Φ Φ

θ

d

P

Gambar 2.= /arameter>&arameter dasar

&ada &engujian Brinell !)ieter 1587"

>ejak penekanan yang relatif besar pada uji kekerasan brinell memberikan

keuntungan dalam membagikan secara pukul rata ketidak seragaman lokal. Selain itu, uji

brinell tidak begitu dipengaruhi oleh goresan dan kekasaran permukaan dibandingkan uji

kekerasan yang lain. Sebaliknya, jejak penekanan yang besar ukurannya, dapat menghalangi

pemakaian uji ini untuk benda uji yang kecil atau tipis, atau pada bagian yang kritis terhadap

tegangan sehingga lekukan yang terjadi dapat menyebabkan kegagalan 1 ;ailure2.

(.*.( Uji #ekerasan 5i6kers

Pada dasarnya metode pengujian kekerasan 9ickers hampir sama dengan Brinells

hanya identornya saja yang berbeda.

a b c

Gambar 2.9 ,i&e>ti&e le-u-an &iramid intan !a" le-u-an yang sem&urna !b" le-u-an

bantal jarum !+" le-u-an berbetu- tong !)ieter 1587"

5ekukan yang benar yang dibuat oleh penekan piramida intan harus berbentuk bujur

sangkar 1gambar -a2. 5ekukan bantal jarum 1gambar -b2 adalah akibat terjadinya

penurunan logam di sekitar permukaan piramida yang datar. :eadaan demikian terjadi

pada logam!logam yang dilunakkan dan mengakibatkan pengukuran panjang diagonalyang berlebihan. 5ekukan berbentuk tong 1gambar -c2 akibat penimbunan ke atas logam!

14



logam di sekitar permukaan penekan tedapat pada logam!logam yang mengalami proses

pengerjaan dingin.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada metode pengujian kekerasan 9ickers

adalah sebagai berikut )

*. Spesimen harus memenuhi persyaratan)

Permukaan harus rata dan %alus

Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan horisontal

. dentor yang digunakan adalah pyramid intan yang beralas bujur sangkar dengan

sudut puncak antara dua sisi yang berhadapan adalah *-Ko .

-. Pada dasarnya semua beban bisa digunakan, kecuali untuk pelat yang tipis harus

digunakan beban yang ringan.

. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan menekan identor

pada permukaan specimen selama * L - detik.

/. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan DP% 14i+-ers )iamond

/yramid 0ardness2 yang dihitung berdasarkan diagonal identasi dengan persamaan

sebagai berikut )

2

∅/¿

¿¿¿

2 P sin ¿

DPH =¿

...1H2

Dimana,

P beban yang diterapkan, kg

∅ sudut antara intan yang berlawanan 1360

5 panjang diagonal rata!rata, mm

Persamaan ini didapatkan dari %asil tapak tekan pengujian $ickers yang

ditunjukkan pada gambar .H)

15



Gambar 2.7 0asil ,a&a- ,e-an /engujian 4i+-ers

(.*.) Uji #ekerasan &o6k7ell

Pengujian rockwell mirip dengan pengujian brinell, yakni angka kekerasan yang

diperoleh merupakan fungsi derajat indentasi. Beban dan indentor yang digunakan

ber$ariasi tergantung pada kondisi pengujian. Berbeda dengan pengujian brinell, indentor

dan beban yang digunakan lebih kecil sehingga menghasilkan indentasi yang lebih kecil

dan lebih halus. Banyak digunakan di industri karena prosedurnya lebih cepat 1Da$is,

7ro#ell, dan 3iskocil, *F//2.

ndentor atau Mpenetrator dapat berupa bola baja atau kerucut intan dengan ujung

yang agak membulat 1biasa disebut Mbrale2. Diameter bola baja umumnya *<*K inchi,

tetapi terdapat juga indentor dengan diameter lebih besar, yaitu *<G, *<, atau *< inchi

untuk bahan!bahan yang lunak. Pengujian dilakukan dengan terlebih dahulu memberikan

beban minor * kg, dan kemudian beban mayor diaplikasikan. Beban mayor biasanya K

atau * kg untuk indentor bola baja dan */ kg untuk indentor brale. 0esikpun

demikian, dapat digunakan beban dan indentor sesuai kondisi pengujian.

