laporan awal praktikum pengujian material.doc

7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc

1/22

Laporan Awal

Praktikum Pengujian Material

Pengujian Tarik

Nama : Alfian Imaduddin

NPM : 110606997

!elompok :

La"oratorium Metalurgi #I$ik

%epartemen Metalurgi dan Material #T&I

'01


2/22

M(%&L 1

P)N*&+IAN TA,I!

1-Tujuan Praktikum

2. Untuk membandingkan kekuatan maksimum beberapa

jenis logam (besi tuang, baja, tembaga dan alumunium)

3. Untuk membandingkan titik-titik luluh (yield)logam-logam

tersebut.

4. Untuk membandingkan tingkat keuletan logam-logam

tersebut melalui % elongasi dan % pengurangan luas.

5. Untuk membandingkan fenomena necking pada logam-

logam tersebut

. Untuk membandingkan modulus elastisitas dari logam-

logam tersebut

!. Untuk membuat, membandingkan serta menganalisis

kur"a tegangan regangan, baik kur"a reka#asa ataupun

kur"a #ang sesungguhn#a dari beberapa jenis logam.

$. Untuk membandingkan tampilah perpatahan (fractografi)

logam-logam tersebut dan menganalisan#a berdasarkan

sifat-sifat mekanis #ang telah diapai

'-%a$ar Teori

&erobaan tarik ini dilakukan untuk menentukan respon

material dari suatu konstruksi, komponen atau rakitan

fabrikasi pada saat dikenakan beban atau deformasi dari luar.

(ga#a-ga#a #ang diberikan dari luar, #ang dapat


3/22

men#ebabkan suatu material mengalami perubahan struktur,

#ang terjadi dalam kisi kristal material tersebut). 'alam hal

ini akan ditentukan seberapa jauh perilaku inheren (sifat #ang

lebih merupakan ketergantungan atas fenomena atomik

maupun mikroskopik dan bukan dipengaruhi bentuk dan

ukuran benda uji) dari material terhadap pembebanan

tersebut. &rinsip pengujian ini #aitu sampel atau benda uji

dengan ukuran dan bentuk tertentu diberi beban aksial #ang

bertambah besar seara kontin#u pada kedua ujung

speimen tarik hingga putus, bersamaan dengan itu

dilakukan pengamatan mengenai perubahan panjang #ang

dialami benda uji.

'ata #ang didapat berupa perubahan panjang dan

perubahan beban #ang selanjutn#a ditampilkan dalam bentuk

grafik tegangan-regangan (stress-strain ur"e), sebagaimana

ditunjukkan oleh gambar .. egangan diartikan sebagai

besarn#a beban #ang diterima material (&) per satuan luas

penampang (*). *tau persamaan matematisn#a sebagai

berikut+ & *

/ebagai akibat dari tegangan pada permukaan material

maka material akan merespon beban tersebut dalam bentuk

pertambahan panjang. 0ila pertambahan panjang material

(1l) dibagi panjang material mula-mula (lo) maka akan

didapatkan nilai regangan atau elongasi atau strain(). *tau

persamaan matematisn#a adalah 1l lo

'- 1 Perilaku Mekanik Material

Pengujian tarik (tensile test) merupakan salah satu pengujian yang

paling banyak dilakukan karena mampu memberikan informasi yang

representatif dari sifat mekanik material. Selain itu, metode uji tarik ini


4/22

berlangsung dengan cepat dan terstandarisasi dengan baik sehingga dapat

menghasilkan hasil yang akurat. Sampel atau benda uji dengan bentuk

dan ukuran tertentu ditarik dengan beban kontinyu (sampai patah).

Selama pembebanan tersebut, sampel juga diukur pertambahan

panjangnya. Data yang didapat berupa perubahan panjang dan perubahan

beban. Data tersebut harus dinormalkan dari pengaruh geometri spesimen

dengan mengonversikannya menjadi tegangan dan regangan yang

selanjutnya ditampilkan dalam bentuk grafik tegangan-regangan.

Pada proses pengujian tarik dimensi dan geometri dari spesimen

harus sesuai dengan standard pengujian yang ada. al ini dikarenakan

untuk mendapatkan hasil yang cukup valid dari pengujian tarik tersebut.

Standarisasi dimensi dan geometri dari spesimen mutlak diperlukan

untuk memberikan suatu acuan dalam mengarakterisasikan sifat mekanik

material melalui pengujian tarik. Dengan adanya standarisasi dimensi dan

geometri ini bertujuan untuk menyesuaikan dengan kapasitas

pembebanan oleh mesin pengujian tarik sehingga diharapkan pengujian

dapat dilakukan dalam !aktu yang cepat dengan pembebanan yang

sesuai dan dapat diperoleh data yang cukup valid dan representatif.

