TUGAS MATERIAL TEKNIK

PENGUJIAN SIFAT SIFAT MEKANIK

Oleh : Nama : Darwin Manik Nim : 03071005071

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2008 Praktikum dilakukan untuk mendapatkan sifat-sifat mekanik suatu bahan, yaitu

kelakukan dan respon materiaql terhadap pembebanan mekanik. Sedangkan pengamatan strukutr mikro bertujuan untuk mengetahui fasa-fasa yang terdapat pada satu jenis material. Hasil dari pengujian mekanik akan didapat sifat mekanik material berupa : Kekuatan tarik (tensile strength) Kekuatan luluh (yield strength) Keuletan ( ductility) Modulus elastisitas (modulus of elasticity) Kekerasan ( hardness ) Ketahanan terhadap beban tumbuk pada temperature tertentu (impact) Sifat mekanik pada material seperti yang disebut diatas sangat tergantung pada struktur mikro yang terdapat pada material tersebut. Dapat dikatakan bila terjadi perubahan struktur mikro, maka akan terjadi perubahan sifat mekanik. Olehkarena itu perlu dilakukan pengamatan struktur mikro pada beberapa material. I. Pengujian Tarik Pengujian tarik dilakukan atas sample yang dibentuk menjadi batang uji sesuai dengan jenis standar yang dipakai. Metode pangambil sampel, bentuk dan ukuran batang uji untuk berbagai bahan distandarkan menurut ASTM, DIN, JIS, ISO, dan sebagainya. Pada pengujian tarik, kecepatan crosshead tetap selama pengujian. Besar beban tarik yang diperlukan serta perubahan panjang yang terjadi direkam oleh alat pencatat dalam bentuk diagram tarik antara beban (P) dan pertambahan panjang (L). Dalam diagram tarik tersebut dapat dibedakan antara daerah elastis dan plastis. Demikian pula antara daerah regangan seragamm dan daerah regangan tidak seragam. Pengecilan penampang pada daerah panjang uji (gage length ) dimaksudkan agar peerubahan bentuk /deformasi hanya terjadi pada daerah tersebut. Setelah beban mencapai harga maksimum maka pada batang uji akan terjadi pengecilan penampang setempat (necking) beban tarik mengecil pula, dan akhirnya batang uji tersebut akan patah. Berdasakan beban tarik vesus pertambahan panjang dapat dihitung :

Tegangan tarik : =P/A Kekuatan tarik : u Batas luluih Keuletan Ketyerangan= Fmaks/Ao

(Mpa) (Mpa)

: Fy/ Ao : e = lpatah/lo ; Ao = luas penmpang mula-mula Lo = panjang batag uji mula-mula

Keulen dapat dinyatakan dengan reduksi penampang (reduction of area) : Q + ( Ao Ai )/ Ao Keterangan : Ai + luas penampang terkecil (ditempat patahan) Tegangan sebenarnya dinyatakan : s = (1 + e) Regangan sebenarnya = ln ( 1 = e ) = ln (l1+ lo) = 2ln do/di Hubungan antara s dengan didekati dengan persamaan : s = k s Keterangan K : tegangan pada = 1 n : koefisien pengerasan regangan untuk baja karbon 0,6% C = 0,i untuk baja karbon rendfah = 0,26 u7ntuk tembaga = 0,54 Pada umumnya logam dan paduan (selain baja lunak, titanium, molybdenum) tidak menunjukkan batas lelah yang jelas. Maka unutk mengetahui batas luluh dipakaimetode off-set. Misalnya dengan notasi 0,2 yaiitu teganagan yang menyebabkan terjadinya deformasi plastis sebesae 0,2 %. Pada metode ini ditarik garis sejajar dengan garis liniear yaitu : garis yang menunjukkan berlakunya Hukum Hooke, sejauh 0,2 % dari total tegangan (e) titik perpotongan antara garis ini dengan kurva adalah titik luluh (yield point) yang dicari. Pada logam-logam coran , tidakterdapat pengecilan penmpang setempat sampai tersebuit patah. Hal ini menunjukkan bahwa logam coramn tersebut tidak dapat dibenrtuk.

Kemampuan suatu materiaol untuk menyerap energi selama terjadi deformasi plastis, deformasi elastis, bahkan hingga matyerial patah ditunjukkan oleh luas dibawah kurva. Material yang digunakan suatu kontruksi, tegangan yang bekerja harus lebih kecil dari tegangan luluh. Hal ini berarti deformasi9 yang terjadi hanyalah deformasi elastis. Tegangan yang bekerja dapat dipertimbangkan berdasarkan kekuatan luluh maupun kekuatan tarik yang keduanya dibagi dengan faktor keamanan yang tergantung pada jenis pembebanan yaitu : beban statis ataubeban dinamis. Uji tarik diuji dengan penarikan terhadap benda kerja. Kekuatan tarik adalah satu sifat dasr dari bahan. Ujitarik adalah pengujian yang paling sering digunakan dalam suatu industri karena mudah dilakukan dengan biaya yang murah. Pada ui tarik bahan yang akan diuji dan ditarik sampai putus atu disebut dislokai permulaan. Pada uji tarik initertjadi dislokasi atom atau dislokasi sisi. Besarnya tenaga yang diperlukan tegangan untuk memutuska bahan yang diuji dapat dicari dengan membagi bahan dengan luas awal penampang lintang benda uji. Modulus yopung adalah ukuran kekuatan suatu bahan. II. Pengujian Kekerasan Kekrasn suatu material adala ukuran yang menunjukan apakah material tersebtu dapat dideformasi plastis pada suatu beban tertentu. Kekrasan dapat diukur dengan metode : Metode goresan Metode pantulan Metode penekanan Jenis metode pengujian kekerasan logam dan paduan yang paling sering digunakan metode identasi, yaitu : Brinel Vickers Rockwell Knop Prinsip dasar yang digunakan sebagai ukuran kekerasan pada metode penekanan