:arena pada pengujian rockwell, angka kekerasan yang ditunjukkan merupakan

kombinasi antara beban dan indentor yang dipakai, maka perlu diberikan awalan huruf

pada angka kekerasan yang menunjukkan kombinasi beban dan penumbuk tertentu untuk

skala beban yang digunakan.

Dial pada mesin terdiri atas warna merah dan hitam yang didesain untuk

mengakomodir pengujian skala B dan C yang seringkali dipakai. Skala kekerasan B

digunakan untuk pengujian dengan kekerasan medium seperti baja karbon rendah dan

baja karbon medium dalam kondisi telah dianil 1dilunakkan2. Range kekerasannya dari

L*. Bila indentor bola baja dipakai untuk menguji bahan yang kekerasannya melebihi

16



B *, indentor dapat terdefomasi dan berubah bentuk. Selain itu, karena bentuknya, bola

baja tidak sesensitif brale untuk membedakan kekerasan bahan!bahan yang keras. 7etapi

jika indentor bola baja dipakai untuk menguji bahan yang lebih lunak dari B , dapat

mengakibatkan pemegang indentor mengenai benda uji, sehingga hasil pengujian tidak

benar dan pemegang indentor dapat rusak.

Simbol skala danhurufawalan

ndentor Beban penekanan 1kg2 3arna dial

B

C

:elompok *)Bola baja *<*K LinchiBrale

**/

0erah%itam

&

D

4

=

8

%

:

:elompok )

BraleBrale

Bola baja *<G Linchi

Bola baja *<*K Linchi

Bola baja *<*K Linchi



K**K

*/K

*/

%itam%itam0erah0erah0erah0erah0erah

5

0

P

6

S

9

:elompok -)

Bola baja *< Linchi

Bola baja *< !inchi

Bola baja *< Linchi

Bola baja *< LinchiBola baja *< Linchi

Bola baja *< Linchi

K**/K

**/

0erah0erah0erah

0erah0erah0erah

17



,abel 2.2 %-ala -e-erasan Ro+-?ell dan (uru; a?alannya !)a@is ,roAell dan

'is-o+il 15=="

,abel 2.3 Nilai a&ro-simasi -e-erasan eui@alen dan -e-uatan tari- ultimat untu- baja

,abel 2. %-ala Ke-erasan Ro+-?ell

18



,abel 2.= %-ala Ke-erasan Ro+-?ell )ang-al

(.*.* Uji #ekerasan %eyer

0eyer mengajukan definisi kekrasan yang lebih rasonal disbanding yang di jukan

oleh Brinell, yang berdasarkan luas proyeksi jejak, bukan luas permukannya. 7ekanan rata!rata antara luas penumbuk 1indenter2 dan lekukan adalah sama dengan beban dibagi luas luas

proyeksi tekukan.

Pm= P

πr2 ....!8"

0eyer mengemukakan bahwa tekanan rata!rata ini, dapat diambil sebagai ukuran

kekerasan, yang dinamakan -e-erasan Meyer.

KekerasanMeyer=4 P

πd2 .!5"

Seperti kekerasan Brinell, kekersan 0eyer mempunyai satuan kg< mm2

. :ekerasan

0eyer kurang peka terhadap beban yang diterapkan disbanding kekerasn Brinell. (ntuk

bahan!bahan yang mengalami pengerjaan dingin, kekerasan 0eyer pada dasarnya tetap dan

tidak tergantung pada beban, sedangkan :ekerasan Brinell akan mengecil bila beban

bertambah besar. (ntuk logam yng dilunakan, kekerasan 0eyer bertambah secara kontinyu

sejalan dengan pertambahan bebn, karena lekukan yang terjadi mengakibatkan pengerasan

regang. Sedangkan untuk kekersan Brinell, mula mula naik sejalan dengan kenaikan beban,

dan kemudian turun untuk beban yang lebih tinggi lagi. :ekerasan 0eyer merupakan cara

pengukuran yang lebih mendasar dalam hal pengukurn kekerasan lekukanI namun jarang

digunakan untuk pengukurn kekerasan.

