material pengujian dan evaluasi

7/23/2019 Material Pengujian Dan Evaluasi

http://slidepdf.com/reader/full/material-pengujian-dan-evaluasi 1/14

TEKNIK MATERIAL

PENGUJIAN DAN

EVALUASI BAHAN INDUSTRI

Sifat sifat khas bahan industri perlu dikenal secara baik, karena dipergunakan untuk berbagai keperluan. Sifat yang diinginkan seperti ; sifat-sifat mekanik, sifat-sifat listrik,

sifat-sifat magnet, sifat-sifat thermal, sifat-sifat kimia, sifat-sifat fisik dan masih banyak

lainnya.

Peta Konsep

Deformasi Sifat

Bentuk

I. PENGUJIAN TARIK STATIK

Deformasi bahan disebabkan oleh beban tarik statik adalah dasar dari pengujian dan

studi mengenai kekuatan bahan.

1.1. Daerah Elast!.

1

BAA!

elastis plastis

tarik tekan geser

"egangan

tarik

#egangan

tarik "egangan

geser #egangan

geser

$odulus

elastisitas"egangan

tekan#egangan

tekan$odulus

geser

$oduluselastisitas



TEKNIK MATERIAL

%ambar 1.1. menunjukkan keadaan apabila beban yang diberikan kepada batang uji.

Daerah tegangan yang tidak meninggalkan deformasi apabila beban dihilangkan disebut

daerah elastik.

& &

l

l 0

%ambar 1.1. Deformasi disebabkan oleh beban tarik

Apabila beban ' &, luas penampang ' A dan tegangan 'σ , maka '

A

& atau(.A& == σ !)m*, $&a, kgf)mm*

#egangan '

l

1δ ε = dimana δ adalah deformasi dan l adalah panjang asal dan dinyatakan

biasanya dalam persen.

Deformasi di daerah elastik menunjukkan sifat proporsional atau sebanding lurus

dengan tegangan. ubungan lurus ini disebut dengan modulus elastik.yang menyatakan

kekuatan atau ketahanan bahan dalam menerima deformasi elastis, semakin besar nilai

modulusnya semakin kuat bahan tersebut.

"anpa beban

"egangan slope + $odulus lastisitas

beban

#egangan

Dalam deformasi tarik disebut dengan modulus elastik memanjang atau Modulus

Young (E) :

ε

σ = E

Apabila deformasi terjadi memanjang, terjadi pula deformasi penyusutan yang

melintang, maka yang disebut dengan Poisson Ratio (v):

*



TEKNIK MATERIAL

l

r v

ε

ε =

Apabila batang uji panjang l dan luas penampangnya a b menerima deformasi elastik

karena tarikan, maka /olumenya ' 01+0∆0

2*13 vV

V K

l −=

∆= ε

4 disebut dengan modulus elatik bulk

5ara pembebanan tidak terbatas pada tarikan seperti pada gambar 1.* yaitu geseran

dan puntiran.

%ambar 1.*. #egangan %eser

Dalam hal geseran, regangan ' γ mempunyai hubungan dengan tegangan geser 'τ, yaitu '

µ + γτ

µ disebut dengan modulus geser atau modulus kekakuan.

M"l"r

Apabila diberikan tegangan melampui batas elastik, maka terjadi perpanjangan

permanen dan dinamakan deformasi lastis! dan tegangan terendah dimana deformasi

plastis terjadi tersebut dinamakan tegangan mulur . Dua unsur mulur yang utama dalam

kristal adalah ergeseran (sli) dan kembaran (t"in).

Pen#erasan Re#an#an

6



TEKNIK MATERIAL

4alau bahan dideformasikan pada temperature sangat rendah dibandingkan dengan titik

cairnya, maka pengerasan terjadi mengikuti deformasinya. %ejala ini dinamakan

pengerasan regangan atau pengerasan kerja. Sebagai contoh ' kekuatan mulur baja

lunak sekitar 17 $&a, yang dapat ditingkatkan sampai sekitar 8 $&a oleh

pengerasan regangan.

