BAB 1

UJI TARIK

1.1 PENDAHULUAN

1.1.1 Latar Belakang

Dalam merancang suatu produk baru, kita harus mengetahui

karakteristik dari bahan yang akan digunakan dan sesuai dengan model

serta kekuatan dari produk yang akan dibuat. Karena kehandalan suatu

produk salah satunya ditentukan oleh sifat dari bahan yang akan

digunakan. Bahan penentu utama kekuatan suatu produk adalah kekuatan

dari bahannya selain bentuk dan cara memproduksinya. Disamping itu

kita juga harus mengetahui sifat-sifat bahan atau material. Salah satunya

pengujian yang dapat kita lakukan untuk mengetahui kekuatan suatu

material adalah uji tarik. Pengujian mekanik ini bertujuan untuk

mengetahui sifat-sifat mekanik dari bahan atau material dalam bentuk

kekerasan,Kekuatan,ataupun Ketangguhan.

- Kekerasan adalah kemampuan untuk tahan terhadap goresan, pengikisan dan

penetrasi.

- Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima tegangan tanpa

menyebabakan bahan menjadi patah.

- Kekakuan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima tegangan atau beban

tanpa mengakibatkan terjadinya deformasi.

- Ketangguhan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap sejumlah energi

tanpa menyebabkan kerusakan. [1]

1.1.2 Tujuan Praktikum

1. Melakukan percobaan tarik pada “Universal Testing Machine”

2.Mengetahui besarnya kekuatan maksimum (σu) dan regangan maksimum(%EL)

3. Membuat grafik tegangan regangan.

4. Mengetahui besarnya kontraksi (%AR) [2]

1.2 DASAR TEORI

1.2.1 Klasifikasi Baja Menurut Kadar Karbon

Penggunaan baja dalam dunia engineering sangat penting, baik dalam konstruksi,

manufaktur, dll. Berdasarkan kandungan C (karbon) nya baja dikelompokan menjadi 3

baja karbon rendah, sedang dan tinggi.

a) Baja karbon rendah (low carbon steel) Sifatnya mudah ditempa dan mudah di

mesin. Kandungan < 0,20 % - 0,30 % C Penggunaannya: automobile bodies,

buildings, pipes, chains, gears, shafts, bolts, forgings, bridges.

b) Baja karbon menengah (medium carbon steel) Kekuatan lebih tinggi daripada baja

karbon rendah. Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. Kandungan 0,30

% - 0,60 % C Penggunaan: connecting rods, crank pins, axles. car axles, crankshafts,

rails, boilers, auger bits, screwdrivers,hammers dan sledges.

c) Baja karbon tinggi (high carbon steel) Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan

dipotong. Kandungan 0,60 % - 1,50 % C Penggunaan : crew drivers, blacksmiths

hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives, drills. tools for turning

brass and wood, reamers, tools for turning hard metals, sawsforcuttingsteel, wire

drawing dies, fine cutters. [7]

1.2.2 Tegangan (stress) dan Regangan (strain)

A.Engineering Stress adalah perbandingan antara beban proporsianal yang di berikan

terhadap luas penampang ,atau dapat dirumuskan sebagai berikut :

Dimana : = tegangan (N/ )

F = Beban proporsional (N)

Au = Luas penampang (mm) [3]

B.True Strees Adalah total beban dibagi luas penampang specimen akhir ,tegangan ini

merupakan hasilpengukuran tegangan sesungguhnya pada benda uji.

Dimana : = tegangan (N/ )

F = Beban proporsional (N)

Au = Luas penampang (mm) [3]

C. Engineering Strain Regangan Engineering adalah perubahan panjang dibagi

panjang spesimen mula - mula, regangan ini merupakan hasil pengukuran secara

teoritis :

Dimana : = regangan

= Panjang sesudah patah (m,mm)

= Panjang Mula-mula (m,mm) [3]

D. Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan () dan regangan elastis (e).