19



0eyer mengajukan suatu hubungan empiris antara beban dan ukuran lekukan.

%ubungan tersebut bisanya dinamakan (o-um Meyer.

P=k dn 1*2

Dimana

P beban yang diterapkan, kg

D diameter lekukan, mm

nO konstanta bahan yang kaitannya dengan pengerasan regang

d konstanta bhn yang menyatakan ketahan bahan terhadap penembusan 1penetration2

Parameter nO dalah kemingurungan garis lurus yang diperoleh bila log P dipetakan

terhadap log ddan - adalah nili / pada d *. 5ogam!logam yag dilunakan secara sempurna

mempunyai nilai nD sekitar ,/, sedangkan nD untuk logam!logam yang mengalami pengerasan

regang sempurna kira!kira . Parameter ini secara kasar dikaitkan dengan koefisien pengeraasan egang pada persamaan eksponensial untuk kur$a regangan sejati!regangan sejati.

4ksponen pada hukum 0eyer kira!kira sama dengan koefisien pengerasan regang di tambah

.

7erdapat batas bawah dari beban, di mana untuk beban di bawah batas tersebut,

hukum 0eyer tidak dipenuhi. >ika beban terlalu kecil, maka deformasi disekitar lekukan

bukan plastic secra keseluruhan, sehigga persamaan 12 tidak dipenuhi. Beban tersebut

tergantung pada kekerasan logam. (ntuk bola berdiameter * mm, beban untuk tembaga

yang mempunyai B%N * harus lebih dari / kg, dan untuk baja yang mempunyai B%N

, bebannya harus lebh dari */ kg. (ntuk bola dengan diameter yang berbeda!beda, beban kritis berbanding lurus terhadap kuadrat diameternya.

(.*., Huungan antara kekerasan /an kur8a aliran

7abor mengajukan sutu metode yang dapat digunakan untuk meetukan daerah plsatik

kur$a tegangan sejati!regangan sejat dari pengukuran kekerasan lekukan. 0etode

berdasarkan pada kenyataan terdapatnya keserupaan bentuk antra bentuk kur$a aliran dan

kur$a kekerasan yang diperoleh dari pengujian 0eyer pada sejumlah benda uji terhadap

bersarnya tegangan kenaikan regangan plastic. Pada dasarnya metode ini bersifat empiri,karena distribusi tegangan yang komlesk pada lekukan kekersan menghalangi terbentuknya

hubungan yang jelas dengan dstribusi tegangan pada uji tarik atau uji tekan. &kan tetapi

metode tersebut telah memperlihatkan kecocokan pada berbagai logam, dank arena itu

sebaiknya mendapatkan perhtin ebagai usha memeperoleh data aliran, apabila situasi tidak

memungkinkan dilakukannya pengukuran sifat!sifat tarik. 7egangan sejati 1 tegangan aliran

diperoleh dari persamaan , dimanaσ o dapat duanggap sebagai tegangan aliran pada nilai

regangan sejati. Dari kuliah mengenai deformasi pada lekukan, 7aboe mengemukakan bahwa

regangan sejati sebanding dengan perbandingan d<D dan dapat dinyatakan sebagai

20



ε=0.2 d

D ..1**2

>adi jika kekerasan 0eyer diukur pada kedaan sedemikian rupa hingga d<d ber$riasidari nilai terkecil untuk plastisitas sempurna hingga nilai d<D terbesar dan engn menggunkan

persamaan serta , maka diperole kemungkinan setidak!tidaknya untuk mendekti kur$a aliran

tarik. 8ambar memperlihatkan kecocokan yang diperoleh 7aylor anatara kur$ aliran dan

kur$a antara kekerasan dengan d<D untuk baja lunak dan tembaga yang dilunakan.