Dengan data yang valid ini, kita dapat membandingkan hasil uji tarik

termasuk berbagai sifat mekaniknya dengan peneliti dari negara manapun

karena menggunakan standard yang sama untuk uji tarik, yaitu "S#$

%&.

Pengujian tarik ini dilakukan pada sampel yang telah di bentuk

sedemikian rupa sesuai standard yang ditentukan yang diberi nama dog

bone shape, dimana panjang bagian tengah specimen memiliki luaspenampang lebih kecil dibandingkan kedua ujungnya. al ini

dimaksudkan agar patahan yang terjadi berada di sekitar daerah tersebut.

Daerah tersebut dinamakan gauge length, yaitu daerah bagian tengah

Gambar 2. 'entuk sampel uji tarik

untuk pelat (kiri) dan rod(kanan)

Gambar 1. Skema pengujian tarik

suatu material


5/22

specimen dimana elongasi yang terjadi diukur dengan menggunakan alat

extensometer.

Pengujian tarik yang akan dilakukan di aboraturium $etalurgi

isik Departemen #eknik $etalurgi dan $aterial menggunakan alat

universal testing machine(Sulvopuser Shimad*u). Dari hasil pengujian

tarik yang telah dilakukan, diperoleh data berupa grafik perbandingan

beban aplikasi (applied load) dengan pertambahan panjang (elongation)

dari spesimen uji tarik hingga pada titik perpatahan.

Data yang diukur secara manual adalah diameter sampel dan

panjang gauge (gauge length) pada daerah dog bone.. Dari diameter

sampel (d), kita dapat menghitung luas penampang (") dari sampel uji

tarik. Sementara data yang direkam oleh mesin uji tarik adalah beban (P)

yang diberikan dan pertambahan panjang (l+) yang terbaca oleh

extensometer. Data-data ini lalu diubah menjadi tegangan dan regangan

dengan rumus

A

F=

-

-+

- l

ll

l

l =

=

Dimana nilai

dan

Gambar diatas:. rafik tegangan /regangan dari sebuah benda uji dari baja


6/22

0 #egangan (stress) (Pascal)

aya pembebanan (1e!ton)

" uas penampang (m2)

3 4egangan (strain)

5l %longasi 6 pertambahan panjang

l Panjang spesimen a!al sebelum pembebanan (m)

l+ Panjang spesimen saat pembebanan (m)

Pengujian tarik yang dilakukan pada suatu material padatan (logam

dan non-logam) dapat memberikan keterangan yang relatif lengkap

mengenai perilaku material tersebut terhadap pembebanan mekanik.

7nformasi penting yang dapat diperoleh antara lain

a-.ata$ Propor$ionalita$ (Proportionality limit)

0atas proporsionalitas merupakan daerah batas

dimana tegangan dan regangan mempun#ai hubungan

proporsionalitas satu dengan lainn#a. /etiap

penambahan tegangan akan diikuti dengan penambahan

regangan seara proporsional dalam hubungan linear

emudian, kita bandingkan dengan hubungan # m

di mana # me6akili tegangan me6akili regangan dan

m me6akili slope kemiringan dari modulus kekakuan).

itik & pada gambar di ba6ah ini menunjukkan batas

proporsionalitas dari kur"a tegangan-regangan.


7/22

Gambar diatas:Kurva tegangan-regangan dari sebuah

benda uji terbuat baja ulet

"-.ata$ )la$ti$ /Elastic Limit

0atas elastis adalah daerah dimana bahan akan

kembali kepada panjang semula bila tegangan luar

dihilangkan. 'aerah proporsionalitas merupakan bagian

dari batas elastis. 0ila beban terus diberikan tegangan

maka batas elastis pada akhim#a akan terlampaui

sehingga sample tidak kembali seperti ukuran semula

(daerah plastis). 0atas elastis merupakan titik dimana

tegangan #ang diberikan akan men#ebabkan terjadin#a

deformasi plastis untuk pertama kalin#a. eban#akan

material teknik mempun#ai batas elastis #ang hampir

berhimpitan dengan batas proporsionalitasn#a.


8/22

&ada kur"a stress-strain diatas, daerah elastis adalah

daerah 78 dan daerah plastis adalah daerah 89

- Titik Lulu2 (Yield Point) dan !ekuatan Lulu2

(Yield Strength)

itik luluh adalah batas dimana sebuah material akan

terus mengalami deformasi tanpa adan#a penambahan

beban. egangan (stress) #ang mengakibatkan bahan

menunjukkan mekanisme luluh ini disebut tegangan

luluh (yield stress). &ada gambar kur"a tegangan-

regangan di, titik : merupakan titik luluh.