Rumus dari modulus elastisitas :

Dimana : E = Modulus Elastisitas (Mpa)

= Tegangan ( , )

e = Regangan (%/ ) [2]

1.2.3 Deformasi adalah perubahan bentuk, dimensi dan posisi dari suatu material.

Deformasi atau perubahan bentuk dapat dipisahkan menjadi dua, yaitu deformasi elastis

dan deformasi plastis.

a. Deformasi Elastis adalah perubahan bentuk yang bersifat sementara. Perubahan akan

hilang bila gaya dihilangkan. Dengan kata lain bila beban ditiadakan, maka benda

akan kembali kebentuk dan ukuran semula

b. Deformasi Plastis adalah perubahan bentuk yang bersifat permanen, meskipun beban

dilhilangkan Bila suatu material dibebani sampai daerah plastis, maka perubahan

bentuk

yang saat itu terjadi adalah gabungan antara deformasi elastis dan deformasi plastis

(penjumlahan ini sering disebut deformasi total). [4]

1.2.4 Kurva Tegangan Regangan

Gambar 1.1

Kurva Tegangan Regangan

Keterangan : A. Yield strength

B. Ultimate tensile strength.

C. True ultimate tensile strength.

D. True rupture strength.

E. Rupture strength.

F. Percent Elongation ( %EL ) [2]

A. Yield Strength ( Kekuatan Luluh )

Yield Strength ( Kekuatan Luluh ) adalah kekuatan suatu material untuk mengalami

deformasi plastis. Pada keadaan ini ditandai dengan garis diagram tegangan-regangan

yang tidak linier lagi. Nilai besaran ini adalah besar gaya pada saat luluh dibagi luas

penampang.

σ y=F yAo [2]

B. Ultimate Tensile Strength ( Kekuatan Tarik Maksimum )

Ultimate Tensile Strength adalah tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh batang

uji sebelum patah. UTS merupakan suatu perbandingan antara beban maksimum (Fm )

yang dicapai selama percobaaan tarik dan penampang batang mula-mula (Ao)]. Tegangan

tarik dirumuskan :

σ u=FmAo

[2]

C. Necking ( %AR )

Kontraksi adalah pengerutan atau pengecilan luas penampang pada batas penampang.

% AR=Ao−AuAu

x100%

[2]

D. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan () dan regangan elastis (e).

Rumus dari modulus elastisitas :

Ε=σe [2]

1.2.5 Aplikasi Pengujian Tarik

PENGARUH PERUBAHAN WAKTU ANNEALING HINGGA 20 MENIT TERHADAP

STRUKTUR MIKRO DAN KUAT TARIK BAJA TABUNG JIS G3116 SG 295

Dalam dunia perindustrian saat ini banyak produk yang dirancang oleh

pemerintah untuk mempermudah masyarakat dalam kehidupan sehari-hari. Salah

satunya yaitu tabung gas LPG kapasitas 3 kg yang diproduksi agar lebih praktis dan

efisien bagi masyarakat. Namun dalam proses produksinya masih dalam pengembangan

secara rutin agar produk yang dihasilkan tetap baik serta mencapai kualitas yang sangat

baik. Dalam pembuatan tabung gas LPG 3kg terdapat proses annealing, yang bertujuan

untuk menghilangkan residual stress material tabung, memperbaiki keuletan material

tabung, menyeragamkan struktur logam, memperhalus ukuran butir, dan menjamin

kualitas material tabung yang akan di proses ke tahap selanjutnya yaitu proses blasting.

Pada penelitian ini sampel di ambil dari baja tabung JIS G 3116 SG 295 yang

diproduksi pada PT. Indonusa Harapan Masa. Ada empat sampel yang diteliti yaitu

sampel pertama tanpa di annealing, sampel kedua di annealing 10 menit, sampel ketiga di

annealing 15 menit, sampel keempat di annealing 20 menit. Suhu yang digunakan pada proses

annealing 4800C hingga 6300C. Dari hasil metalografi didapatkan fasa besi-α (ferrit) yang

berwarna putih dan perlit yang berwarna gelap, dan dari hasil metalografi menunjukkan

bahwa pada sampel yang di annealing 20 menit menunjukan hasil yang lebih baik

dibandingkan dengan sampel yang lainnya. Dari hasil uji tarik menunjukan bahwa kuat tarik

pada sampel yang di annealing 10 menit dengan nilai 47[461] kg/mm2 [Mpa] menunjukan hasil

yang lebih baik dibandingkan sampel yang lainnya. Dan untuk batas luluh dan elongationnya

mengalami peningkatan persentase. Semakin lama sampel di annealing dengan suhu yang

semakin tinggi, maka keuletan dan ketangguhannya semakin meningkat. Uji tarik adalah cara

pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan sudah

mengalami standarisasi di seluruh dunia, misalnya di Amerika dengan ASTM E8 dan Jepang

dengan JIS Z. Dengan menarik suatu bahan maka akan segera diketahui bagaimana bahan

tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu

bertambah panjang Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiliki cengkeraman (grip) yang

kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Brand terkenal untuk alat uji tarik antara lain

adalah Shimadzu, Instron dan Dartec. Jika suatu bahan (logam) di tarik sampai putus, maka

akan menghasilkan profil tarikan yang lengkap Kemampuan ini umumnya di sebut “Ultimate