:ekuatan luluh offset , dapat ditentukn dengan ketelitian yng baik dari

pengukuran kekerasan 9ickers, sesuai dengan hubungan

σ o= DPH

3(01)n

' −2

.

1*2

Dimana

σ o kekuatan luluh offset .,

kg

mm2

DP% angka kekerasan 9ickers

n' =n+2 eksponen dalam hokum 0eyer

(.*. Uji kekerasan mikro

Penumbuk :noop adalah intan kasar yang dibentuk menjadi piramida sedemikian

hingga dihasilkan lekukan bentuk intan dengan perbandingan diagonal panjang dan pendek

dalam perbandingan H)*. &ngka kekerasan :noop 1:%N2 adalah beban dibagi luas proyeksi

lekukan yang tidak akan kembali ke bentuk semula.

KHN = P

A p=

P

L2

C ..

1*-2

Dimana

P beban yang diterapkan, kg A p luas proyeksi lekukan yang tidak pulih ke bentuk semula, mm

2

5 panjang diagonal yang lebih panjang

C kosntanta untuk setiap penumbuk 1ditentukan oleh pabrik pembuat2

:euntunngan uji dengan penumbuk ini antara lain lekukan yang lebih rapat dibanding

lekukan 9ickers. Selain itu bahwa untuk diagonal yang panjang, luas dan kedalaman :noop

21



kira!kira hanya */ dari luas lekukan 9ickers untuk lapisan tipis, atau apabila mengukur

kekererasan bahan getas, di man kecenderungan terjadinya patah sebanding dengan $olume

bahan!bahan yang ditegangkan.

(.*.0 Huungan antara kekerasan /an kekuatan tarik

:edua kekuatan tarik dan kekerasan adalah indikator ketahanan logam untuk plastic

deformasi. &kibatnya, mereka kurang proporsional , seperti yang ditunjukkan pada 8ambar

./, untuk kekuatan tarik sebagai fungsi dari %B untuk besi cor , baja , dan kuningan . Sama

hubungan proporsionalitas tidak berlaku untuk semua logam , seperti ditunjukan 8ambar ./.

Sebagai aturan praktis untuk sebagian besar baja , %B dan kekuatan tarik yang terkait

dirumuskan

7S10pa2 -,/ Q %B1*2

7S1psi2 / Q %B1*/2

(., Uji +ekan

(j i tekan ada lah cara untu k m enge tahui sifat mekanik suatu bahan . D alam hal ini adalah kuat tekan bahan. :ekua tan teka n mater ial ada lah gaya per satua n lua s yang dapa t me nahan kom presi dan ketika batas kuat tekan tercapai mak a b aha n akan terdefor ma si atau menga lam i p erub ahan bentuk. Pada umumnya kekuatan tekan lebih tinggi dari kekuatan tarik sehingga

perencanaan cukup mempergunakan kekuatan tarik. 7etapi kalau suatu komponen hanya

menerima beban tekan saja dan dirancang berdasarkan kekuatan tarik saja, kadang kadang

perhitungan menghasilkan dimensi yang berlebihan. >adi dalam hal tersebut pengujian tekan

masih diperlukan.

Pada pengujian tekan, apabila ada eksentrisitas, ia akan bertambah besar ketika

deformasi berlangsung, maka perlu suatu cara agar tidak terjadi eksentrisitas, jadi hanya

bekerja beban aksial saja. (ji tekan dilakukan dengan memberikan beban tekan kepada

spesimen yang merupakan silinder dengan diameter konstan. (ntuk material ulet, sangat sulit

memperoleh kur$a tegangan!regangan dari pengujian ini karena material ulet tidak akan

patah bila ditekan.

:ebanyakan material ulet mempunyai kekuatan tekan yang sama dengan kekuatan

tariknya. 0aterial yang mempunyai kekuatan tarik dan kekuatan tekan yang sama disebut

sebagai e$en material. (mumnya material getas mempunyai kekuatan tarik dan

kekuatan tekan yang berbeda sehingga tergolong dalam jenis une$en material. >adi untuk

material getas, uji tekan sangat diperlukan untuk mendapatkan kur$a tegangan! regangan

yang lengkap. Contoh bentuk akhir uji tekan untuk material getas dan ulet ditunjukkan pada

gambar .K.

