LAPORAN MATERIAL TEKNIK UJI TARIK

LAPORAN PRAKTIKUM

MATERIAL TEKNIK

 

UJI TARIK

Disusun oleh :

Nama praktikan_____________: AHMADI RAFE’I      (3331101530)

Jurusan___________________: TEKNIK MESIN

Kelompok_________________: 10

Praktukum________________: 1 JULI 2011

Tanggal pengumpulan laporan__: 20 JULI 2011

Asisten___________________: VENI VERLESTARI

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

LABORATORIUM MATERIAL TEKNIK

2011

__________________________________________________________________________________________

LEMBAR PENGESAHAN

Tangal masuk laporan	Tanggal Revisi	Tanda Tangan
1.
2.

Disetujui untuk laboratorium material teknik FT. Untirta

Cilegon, ……… Juli 2011

(Veni verlestari)

__________________________________________________________________________________________

 

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………………………………………………………………..  i

DAFTAR ISI…………………………………………………………………………………………………………………………………….   ii

DAFTAR TABEL………………………………………………………………………………………………………………………………  iv

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………………………………………………………………….  iv

DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………………………………………………………………………  iv

BAB I PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang……………………………………………………………………………………………………………………………..   1

1.2  Tujuan Percobaan………………………………………………………………………………………………………………………..   3

1.3  Batasan Masalah………………………………………………………………………………………………………………………….   3

1.4  Sistematka Penulisan……………………………………………………………………………………………………………………  3

BAB II TUJUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Pengujian Logam………………………………………………………………………………………………………………..  4

2.2 Kekuatan Tarik……………………………………………………………………………………………………………………………. 9

2.3 Kekuatan Luluh…………………………………………………………………………………………………………………………… 11

2.4 Pengukuran Ketelitian………………………………………………………………………………………………………………….. 12

2.5 Modulus Elastisitas………………………………………………………………………………………………………………………. 13

2.6 Kelentingan…………………………………………………………………………………………………………………………………. 14

2.7 Ketangguhan……………………………………………………………………………………………………………………………….. 15

BAB III METODE PERCOBAAN

3.1 Diagram Alir Percobaan………………………………………………………………………………………………………………..  16

3.2 Alat dan Bahan…………………………………………………………………………………………………………………………….  17

3.3 Prosedur Percobaan……………………………………………………………………………………………………………………..  17

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan………………………………………………………………………………………………………………….   18

4.2 Pembahasan………………………………………………………………………………………………………………………………..  19

4.2.1 Uji Tarik Kawat Logam……………………………………………………………………………………………………………..   19

4.2.1 Uji Tarik Pelat Logam………………………………………………………………………………………………………………    20

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

 5.1 kesimpulan…………………………………………………………………………………………………………………………………  22

5.2 Saran…………………………………………………………………………………………………………………………………………..  22

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

__________________________________________________________________________________________

DAFTAR TABEL

 

Tabel                                                                                                  Halaman

1. Harga modulus elastisitas pada berbagai suhu……………………………………………………………………….    14
2. Data hasil percobaan uji tarik………………………………………………………………………………………………..   18

 

DAFTAR GAMBAR

Gambar                                                                                              Halaman

1. Mesin uji tarik dilengkapi sepesimen ukuran standar…………………………………………………………….   4
2. Dimensi dan ukuran sepesimen untuk uji tarik………………………………………………………………………   6
3. Contoh kurva uji tarik………………………………………………………………………………………………………..   6
4. Diagram alir percobaan pengujian uji tarik……………………………………………………………………………   16
5. Grafiik hasil uji tarik pada bahan kawat………………………………………………………………………………..  19
6. Prinsip dasar uji tarik………………………………………………………………………………………………………….. 19
7. Grafiik hasil uji tarik pada bahan pelat………………………………………………………………………………….  20
8. Kurva hasil uji tarik……………………………………………………………………………………………………………   27
9. Kurva uji tarik untuk material ulet………………………………………………………………………………………..  30
10. Kurva uij tarik untuk material getas………………………………………………………………………………………  31
11. Dimensi dan ukuran spesimen uji tarik………………………………………………………………………………….  32
12. Mesin uji tarik……………………………………………………………………………………………………………………  34
13. Alat-alat ukur…………………………………………………………………………………………………………………….  34
14. Benda uji…………………………………………………………………………………………………………………………..  35