;ejala luluh umumn#a han#a ditunjukkan oleh

logam-logam ulet dengan struktur kristal 099 dan


9/22

0aja berkekuatan tinggi dan besi tuang #ang getas

pada umumn#a tidak memperlihatkan batas luluh #ang

jelas. Untuk menentukan kekuatan luluh material seperti

ini maka digunakan suatu metode #ang dikenal dengan

metode offset. 'engan metode ini kekuatan luluh

ditentukan sebagai tegangan dimana bahan

memperlihatkan batas pen#impangande"iasi tertentu

dari keadaan proporsionalitas tegangan dan regangan.

&ada gambar diba6ah ini, garis offset 7> ditarik paralel

dengan 7&, sehingga perpotongan >? dan kur"a

tegangan regangan memberikan titik : sebagai

kekuatan luluh. Umumn#a garis offset 7> diambil @, A

@,2% dari regangan total dimulai dari titik 7.

ekuatan luluh merupakan suatu gambarankemampuan bahan menahan deformasi permanen bila

digunakan dalam penggunaan struktural #ang

melibatkan pembebanan mekanik seperti tarik, tekan

bending atau puntiran. 'i sisi lain, batas luluh ini harus

diapai maupun dile6ati bila bahan dipakai dalam

proses manufaktur produk-produk logam seperti proses

rolling, drawing, stretching dan sebagain#a. 'apat


10/22

dikatakan bah6a titik luluh adalah suatu tingkat

tegangan #ang+

- tidak boleh dile6ati dalam penggunaan struktural (in

service)

- harus dile6ati dalam proses manufaktur logam

(forming process)

d-!ekuatan Tarik Mak$imum (Ultimate Tensile

Strength)

U/ merupakan tegangan maksmum #ang dapat

ditanggung oleh material sebelum tejadin#a perpatahan

(fracture). Bilai kekuatan tarik maksimum tarik dapat

ditentukan dari beban maksimum (


11/22

e-!ekuatan Putu$ (Breaking Strength)

ekuatan putus ditentukan dengan membagi beban

pada saat benda uji putus (breaking) dengan tuas

penampang a6al (!"). Untuk bahan #ang bersifat ulet

pada saat beban maksimum D terlampaui dan bahan

terus terdeformasi hingga titik putus 0 maka terjadi

mekanisme peniutan (necking) sebagai akibat adan#a

suatu deformasi #ang terlokalisasi.

&ada bahan ulet, kekuatan putus lebih keil dari

kekuatan maksimum. 'an pada bahan getas kekuatan

putus sama dengan kekuatan maksimumn#a.

f- !euletan (#$ctility)

euletan merupakan sifat #ang menggambarkan

kemampuan logam menahan deformasi hingga tejadin#a

perpatahan. /ifat keuletan suatu material dapat kita amati

salah satu aran#a dengan melihat luas daerah di ba6ah

kur"a stress-strain, seperti +


12/22

0isa dilihat dari kur"a, bah6a semakin luas daerah di

ba6ah kur"a maka akan semakin ulet sifat material

tersebut. begitu juga sebalikn#a jika semakin uram kur"a

dan semakin keil luas daerah di ba6ah kur"a maka

sifatn#a adalah getas.

/ifat ini harus dimiliki oleh material #ang ingin dibentuk

melalui proses rolling, bending, strething, dra6ing,

hammering, utting, dan lain-lain. /eara umum dilakukan

dengan tujuan sebagai +

- Denunjukkan sejauh mana sebuah struktur dapat

berdeformasi plastis sebelum patah

- Denentukan derajat deformasi #ang diiEinkan selama

fabrikasi &engujian tarik memberikan dua metode

pengukuran keuletan bahan #aitu +

-

Persentase perpan%angan (Elongation) :

'imana, Lf panjang akhir benda uji

L panjang a6al benda uji

%@@4F

)F(F(%)

o

of

=


13/22

Persentase red$ksi penampang (!rea

&ed$ction) :

'iukur sebagai pengurangan luas penampang

setelah perpatahan terhadap luas penampang

a6aln#a.