22



Gambar 2.8 %&esimen uji te-an setela( &ata( !a" baja ulet !b" besi +or getas

Gambar 2.5 /engujian te-an disaran-an ole( 6%,M

Gambar 2.1E /elat te-an -ronis

23



Gambar 2.11 /engujian te-an mema-ai batang uji tamba(an

(.,.1 #ekuatan +ekan

:ekuatan tekan adalah kapasitas dari suatu bahan atau struktur dalam menahan beban

yang akan mengurangi ukurannya. :ekuatan tekan dapat diukur dengan memasukkannya ke

dalam kur$a tegangan!regangan dari data yang didapatkan dari mesin uji. Beberapa bahan

akan patah pada batas tekan, beberapa mengalami deformasi yang tidak dapat dikembalikan.

Deformasi tertentu dapat dianggap sebagai batas kekuatan tekan, meski belum patah,

terutama pada bahan yang tidak dapat kembali ke kondisi semula 1irre$ersible2. Pengetahuan

mengenai kekuatan tekan merupakan kunci dalam mendesain sebuah struktur. :ekuatan

tekan dapat diukur dengan mesin uji uni$ersal.R* Pengujian kekuatan tekan, seperti halnya

pengujian kekuatan tarik, dipengaruhi oleh kondisi pengujian 1penyiapan spesimen, kondisi

kelembaban dan temperatur ruang uji, dan sebagainya2.

Gambar 2.12 Ilustrasi benda yang dite-an yang mengalami gaya &ada -edua

ujungnya

24



Gambar 2.13 Kur@a tegangan>regangan dalam uji te-an suatu s&e+imen

(.,.( +egangan /an &egangan

>ika beban statis atau perubahan relatif lambat dengan waktu dan diterapkan secara

seragam lebih penampang atau permukaan anggota, perilaku mekanik dapat dipastikan

dengan tes tegangan!regangan sederhana I ini yang paling sering dilakukan untuk logam pada

suhu kamar . &da tiga cara utama di mana beban mungkin diterapkan ) yaitu , ketegangan ,

kompresi, dan geser 1 &ngka .- a , b , c 2 . dalam rekayasa berlatih banyak beban yang

torsional bukan geser murni I jenis pembebanan diilustrasikan pada 8ambar .-d .

Salah satu tes tegangan!regangan yang paling umum mekanik dilakukan di tension.

&kan memperlihatkan, tes ketegangan dapat digunakan untuk memastikan beberapa sifat

mekanik bahan yang penting dalam desain. Sebuah spesimen cacat, biasanya untuk fraktur,

dengan beban tarik secara bertahap meningkatkan yang diterapkan uniaksial sepanjang

sumbu panjang dari spesimen. Sebuah spesimen tarik standar ditunjukkan pada 8ambar ..

Biasanya, penampang melingkar, tapi spesimen persegi panjang juga digunakan. ni

TDogboneT konfigurasi spesimen dipilih sehingga, selama pengujian, deformasi hanyaterbatas pada wilayah pusat sempit 1yang memiliki penampang seragam sepanjang

panjangnya2, dan, juga, untuk mengurangi kemungkinan fraktur di ujung spesimen. Diameter

standar sekitar *,G mm 1,/.2, Sedangkan berkurang Bagian panjang harus setidaknya empat

kali diameter iniI K mm 1in.2 &dalah umum. panjang 8auge digunakan dalam perhitungan

daktilitas, seperti yang dibahas dalam Bagian K.KI nilai standar / mm 1, in.2. spesimen

dipasang oleh ujung!ujungnya ke dalam memegang grip dari aparat pengujian 18ambar ./2.