Kelatan

4eliatan suatu bahan diinginkan lebih besar, karena makin besar berarti lebih aman

terhadap kemungkinan patah, dan lebih mudah untuk diolah melalui pengerolan,

penarikan dan seterusnya. &ada umumnya keliatan dinyatakan oleh regangan teknissampai titik patah dari suatu pengujian tarik.

Ke"letan

4euletan bahan menyatakan energi yang diabsorb oleh bahan tersebut sampai titik

patah, yaitu merupakan luas bidang diba9ah kur/a tegangan : regangan.

$ontoh soal %

"entukan tegangan mana yang lebih besar dalam ' 3a2 batang aluminium berukuran *,<

mm 6,= mm, dengan beban =< kg atau 3b2 batang baja berdiameter 1*,7 mm

dengn beban > kg 3ambil nilai g + 8,7 m)s*2

&enyelesaian '

σ+ ?)A + @)A + mg)A + kg.3m)s*2)m* + pascal

a. ntuk batang aluminium

σal+=<.8,7)3*,<1-6236,=1-62+1 $pa

b. ntuk batang baja

σ baja+3>238,72)π1*,71-6)*C* +67 $pa.

$ontoh soal %

Suatu batang tembaga dengan panjang ukur > mm, dikenai tegangan tarik sehingga

memanjang menjadi >8 mm. "entukan regangan batang tembaga tersebut.

&enyelesaian '

ε+li-l)l+>8->)>1+17

$ontoh soal %



TEKNIK MATERIAL

$odulus elastisitas baja rata-rata sama dengan *>$pa. Berapakah regangan ka9at

berdiameter *,> mm dengan panjang 6 m, bila dibebani > kg 3+8 !2

&enyelesaian '

&ertambahan panjang bahan setelah dikenai beban yang mempunyai modulus elastisitas

*> $pa dapat dihitung dengan persamaan '

+σ)ε+3?)A2)3∆l)l2 atau

∆l+3?)A2.3l)2+3862)π3*,>1-6)*2**>1<+1> mm

$ontoh soal %

Sepotong tembaga mula-mula panjangnya 6> mm dikenai tegangan tarik sebesar *=<

$pa, jika deformasi yang terjadi adalah eleastis, berapakah pertambahan panjang yang

terjadi.

&enyelesaian'

4arena yang terjadi deformasi elastis maka ' σ+ε atau ∆l+σl)

!ilai utuk tembaga + 111$pa

∆l+3*=<1< pa236 mm2)1111 pa+,=< mm

$ontoh soal %Suatu tegangan tarik dikenakan sepanjang sumbu silinder batang kuningan dengan

diameter 1 mm. "entukan besarnya beban yang diperlukan agar menghasilkan

perubahan diameter sebesar *,>1-6mm, jika deformasi yang terjadi adalah elastis.

&enyelesaian '

Situasi deformasi yang terjadi, bial dikenakan gaya ? maka sampel akan mengalami

perpanjangan dalam arah E dan pada saat yang sama diameter ∆d mengalami penyusutan

sebesar *,>1-6 mmdalam arah sumbu . #egangan dalam arah adalah '

ε+∆d)d+-*,>1-6)1+-*,>1-

"anda negatif menyatakan diameter silinder menyusut

ntuk menghitung regangan dalam arah sumbu E dan bila nilai bilangan &oisson untuk

kuningan adalah ,6> maka '

εE+-ε) ν+-3*,>1-2),6>+=,11-

Sekarang dapat dihitung tegangan yang dikenakan dengan menggunakan persamaan,

bila modulus elastisitasnya sebesar 1,11 $pa, maka '

σ+εE.+3=,11-231,11$pa2+=*,1 $pa

Dan gaya yang dipakai sebesar '

?+σA+σ3d)*2*π+=*,11<31-*)*2*π+><>8,7> !