'imana,!f luas penampang akhir

! luas penampang a6al

g- Modulu$ ela$ti$ita$ /modulu$ 3oung

*dalah ukuran kekakuan suatu material, semakin

besar harga modulus ini semakin keil regangan elastis

#ang terjadi, atau semakin kaku. Dodulus kekakuan

dihitung gradien dari batas proporsional kur"a

tegangan-regangan+

Cika dilihat dari persamaan tersbut maka kita akan

mendapatkan rumus G #ang melambangkan modulus

elastisitas, merupakan /tress dan .

erlihat bah6a Bilai Dodulus Glastisitas berbanding

terbalik terhadap Glongasi (), semakin keil

perpanjangan #ang terjadi maka semaki besar Dodulus

Glastisitasn#a. 'engan begitu maka sifat materialn#a

adalah aku. Cadi untuk menari material #ang Ulet

(@@4*

*-*8%

o

fo=


14/22

maka #ang diari adalah material #ang memiliki

Dodulus Glastisitas rendah.

Dakin besar modulus elastisitas maka makin keil

regangan elasti #ang dihasilkan akibat pemberian

tegangan- Dodulus elastisitas ditentukan oleh ga#a

ikatan antar atom arena ga#a ini tidak dapat diubah

tanpa terjadin#a suatu perubahan sifat #ang sangat

mendasar pada material maka modulus elastisitas

merupakan suatu sifat dari material #ang tidak mudah

diubah.

2- Modulu$ kelentingan (mod$l$s o' resilience)

De6akili kemampuan material untuk men#erap

energi dari luar tanpa terjadin#a kerusakan. Daterial ini

memiliki kekuatan luluh #ang tinggi serta nilai modulus

elastisitas #ang rendah seperti ampuran (allo#) #ang

akan digunakan pada pengaplikasian pegas. Bilai

modulus dapat diperoleh dari luas segitiga #ang

dibentuk oleh area elasti diagram tegangan-regangan.

i.

j- Modulu$ !etanggu2an (od$l$s o' To$ghness)


15/22

Dodulus ketangguhan (modulus of toughness) adalah

kemampuan material dalam mengabsorbsi atau

men#erap energi hingga terjadin"a perpatahan. /eara

kuantitatif dapat ditentukan dari luas area keseluruhan

di ba6ah kur"a tegangan-regangan hasil pengujian tarik

seperti pada gambar di ba6ah ini+

k-!ur4a Tegangan5,egangan ,ekaa$a dan

e$unggu2na

ur"a tegangan-regangan reka#asa didasarkan atas

dimensi a6al (luas area dan panjang) dari benda uji,

sementara untuk mendapatkan kur"a tegangan-

regangan sesungguhn#a diperlukan luas area dan

panjang aktual pada saat pembebanan setiap saat

terukur. &erbedaan keduan#a tidak signifikan pada

regangan #ang keil, namun menjadi signifikan pada

rentang terjadin#a pengerasan regangan (strain

hardening), #aitu setelah titik luluh terlampaui. /eara

khusus perbedaan menjadi demikian besar di dalam

daerah neking. &ada kur"a tegangan-regangan

reka#asa, dapat diketahui bah6a benda uji seara

aktual mampu menahan turunn#a beban karena luas

area a6al *o bernilai konstan pada saat penghitungan

tegangan &*o. /ementara pada kur"a tegangan-


16/22

regangan sesungguhn#a luas area aktual adalah selalu

turun hingga terjadin#a perpatahan dari benda uji

mampu menahan peningkatan tegangan karena

&*.

&erhitungan nilai tegangan sesungguhn#a (true

stress) adalah sebagai berikut+

l-i

trueA

F=

true + egangan sesungguhn#a (true stress)

< + ;a#a pembebanan

*i + Fuas penampang aktual spesimen

&erhitungan nilai regangan sesungguhn#a (true

strain) adalah sebagai berikut+

m-

=

-

+ln

l

l

true

true +8egangan sesungguhn#a (true strain)

li +&anjang aktual spesimen saat pembebanan

berlangsung

l@ +&anjang a6al spesimen sebelum pembebanan

berlangsung

Hubungan antara tegangan reka#asa dan tegangan

sesungguhn#a adalah sebagai berikut+

)+( engengtrue +=


17/22

/ementara hubungan antara regangan reka#asa dan

regangan sesungguhn#a adalah sebagai berikut+

)+ln( engtrue +=

'-' !arakteri$tik Perpata2an Material

/ampel hasil pengujian tarik dapat menunjukkan

beberapa tampilan perpatahan seperti ditunjukkan oleh

;ambar di ba6ah ini +

(a) (b)

eterangan+ (a) 'ari kiri ke kanan perpatahan sangat

ulet, medium, dan getas

(b) iri model perpatahan material ulet,

anan getas

&engamatan kedua tampilan perpatahan ulet dan getas

dapat dilakukan baik dengan mata telanjang maupun

dengan bantuan stereoscan macroscope. &engamatan

lebih detil dimungkinkan dengan penggunaan /GD

("canning #lectron $icroscope).