0esin uji tarik adalah dirancang untuk memanjang spesimen dengan laju yang konstan, dan

untuk terus!menerus dan bersamaan mengukur beban diterapkan seketika 1dengan sel beban2

25



dan dihasilkan elongations 1menggunakan e#tensometer2 .Sebuah tes tegangan!regangan

biasanya memakan waktu beberapa menit untuk melakukan dan merusakI yaitu, tes spesimen

secara permanen cacat dan biasanya retak.

Gambar 2.1 ! 6" %-ema ilustrasi bagaimana beban tari- mem&rodu-si &er&anjangan dan

linear &ositi; -etegangan. Garis &utus>&utus me?a-ili bentu- sebelum de;ormasi : garis

&adat setela( de;ormasi. ! B " %-ema ilustrasi bagaimana beban te-an meng(asil-an

-ontra-si dan linear negati; -etegangan. ! C " %-ema re&resentasi regangan geser mana .g

tan ug! ) "%-ema &er?a-ilan dari torsional de;ormasi ! yaitu sudut t?ist " di&rodu-si ole(

tera&an torsi ,.

"utput dari uji tarik seperti dicatat 1 biasanya pada komputer 2 sebagai beban atau

memaksa lawan elongasi . karakteristik beban ! deformasi ini bergantung pada ukuran

spesimen . Sebagai contoh , akan membutuhkan dua kali beban untuk menghasilkan yang

sama elongasi jika luas penampang spesimen dua kali lipat . (ntuk meminimalkan ini faktor

geometri , beban dan elongasi yang dinormalisasi untuk parameter masing!masing stres

teknik dan rekayasa ketegangan . stres rekayasa didefinisikan oleh hubungan

σ = F

Ao !19"

26



Gambar 2.1= Konse& %tres dan Regangan

Gambar 2.19 %-ema re&resentasi dari &eralatan yang diguna-an untu- mela-u-an tari- tes

tegangan>regangan . s&esimen adala( memanjang dengan judul bab bergera- : load +ell dan

eAtensometer u-uran masing>masing besarnya beban yang ditera&-an dan &emanjangan.

di mana = adalah beban seketika diterapkan tegak lurus terhadap spesimen lintas bagian ,

dalam satuan newton 1 N 2 atau kekuatan pound , dan 6 adalah cross sectional asli daerah

sebelum beban apapun yang diterapkan 1 m atau dalam in2 .(nit rekayasa tekanan 1 disebut

selanjutnya hanya sebagai tekanan 2 yang megapascal , 0Pa 1 S 2 1 di mana * 0pa 106

N < m2

2 , Dan pound gaya per inci persegi , psi 1 &dat &S 2 . 6ekayasa regangan

didefinisikan menurut

ϵ =

! −oo =

"

o 1*H2

di mana adalah panjang aslinya sebelum beban apapun diterapkan, dan sesaat panjangnya.

:adang!kadang kuantitas dilambangkan sebagai dan deformasi elongasi atau perubahan

panjang di beberapa instan, sebagai referensi dengan panjang aslinya. 6ekayasa strain

1selanjutnya disebut hanya strain2 adalah unitless, tetapi meter per meter atau inci per inci

sering digunakanI nilai regangan jelas independen dari sistem unit. :adang!kadang regangan

juga dinyatakan sebagai persentase, di yang nilai regangan dikalikan dengan *.

27



Perilaku +egangan /an &egangan

7ingkat dimana struktur deformasi atau regangan tergantung pada besarnya

tegangan yang diberikan. (ntuk kebanyakan logam yang ditekankan dalam ketegangan dan

pada tingkat relatif rendah, tegangan dan regangan yang sebanding dengan satu sama lain

dihubungkan melelui persamaan

σ = Eϵ ...

1*G2

%al ini dikenal sebagai hukum %ooke , dan konstanta proporsionalitas 4 1 8Pa atau

psi

2 adalah modulus elastisitas , atau modulus Uoung . (ntuk logam yang paling khas besarnyamodulus ini berkisar antara / 8Pa 1psi 2 , untuk magnesium , dan H 8Pa 1 psi 2 , untuk

tungsten . 0odulus nilai elastisitas selama beberapa logam pada suhu kamar disajikan pada

7abel .K.