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran                                                                                           Haaman

1. Perhitungan………………………………………………………………………………………………………………………   25
2. Jawaban pertanyaan……………………………………………………………………………………………………………  27
3. Gambar alat dan bahan……………………………………………………………………………………………………….  34
4. Blangko percobaan……………………………………………………………………………………………………………..  36

 

__________________________________________________________________________________________

BAB I

PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Suatu logam mempunyai sifat-sifat tertentu yang dibedakan atas sifat fisik, mekanik, thermal, dan korosif. Salah satu yang penting dari sifat tersebut adalah sifat mekanik. Sifat mekanik terdiri dari keuletan, kekerasan, kekuatan, dan ketangguhan. Sifat mekanik merupakan salah satu acuan untuk melakukan proses selanjutnya terhadap suatu material, contohnya untuk dibentuk dan dilakukan proses permesinan. Untuk mengetahui sifat mekanik pada suatu logam harus dilakukan pengujian terhadap logam tersebut. Salah satu pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik.

Dalam pembuatan suatu konstruksi diperlukan material dengan spesifikasi dan sifat-sifat yang khusus pada setiap bagiannya. Sebagai contoh dalam pembuatan konstruksi sebuah jembatan. Diperlukan material yang kuat untuk menerima beban diatasnya. Material juga harus elastis agar pada saat terjadi pembebanan standar atau berlebih tidak patah. Salah satu contoh material yang sekarang banyak digunakan pada konstruksi bangunan atau umum adalah logam.

Meskipun dalam proses pembuatannya telah diprediksikan sifat mekanik dari logam tersebut, kita perlu benar-benar mengetahui nilai mutlak dan akurat dari sifat mekanik logam tersebut. Oleh karena itu, sekarang ini banyak dilakukan pengujian-pengujian terhadap sampel dari material.

Pengujian ini dimaksudkan agar kita dapat mengetahui besar sifat mekanik dari material, sehingga dapat dlihat kelebihan dan kekurangannya. Material yang mempunyai sifat mekanik lebih baik dapat memperbaiki sifat mekanik dari material dengan sifat yang kurang baik dengan cara alloying. Hal ini dilakukan sesuai kebutuhan konstruksi dan pesanan.
Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahsilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat.Salah satu cara untuk mengetahui besaran sifat mekanik dari logam adalah dengan uji tarik. Sifat mekanik yang dapat diketahui adalah kekuatan dan elastisitas dari logam tersebut. Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Nilai kekuatan dan elastisitas dari material uji dapat dilihat dari kurva uji tarik.

Pengujian tarik ini dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis suatu material, khususnya logam diantara sifat-sifat mekanis yang dapat diketahui dari hasil pengujian tarik adalah sebagai berikut:

1. Kekuatan tarik
2. Kuat luluh dari material
3. Keuletan dari material
4. Modulus elastic dari material
5. Kelentingan dari suatu material
6. Ketangguhan.

Pengujian tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara perlahan. Pengujian tarik ini merupakan salah satu pengujian yang penting untuk dilakukan, karena dengan pengujian ini dapat memberikan berbagai informasi mengenai sifat-sifat logam.

Dalam bidang industri diperlukan pengujian tarik ini untuk mempertimbangkan faktor metalurgi dan faktor mekanis yang tercakup dalam proses perlakuan terhadap logam jadi, untuk memenuhi proses selanjutnya.