>



TEKNIK MATERIAL

II. PENGUJIAN STATIK UNTUK TEKAN& BENGK'K DAN PUNTIR

(.1. Pen#")an te!an stat!

&ada umumnya kekuatan tekan lebih tinggi dari kekuatan tarik, sehingga pada

perencanaan cukup menggunakan kekuatan tarik.. "etapi untuk komponen yang hanya

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

perhitungan menghasilkan dimensi yang berlebihan sehingga pengujian tekan masih

diperlukan.

%ambar *.1. &engujian tekan 3AS"$2

(.(. Pen#")an *en#!o!.

&engujian bengkok dapat dilakukan terhadap bahan getas, maka pengujian bengkok

dapat menentukan mampu deformasi untuk ukuran tertentu dengan radius bengkok

tertentu sampai sudut bengkok tertentu , dengan diberi deformasi tertentu

(.+. Pen#")an p"ntr.

<



TEKNIK MATERIAL

&untiran adalah suatu pembebanan yang penting, sebagai contoh ' kekuatan puntir

menjadi permasalahan pada poros, rangkain drillstring dll.

III. PENGUJIAN KEULETAN DAN PATAH ULET

4elakuan dinamik dari kekuatan logam adalah sangat penting, ini berarti ada /ariasi

sifat-sifat karena temperatur dan laju regangan. Dalam hal ini menimbulkan persoalan

serius kalau mengeksplitasi daerah dengan temperatur tinggi, misalnya pada industri

panasbumi.

%ambar 1.18. &engaruh laju regangan pada berbagai temperatur

&ada tegangan mulur besi murni berkristal satu.

+.1. Transs lat,#etas

Beberapa bahan tiba-tiba menjadi getas dan patah karena perubahan temperatur dan

regangan, 9alaupun pada dasarnya bahan tersebut liat. %ejala ini disebut dengan

transisi liat-getas.

=



TEKNIK MATERIAL

Bahan tersebut adalah logam bcc seperti ' ?e, @, $o, "a dan logam hcp seperti ' Fn

serta paduannya. &atah getas bersifat getas sempurna yaitu tanpa adanya deformasi

plastis sama sekali.

+.(. Ke"letan patah

Seperti telah diketahui dari hasil pengujian patah getas terjadi pada pangkal takikan

batang uji, jadi bahan tiba-tiba patah tanpa deformasi plastis. Secara praktis patahan

seperti ini tidak akan terjadi pada peralatan, tetapi peralatan selalu mempunyai bagian

dimana terjadi konsentrasi tegangan dan mungkin terjadi cacat pada lasan, jadi tidak

bisa dihindari.

IV. KEKERASAN

&ada pengujian kekerasan yaitu diukur ketahanan terhadap deformasinya, tetapi ukuran

penekan, beban dan ukuran penekanan, derajat pengerasan, berbeda. $aka tidak ada

cara lain dengan melakukan eksperimen. Gadi kekerasan yang diperoleh dengan

berbagai cara. "etapi perlu diketahui nilai kekerasan akan berbeda untuk setiap bahan

yang berlainan.

&engujian yang banyak dipakai adalah '

• $enekankan penekan tertentu kepada benda uji dengan beban tertentu dan dengan

mengukur ukuran bekas penekan yang terbentuk di atasnya, kekerasan ini

dinamakan cara kekerasan penekanan.

• $enjatuhkan bola dengan ukuran tertentu dari ketinggian tertentu di atas benda

uji dan diperoleh tinggi pantulannya

$etoda mengujian kekerasan '

• 4ekerasan Brinell , merupakan pengujian secara standard industri, tetapi karena

penekanannya dibuat dari bola baja yang berukuran besar, maka bahan lunak atau

keras sekali tidak bisa diukur kekerasannya.