,abel 2.9 Kamar > %u(u elastis dan %(ear Modulus dan Rasio /oisson

untu- Berbagai $ogam /aduan

28



Gambar 2.17 %-ema tegangan>regangan diagram menunju--an linear

de;ormasi elastis untu- bong-ar muat si-lus .

Deformasi pada hasil keregangan dan ketegangan yang proporsional disebut

deformasi elastis I bidang stres 1 ordinat 2 $s regangan 1 absis 2 menghasilkan hubungan linear

,seperti yang ditunjukkan pada 8ambar .-- . :emiringan segmen linier ini sesuai dengan

modulus elastisitas 4. modulus ini mungkin dianggap sebagai kekakuan , atau material iniketahanan terhadap deformasi elastis . Semakin besar modulus , yang kaku materi , atau

semakin kecil regangan elastis yang dihasilkan dari penerapan stres yang diberikan . 0odulus

itu merupakan parameter desain penting yang digunakan untuk menghitung defleksi elastis .

deformasi elastis adalah tidak tetap , yang berarti bahwa ketika diterapkan beban dilepaskan ,

potongan kembali ke bentuk aslinya . Seperti ditunjukkan dalam plot tegangan!regangan

1 8ambar .G 2 , penerapan beban sesuai dengan bergerak dari asal dan sepanjang garis lurus

. Setelah rilis beban , garis dilalui di seberang arah, kembali ke asal . &da beberapa bahan

1misalnya , abu!abu besi cor , beton , dan banyak polimer 2 untuk yang sebagian elastis ini

dari kur$a tegangan!regangan tidak linear 1 8ambar .F 2 I oleh karena itu, tidak mungkin

untuk menentukan modulus elastisitas seperti dijelaskan di atas . (ntuk nonlinear ini tingkah

laku, baik bersinggungan atau modulus sekan biasanya digunakan . modulus tangen diambil

sebagai kemiringan kur$a tegangan!regangan pada tingkat tertentu stress , sementara

modulus sekan merupakan kemiringan garis potong yang diambil dari asal ke beberapa

diberikan titik kur$a . Penentuan modulus ini diilustrasikan dalam 8ambar .F.

Gambar 2.18 %-ema tegangan>regangan diagram menunju--an non > linear &erila-u elastis

dan bagaimana garis &otong dan modulus tangen ditentu-an .

29



BAB III

%E+DL9I PENELI+IAN

).1 DIA9&A% ALI&

30



Gambar

3.1

)iagram

6lir

).(

:aktu

/an

+empat

Penelitian

3aktu penelitian dilaksanakan pada semester ganjil */<*K. 7empat dilaksanakannya

penelitian adalah di 5aboratorium 7eknik 0esin pada Departemen 7eknik 0esin =akultas

7eknik (ni$ersitas Pamulang.

).) Bahan /an Alat Penelitian

).).1 Bahan

*. 0eja mesin router kayu CNC

31



Dalam proses pengujian ini, digunakan meja mesin router kayu CNC yang

terbuat dari material Stainless Steel %e#agonal. Bisa dilihat pada gambar -.

Gambar 3.2 %tainless steel (eAagonal

).).( Alat

&dapun alat penelitian untuk pelaksanaan penelitin ini adalah

*. 0esin (ji Bending

0esin uji bending dapat lihat pada gambar .

Gambar 2. Mesin uji bending

. 0esin (ji :ekerasan

&dapun untuk mesin uji kekerasan penenlitian menggunakan mesin uji kekerasan

Brinell, 9ickers, 0eyer, 6ockwell, dan 0ikro 1:noop2. Uang bisa dilihat berturut!

turut pada gambar 1-./2, 1-.K2, 1-.H2, 1-.G2, 1-.F2

32



Gambar 3.= Mesin uji -e-erasan Brinell

Gambar 3.9 Mesin uji -e-erasan 4i+-ers

Gambar 3.7 Mesin uji -e-erasan Meyer

33



Gambar 3.8 Mesin uji -e-erasan Ro+-?ell

Gambar 3.5 Mesin uji -e-erasan Mi-ro !Knoo&"

-. 0esin (ji 7ekan

34



Gambar 3.1E Mesin uji ,e-an

).* %eto/e Penelitian

Dalam memperoleh data yang diperlukan untuk penulisan laporan ini menggunakan

beberapa metode, yaitu)

. "bser$asi 1Pengamatan2

Dalam memperoleh data yang diperlukan, penulis melihat secara langsung

mengenai meja stainlees steel he#agonal mesin router kayu berbasis CNC.