Oleh karena pentingnya pengujian tarik ini, kita sebagai mahasiswa metalurgi hendaknya mengetahui mengenai pengujian ini. Dengan adanya kurva tegangan regangan kita dapat mengetahui kekuatan tarik, kekuatan luluh, keuletan, modulus elastisitas, ketangguhan, dan lain-lain. Pada pegujian tarik ini kita juga harus mengetahui dampak  pengujian terhadap sifat mekanis dan fisik suatu logam. Dengan mengetahui parameter-parameter tersebut maka kita dapat data dasar mengenai kekuatan suatu bahan atau logam.

1.2              Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui kekuatan bahan logam melalui pemahaman dan pendalaman kurva hasil uji tarik.

1.3              Batasan Masalah

Batasan masalah dalam percobaan ini yaitu melakukan pengujian pada sampel yang berbentuk pelat dan kawat sampai sampel tersebut putus. Dari hasil pengujian yang diperoleh, mencari berapa besar yield strength, tensile strength dan persentase elongasinya.

1.4              Sistematika Penulisan

Penulisan laporan ini dibagi menjadi lima bab. Bab I menjelaskan mengenai latar belakang, tujuan percobaan, batasan masalah, sistematika penulisan. Bab II menjelaskan mengenai tinjauan pustaka yang berisi mengenai teori singkat dari percobaan yang dilakukan, Bab III menjelaskan mengenai metode penelitian, Bab IV menjelaskan mengenai data percobaan, Bab V menjelaskan mengenai pembahasan dan Bab VI menjelaskan mengenai kesimpulan dari percobaan. Selain itu juga di akhir laporan terdapat lampiran yang memuat contoh perhitungan, jawaban pertanyaan dan tugas serta terdapat juga blangko percobaan.

__________________________________________________________________________________________

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Dasar Pengujian Logam

Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu [Askeland, 1985]. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahsilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat.

Gambar 1. Mesin uji tarik dilengkapi spesimen ukuran standar.

Seperti pada gambar 1 benda yang di uji tarik diberi pembebanan pada kedua arah sumbunya. Pemberian beban pada kedua arah sumbunya diberi beban yang sama besarnya.

Pengujian tarik adalah dasar dari pengujian mekanik yang dipergunakan pada material. Dimana spesimen uji yang telah distandarisasi, dilakukan pembebanan uniaxial sehingga spesimen uji mengalami peregangan dan bertambah panjang hingga akhirnya patah. Pengujian tarik relatif sederhana, murah dan sangat terstandarisasi dibanding pengujian lain. Hal-hal yang perlu diperhatikan agar penguijian menghasilkan nilai yang valid adalah; bentuk dan dimensi spesimen uji, pemilihan grips dan lain-lain.

1. Bentuk dan Dimensi Spesimen uji

Spesimen uji harus memenuhi standar dan spesifikasi dari ASTM E8 atau D638. Bentuk dari spesimen penting karena kita harus menghindari terjadinya patah atau retak pada daerah grip atau yang lainnya. Jadi standarisasi dari bentuk spesimen uji dimaksudkan agar retak dan patahan terjadi di daerah gage length.

1. b.      Grip and Face Selection

Face dan grip adalah faktor penting. Dengan pemilihan setting yang tidak tepat, spesimen uji akan terjadi slip atau bahkan pecah dalam daerah grip (jaw break). Ini akan menghasilkan hasil yang tidak valid. Face harus selalu tertutupi di seluruh permukaan yang kontak dengan grip. Agar spesimen uji tidak bergesekan langsung dengan face.

Beban yang diberikan pada bahan yang di uji ditransmisikan pada pegangan bahan yang di uji. Dimensi dan ukuran pada benda uji disesuaikan dengan estándar baku pengujian.

Gambar 2. Dimensi dan ukuran spesimen untuk uji tarik

 Kurva tegangan-regangan teknik dibuat dari hasil pengujian yang didapatkan.