Tensile Strength” . [5]

Gambar 1.2 Sampel sebelum dan Sesudah di uji tarik

1.3 METODOLOGI PENELITIAN

Dalam melakukan penelitian diperlukan prosedur untuk mendapatkan hasil yang

maksimal. Maka dari itu dibutuhkan peralatan percobaan yang memadai untuk

melakukan penelitian.

1.3.1 Alat dan Bahan

A.Alat

a. Universal Testing Machine (Test UPH 100 kN)

Gambar 1.4 Universal Testing Machine [6]

Keterangan :

1. Dial indicator, penunjuk nilai kekuatan spesimen

2. Jarum penunjuk, terdapat 2 jarum :

a. Jarum merah : menunjukan pada pengujian tekan

b. Jarum hitam : menunjukan pada pengujian tarik

3. Pencekam atas specimen.

4. Perseneling untuk mengatur kecepatan tarik atau tekan

5. Tuas untuk memposisikan mesin tarik atau tekan.

6. Pencekam specimen bawah

5. Tuas untuk memposisikan mesin tarik atau tekan.

6. Pencekam specimen bawah.

7. Penutup upper damping head.

8. Pelepas beban, berisi oli untuk pelumas mesin

9. Pompa hidrolik, pengatur kekuatan tekan/tarik mesin.

b. Vernier Caliper

Vernier Caliper Digunakan Untuk Mengukur Diameter dan Panjang Benda Kerja.

2

1

7

3

6

5

9

84

c . Spidol

d . Mistar

e . Palu

B.Bahan

a. Test piece (batang uji) baja ST-40

ST 40 merupakan kependekan dari stahl 40 yang artinya bahwa baja ini dengan

kekuatan tarik ≤ 40 kg/mm². Baja ST 40 termasuk

baja karbon rendah dengan kandungan karbon kurang dari 0,25 %, [4]

b. Test piece (batang uji) baja ST-60

ST 60 merupakan kependekan dari stahl (baja) 60 yang artinya

mempunyai kekuatan tarik 60 kg/mm2, . Menurut TJ Rajan (1997), baja ST 60

adalah baja yang memiliki kadar karbon 0,3%C sampai 0,6%C . [4]

1.3.2. Diagram Alir Pengujian

START

Ambil spesimen batang uji

Menghitung panjang awal batang (Lo) 3x

Menghidupkan mesin

Memastikan batang uji Tercekam dengan baik

Memasang spesimen pada upper damping head

Mengukur diameter awal batang uji (Do) 3x

Memposisikan hand lever pada posisi tekan

Melepas spesimen dari pencekam

Menggerakkan tuas perseneling pada

posisi lambat

Menunggu spesimen hingga patah

Mengamati dan membaca besarnya tegangan

maksimal dan patah serta besarnya

AA

Perhitungan

A. Luas Penampang

Luas mula-mula

Luas Akhir

Mengambil gambar spesimen setelah patah

Mengukur panjang dan diameter spesimen setelah

patah (Lu,Du)

FINISH

Kontraksi

B. Engineering Stress

Kekuatan Tarik Maksimal

Tegangan Patah

C. True Stress

True Strenght pada saat patah

D. Engeneering Strain

Regangan saat maksimum

Regangan saat patah

Perpanjangan (elongantion)

Regangan Sebenarnya

2. Perhitungan Baja ST 60

A. Luas Penampang

Luas mula-mula

Luas Akhir

Kontraksi

B. Engineering Stress

Kekuatan Tarik Maksimal

Tegangan Patah

C. True Stress

True Strenght pada saat patah

D. Engeneering Strain

Regangan saat maksimum

Regangan saat patah

Perpanjangan (elongantion)

Regangan Sebenarnya

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ilmu dan Teknologi Bahan, Lawrence H. Van Vlack, 1995

[2] job sheet Praktikum Struktur & sifat material laboratorium MetalurgicFisik

[3] Callister,William D. Materials Science and Engineering

[4] www.scribd.com

[5] http://repository.gunadarma.ac.id

[6] Labroratorium Metalurgi Fisik Teknik Mesin Undip

[7] http://sersasih.wordpress.com