• 4ekerasan #ock9ell, cocok untuk material yang lunak maupun yang keras,

penggunaannya sederhana dan penekannya dapat leluasa. Skala kekerasan B,5

dan A untuk bahan logam, skala A untuk bahan yang sangat keras seperti tungsten

dan skala D untuk batu gerinda dan plastik.

• #ock9ell superficial, menggunakan bahan yang ringan untuk memperbaiki

ketelitian sebelumnya.

• 0ickers

7



TEKNIK MATERIAL

• 4ekerasan mikro

• Shore

V. MELAR -$REEP

Beberapa bagian dari struktur dapat berdeformasi secara kontinu dan perlahan-lahan

dalam 9aktu yang lama apabila dibebeni secara tetap. Deformasi macam ini tergantung

pada 9aktu dianamakn melar)creep.

4alau kekuatan lelah dihubungkan dengan kekuatan melar, dimana kekuatan melar

rendah pada temperatur rendah dan kekuatan melar tinggi pada temperatur tinggi. Hleh

karena itu pada perencanaan struktur pada temperatur rendah didasarkan pada kekuatan

lelah, sedangkan pada temperatur tinggi didasarkan pada kekuatan melar. Iaju melar

yang diperbolehkan di industri adalah 1-=-1-))jam.

%ambar 1.*8. 4ur/a regangan-9aktu dari melar

8



TEKNIK MATERIAL

VI. KELELAHAN

&atahan lelah disebabkan oleh tegangan berulang, dan juga dijumpai pada tegangan

kurang dari 1)6 kekuatan tarik statik pada bahan struktur tanpa konsentrasi tegangan.

Dalam keadaan dimana pemusatan tegangan diperhitungkan , mungkin bahan akan

putus pada tegangan yang lebih rendah.

Semua patahan yang disebabkan oleh patahan melalui tahapan proses '

• "erjadinya retakan lelah

• &erambatan retakan lelah

• &atahan statik terhadap luas penampang sisa.$enghindari patahan statik pada tahap akhir tidaklah effektif didalam proses

pencegahan, karena patahan pada tahap ini tidak stabil. "erjadinya retakan tidak dapat

dielakkan apabila pemusatan tegangan didalam struktur dan komponen tidak

terhindarkan, jadi yang perlu dipelajari adalah memperlambat perambatan retakan.

VI. KEAUSAN

Sebuah mesin mempunyai banyak komponen yang berkerja pada pergerakan dengan

gesekan . &ada pergerakan relatif dengan tekanan, selalu terjadi friksi pada bidang

kontak, maka abrasi akan berlanjut samapai suatu komponen suatu saat kehilangan

fungsinya.

%oresan karena bahan yang keras menyebabkan permukaan kasar. &emolesan dengan

bahan abrasi keras memberikan fenomena abrasi yang disebut dengan keausan goresan

atau keausan permukaan licin.

4alau pasangan permukaan bergerak relatif satu sama lain, tonjolan kecil menyebabkan

kohesi logam, dan oleh penempelan pada permukaan sisi lain, tonjolan itu terpisah,

maka abrasi akan berlanjut. Abrasi ini disebut dengan keausan lengket.

1



TEKNIK MATERIAL

%ambar 1.6>. &engaruh laju pengujian dan tekanan terhadap abrasi besi cor.

VII. $A$AT BAHAN DAN PENGUJIAN TAK MERUSAK

Dengan pengujian ini dimaksudkan supaya cacat bahan sangat kecil tetapi tidak

mungkin mempunyai bahan yang bebas dari cacat. &engujian ini juga memberi jaminan

kualitas dan jaminan tidak ada cacat yang membahayakan penggunaan. 5ara-cara

pengujian yang ada sbb '

• &engujian pe9arnaan.5ara ini dipakai utnuk mendeteksi cacat dengan penembusan Eat pada celah cacat di

permukaan. 5airan flourecence atau cairan pe9arna dipakai untuk maksud lain.