Daterial dikatakan ulet bila material tersebut mengalami

deformasi elastis dan plastis sebelum akhirn#a putus.


18/22

/edangkan material getas tidak mengalami deformasi

elastis sebelum mengalami putus.

a- Perpata2an &let

&erpatahan ulet memiliki iri-iri sebagai berikut.

. &ermukaan patahan berserabut (fibrous) dan gelap

(dull).

2. &ada umumn#a patahan membentuk up dan one.

3. 8etakperpatahan intergranular.

4. erdapat IneckingJ (peniutan) pada sampel hasil

pengujian tarik.

&erpatahan ulet umumn#a lebih disukai karena bahan

ulet umumn#a lebih tangguh dan memberikan peringatan

lebih dahulu sebelum terjadi kerusakan.

;ambar di ba6ah ini merupakan ilustrasi skematis

terjadin#a perpatahan ulet pada suatu spesimen #ang

diberikan pembebanan tarik+

ahapan terjadin#a perpatahan ulet pada sampel uji

tarik+

(a) &en#empitan a6al

(b) &embentukan rongga-rongga keil (a"it#)

() &en#atuan rongga-rongga membentuk suatu retakan


19/22

(d) &erambatan retak

(e) &erpatahan geser akhir pada sudut 45@.

&erpatahan #ang memiliki mekanisme seperti gambar diatas biasan#a memiliki patahan up dan one, karena

salah satu patahann#a berbentuk up dan patahan lainn#a

berbentuk one.

0erikut tampilan foto /GD pada perpatahan dutile +

;ambar diatas merupakan tampilan permukaan

patahan dari suatu sample #ang ditandai dengan lubang-

lubang dimple sebagai suatu hasil proses pen#atuanrongga-rongga keil (a"it#) selama pembebanan

berlangsung.

".Perpata2an *eta$

&erpatahan getas memiliki iri-iri sebagai berikut +

. idak ada atau sedikit sekali deformasi plastis #ang

terjadi pada material.

2. 8etak atau perpatahan merambat sepanjang bidang-

bidang kristalin membelah atom-atom material.

3. &ada material lunak dengan butir kasar maka dapat

dilihat pola-pola #ang dinamakan he"rons or fan-like


20/22

pattern #ang berkembang keluar dari daerah a6al

kegagalan.

4. Daterial keras dengan butir halus tidak memiliki pola-

pola #ang mudah dibedakan.

5. Daterial amorphous memiliki permukaan patahan #ang

beraha#a dan mulus.

9ontoh perpatahan getas dari suatu benda uji berbentuk

pelat diberikan oleh gambar berikut ini +

;ambar diatas merupakan gambar perpatahan getas

pada dua sample logam.

'- tandar &ji Tarik

/tandar pengujian arik pada material logam atau

metalik terantum pada 2 standar *merika dan Cepang,

#aitu +

*/D + ATM )8


21/22

C=/ ++I ''1

-Metodologi Penelitian

-1- Alat dan .a2an

. %niversal testing machine, /er"opulser /himadEu

kapasitas 3@ ton

2. &aliperdan atau micrometer

3. /pidol permanen atau penggores (cutter)

'. "tereoscan macroscope

5. /ampel uji tarik (besi tuang, baja, tembaga danalumunium)

-'#low ;2art Pro$e$ Pengujian

Pasang sampel pada grip

mesin Shimadzu

$ulai penarikan,

perhatikan mekanisme

yang terjadi

#andai pada grafik titik

9#S danfracturepoint

epaskan sampel dari

mesin dan ukur panjang

dan diameter akhir

$engamati karakteristik

perpatahan, sketsa

Pengujian

selesai

itung formulasi sesuai

nilai-nilai yang ditentukan

9langi pengujian untuk

material lain yang berbeda

Selesai

$ulai

$engukur dimensi sampel

Sketsa sampel, catat

ukurannya

#andaigaugelength

dengan spidol


22/22

%aftar Pu$taka

. *merian /oiet# for Detals, !"$ $etals andbook ol. *,

$echanical testing and #valuation,Detals &ark 7hio, K$!.

2. *merian /oiet# for Detals, !"$ $etals andbook ol. +,

ractography,Detals &ark 7hio, K$!.

3. 9allister, ?illiam '. $aterials "cience and #ngineering !n

ntroduction ourth #dition. he D;ra6-Hill 9ompanies+ Be6

:ork, B:, 2@@!.

4. Faboratorium Detalurgi

laporan awal praktikum pengujian material.doc

Documents