/. nter$iew 13awancara2

0etode pengumpulan data dengan cara mengadakan tanya jawab secara

langsung dengan orang!orang berkompeten dalam bidang ini, yang selaku ini dalah

dosen pembimbing penulis yaitu Bapak %. Perkasa; $+.%+ dan Bapak :usdi

Prijono; $+.

K. 0etode Pustaka

Penulis mengumpulkan bahan untuk laporan ini yang bersumber dari beberapa

buku yang dijadikan sebagai pedoman atau bacaan dalam menyusun landasan

teori.

35



DA<+A& PU$+A#A

6%M 0andboo- 4ol. 8 Me+(ani+al ,esting and *@aluation 6%M International Materials

/ar- F0 2EEE.

Boyer 0. *. !*ditor" 6tlas o; %tress%train Cur@es 2nd edition6%M International

Materials /ar- F0 2EE2.

36



C(andler 0.!*ditor" 0ardness ,esting 2nd edition 6%M International Materials /ar-

F0 2EEE.

Courtney ,. 0. Me+(ani+al Be(a@ior o; Materials 2nd edition M+Gra?>0ill 0ig(er

*du+ation Burr Ridge I$ 2EEE.

)a@is H. R. !*ditor" ,ensile ,esting 2nd edition 6%M International Materials /ar- F0

2EE.

)ieter G. *. Me+(ani+al Metallurgy 3rd edition M+Gra?>0ill Boo- Com&any Ne? or-

1589.

)o?ling N. *. Me+(ani+al Be(a@ior o; Materials 2nd edition /renti+e 0all /,R

/aramus NH 1558.

G. #. Kinney ,e-ni-si;at dan a&li-asi /lasti- (al . 2E2 .(a- +i&taJ15=7 ole(Ho(n 'iley

%ons Ne? or- .)i+eta- ulang iLin Ho(n 'iley %ons In+

0. '. 0ayden'. G. Mo;;att and H. 'ul;; ,(e %tru+ture and/ro&erties o; Materials 4ol. III

Me+(ani+al Be(a@ior &. 2. Co&yrig(t J 159= by Ho(n 'iley %ons Ne? or-. Re&rinted by

&ermission o; Ho(n 'iley %ons In+.

M+Clinto+- #. 6. and 6. %. 6rgon Me+(ani+al Be(a@ior o; Materials 6ddison>'esley

/ublis(ing Co. Reading M6 1599. Re&rinted by CB$% /ublis(ers Marietta F0 1553.

Metals 0andboo- /ro&erties and %ele+tion Irons and %teels 4ol. 1 5t( edition B. Bardes

!*ditor" 6meri+an %o+iety ;or Metals 1578 &&. 39 and 91: and Metals 0andboo-

/ro&erties and %ele+tion Non;errous 6lloys and /ure Metals 4ol. 2 5t( edition 0. Ba-er

!Managing *ditor" 6meri+an %o+iety ;or Metals 1575 &. 327.

Meyers M. 6. and K. K. C(a?la Me+(ani+al Be(a@ior o; Materials /renti+e 0all /,R

/aramus NH 1555.

,imos(en-o %. 153E %trengt( o; Materials. ). 46N NF%,R6N) CFM/6N In+ Ne? or-

15E.

37



(tt&belajarmetalurgi.blogs&ot.+om2E11E2&enda(uluan>dalam>

-e(idu&anse(ari(ari.(tml!)ia-ses tgl 1E>E2>2E19 &u-ul 2322"

hardoyo adi saputra

Documents