Jang pertama diamati diba9ah sinae 0 dengan panjang gelombang 66-68 mm,

dan yang terakhir diamati diba9ah sinar yang terang.

• &engujian dengan bubuk magnet.

4alau bahan yang dapat diamgnetkan berada dalam medan magnet, fluks magnet

pada baja akan terputus oleh adanya retakan atau inklusi disekitar permukaan jadi

bubuk magnet akan diabsorbs.

• &engujian dengan arus dy.

4alau batang uji ditempatkan dalam lilitan yang dialiri arus listrik frekuensi tinggi,

maka arus dy yang mengalir pada batang uji berubah kalau ada cacat, yang

11



TEKNIK MATERIAL

memberikan induksi perubahan tegangan listrik oleh impedansi lilitan atau dalam

lilitan sendiri, jadi dihasilkan signal listrik.

• &engujian penyinaran

Dengan mempergunakan sinar K, sianr gamma dan netron yang memiliki daya

tembus melalui benda, memungkinkan untuk mengetahui adanya cacat dari

bayangan pada film yang ditempatkan dibelakang benda, yang menunjukkan /ariasi

intensitas, karena perbedaan absorbsi sinar oleh rongga dan kepadatan di dalam

benda.

• &engujian ultrasonik

%elombang ultrasonik 1-> $E merambat dalam bahan dan memantul ditempat

cacat, dari deteksi gelombang pantulan dapat diketahui adanya cacat.• &engujian pancaran akustik

&engujian ini mempunyai cara yang sama dengan pengujian ultrasonik, tetapi

membutuhkan kesempurnaan maka dapat mendeteksi adanya retak lelah atau retak

korosi regangan dalam komponen.

VIII. TABULASI SI/AT /ISIKA BAHAN

S0at Me!an! Bahan

S0at Bahan La*an# De0nsSat"an

SI In##rs

"egangan σ %aya persatuan luas 3?)A2 &ascal

!)m*

&si

Ib)in*

#egangan ε Besarnya deformasi persatuan panjang 3 I)I2

#egangan

lastik

regangan linier yang mampu balik

3bahan dapat kembali ke keadaan

semula2)modulus young

#egangan

&lastik

#egangan tetap tak mampu balik

4ekuatan kuran besar gaya yang diperlukan

untuk mematahkan atau merusak statu

/ahan

4ekuatan

Iuluh

SJ 4etahanan terhadap deformasi plastik &ascal &si

4ekuatan

"arik

St 4ekuatan maksimum 3berdasarkan

ukuran mula 2 dibagi luas penampang

&ascal &si

1*



TEKNIK MATERIAL

semula

4euletan Besarnya deformasi plastik sampai

patah

4etangguhan nergi yang diperlukan sehingga

perpatahan

Joule ?t-lb

4ekerasan 4etahanan bahan terhadap penetrasi

pada permukaannya

$odulus

elastisitas

&erbandingan tegangan terhadap

regangan elastik

S0at,S0at Theral


SI In##rs

4apasitas

kalor

&erubahan kandungan kalor setiap

perubahan temperatur

5

&anas Genis &erbandingan kapasitas kalor suatu

bahan dengan kapasitas kalor air

$uai &anas &emuaian bahan yang dipanaskan

disebabkan oleh peningkatan getaran

thermal atom-atomnya

4oefisien

muai

panjang

αI &erbandingan perubahan muai

terhadap panjang mula-mula dengan


4oefisien

muai /olume

α0 &erbandingan perubahan muai

terhadap /olume mula-mula dengan


Daya hantar

panas

L 4emampuan bahan untuk

menyalurkan kalor

S0at,s0at Kelstr!an


SI In##rs

Daya hantar

listrik

4emampuan bahan untuk

menghantarkan arus listrik

Sifat

dielektrik

Bahan yang bersifat isolator listrik

16



TEKNIK MATERIAL

1

material pengujian dan evaluasi

Documents