ini adalah ketahanan bahn terhadapdeformasi plastis. Metode Brinell menggunakan indentor bola baja dan bola karbida. Diameter bola dan beban ada beberapa macam, tergantung jenis edan tebal material.Namun dalam setiap pengujian yang harus dipegang knstan adalah : P/D2 = 30=15=5 Angka kekrasan brinell atau brinell hardness Number Hardnes Number (BHN) dihitung sebagai berikut : BHN = Beban / Luas bekas penekanan Dimana : D = Diameter bola D = diameter bekas penekanan Metode vickers menggunakan piramida intan yang berbentuk bujur sangkar dan sudut antara dua bidang miring yang bergadapan adalah 136o Skala kekerasan Vickers adalah VHN = beban / luas penekanan = 0,189 P/d2 (N/mm2) Ketelitian pengukuran dengan cara Vickers lebih tinggi daripada cara Brinell, selain itu cara Vickers dsapat digunakan untuk matterial yang sangat kuat. Metode Rockwell dapat berlangsung lebih cepat karena Skal Rockwell lansung ditunjukkan pada dial indicator. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pengukuran kekerasan ini : 1) Permukaan benda uji harus rata dan sejajar tehadap benda ukur. 2) pengkuran kekrasan dilakukan pada titik yang jaraknya lebih dari 2,5 diameter bekas penekanan. Hal ini untuk menghindaripengaruh pengerasan regangan dari penekanan sebelumnya. 3)pengukuran kekerasan tidak dilakukan pada titik yang terlalu dekat dengan benda kerja. III. Pengujian Tumbuk Suatu material ulet dapat patah getas yang disebabkan oleh bebrapa hal, yaitu : Adanya takikan Kecepatan pembebanan yang tinggi menyebabkan regangan yang tinggi. Temperature yang sangat rendah

Ketiga kondisi ini didekati dengan melakukan pengujian impact, diman tarikan disebgaja dibuat pada specimen, pembebanan ditimbulkan oleh pendulum (hammer) Dan variasi temperature diberikan dengan menggunakan media es atau nitrogen cair. Energi impact ialah energi potensial dari hammer yang mengenai benda pada temperatur tertentu yang dihitung dalam satuan joule. Dari hubungan dengan temperature didapat diagram yang menggambarkan sifdat material terhadap beban tiba-tiba pada temperature tertentu, sehingga akan didapat temperature transisi, dimana material akan ber5ubah dari sifat ulet menjadi getas. Energi mematahkan specimen dpat dihitung dari table table for energy energi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : E = M (cos cos ) Dimana : M = momen yang ditimbulakn oleh pendulum (N.m) IV. Pengujian Bending Suatu material akan memberika reaksi tertentu terhadap gaya dari luar yang mengenainya. Gaya-gaya ini menimbuylkan momen lengkung yang akan menyebabkan material tersebut mnegalami deformasi plastis dengan sudut kelngkungan tertentu. Selain itu uji bending kelnkungan ini dapat juga mengetahui mampu bentuk dari suatu material atau suatu sambungan lasan. Untuk matyerial yang ulet, melalui uji bending, dapat juga diketahui adanya cacat dan retak pada permukaan. Sedangkan untuk material getas, cara pengujian ini adalah cara yang terbaik untuk mengetahui kekuatan dan kegetasannya. Perlu diingat bahwa dasar pengujian ternyata kekuatan dua kali lebih besar dari kekuatan tariknya. Pada pengujian lengkung (bending) dipakai hubungan : = M.c/l Dimana : = tegangan lengkung M = momen lengkung C= jarak terhadap sumbu netral I= Momen inersia Melalui pengujian ini dapat diketahu besar regangan dan tegangan teka serta tegangan tarik pada material akibat dikenai beban lengkung.

V. Kekuatan Puntir Pengujian dilakukan dengan memuntir benda kerja,. Uji ini dilakukan untuk menentukan sifat modulus elastis geser, kekuartan luluh, puntir dan modulus pecah. Alat yang digunakan terdiri dari kepala puntir yang dilenkapi dengan cakram, kepala bobot pada uji puntir terjadi disolasi atom yaitu dislokasi ulir. VI. Kekuatan Patah Diuji dengan cara pemanasan material. Perpatahan adalah pemisahan atau pemecahan suatu benda padat menjadi dua bagian. Proses pepatahan terdiri dari dua tahap yaitu timbulnya retqak dan tahap penjalaran retak. Pada mekanika perpatahan suatu bennda yang diuji adalah nilai kritis dan yang menyebabkan perambatan retak hingga diperpatahan. VII. Modulus Elastisitas Diuji dengan cara pemberian beban. Gradiuen bagian awal kurva tegangan dan regangan adalah modulus elastisitas atau modulus young. Modulus elastisitas adalah ukuran kekuatan suatu bahan. Makin besar modulus, makin kecil regangan elastic yang dihasilkan akibat pemberian tegangan. Modulus elastisitas ditentukan oleh gaya antar atom, karena gaya-gaya ini tidak dapat diubah tanpa terjadi perubahan mendasar sifat bahannya, maka modulus elastis merupakan salah satu sifat-sifat mekaanik yang tidak mudah diubah.