Gambar  3.  Contoh kurva uji tarik

Tegangan yang digunakan pada kurva adalah tegangan membujur rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan teknik tersebut diperoleh dengan cara membagi beban yang diberikan dibagi dengan luas awal penampang benda uji. Dituliskan seperti dalam persamaan 2.1 berikut:

s= P/A0

Keterangan ;     s   : besarnya tegangan (kg/mm²)

P   : beban yang diberikan (kg)

A₀ : Luas penampang awal benda uji (mm²)

Regangan yang digunakan untuk kurva tegangan-regangan teknik adalah regangan linier rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan yang dihasilkan setelah pengujian dilakukan dengan panjang awal. Dituliskan seperti dalam persamaan 2.2 berikut.

Keterangan ;  e   : Besar regangan

L   : Panjang benda uji setelah pengujian (mm)

Lo : Panjang awal benda uji (mm)

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakuan panas, deformasi plastik, laju regangan, temperatur dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva tegangan-regangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen perpanjangan dan pengurangan luas. Dan parameter pertama adalah parameter kekuatan, sedangkan dua yang terakhir menyatakan keuletan bahan.

Bentuk kurva tegangan-regangan pada daerah elastis tegangan berbanding lurus terhadap regangan. Deformasi tidak berubah pada pembebanan, daerah remangan yang tidak menimbulkan deformasi apabila beban dihilangkan disebut daerah elastis. Apabila beban melampaui nilai yang berkaitan dengan kekuatan luluh, benda mengalami deformasi plastis bruto. Deformasi pada daerah ini bersifat permanen, meskipun bebannya dihilangkan. Tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan deformasi plastis akan bertambah besar dengan bertambahnya regangan plastik.

Pada tegangan dan regangan yang dihasilkan, dapat diketahui nilai modulus elastisitas. Persamaannya dituliskan dalam persamaan

Keterangan ;    E  : Besar modulus elastisitas (kg/mm²),

e : regangan

σ  : Tegangan (kg/mm²)

Pada mulanya pengerasan regang lebih besar dari yang dibutuhkan untuk mengimbangi penurunan luas penampang lintang benda uji dan tegangan teknik (sebanding dengan beban F) yang bertambah terus, dengan bertambahnya regangan. Akhirnya dicapai suatu titik di mana pengurangan luas penampang lintang lebih besar dibandingkan pertambahan deformasi beban yang diakibatkan oleh pengerasan regang. Keadaan ini untuk pertama kalinya dicapai pada suatu titik dalam benda uji yang sedikit lebih lemah dibandingkan dengan keadaan tanpa beban. Seluruh deformasi plastis berikutnya terpusat pada daerah tersebut dan benda uji mulai mengalami penyempitan secara lokal. Karena penurunan luas penampang lintang lebih cepat daripada pertambahan deformasi akibat pengerasan regang, beban sebenarnya yang diperlukan untuk mengubah bentuk benda uji akan berkurang dan demikian juga tegangan teknik pada persamaan (1) akan berkurang hingga terjadi patah.

Dari kurva uji tarik yang diperoleh dari hasil pengujian akan didapatkan beberapa sifat mekanik yang dimiliki oleh benda uji, sifat-sifat tersebut antara lain [Dieter, 1993]:

1. Kekuatan tarik
2. Kuat luluh dari material
3. Keuletan dari material
4. Modulus elastic dari material
5. Kelentingan dari suatu material
6. Ketangguhan.

2.2  Kekuatan Tarik

Kekuatan yang biasanya ditentukan dari suatu hasil pengujian tarik adalah kuat luluh (Yield Strength) dan kuat tarik (Ultimate Tensile Strength). Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (Ultimate Tensile Strength / UTS), adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda uji.

di mana, S_u        = Kuat tarik

                   P_maks  = Beban maksimum

A₀       = Luas penampang awal

Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum dimana logam dapat menahan sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas.

Tegangan tarik adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai hasil suatu uji tarik, tetapi pada kenyataannya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan bahan. Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum, di mana logam dapat menahan beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Akan ditunjukkan bahwa nilai tersebut kaitannya dengan kekuatan logam kecil sekali kegunaannya untuk tegangan yang lebih kompleks, yakni yang biasanya ditemui. Untuk berapa lama, telah menjadi kebiasaan mendasarkan kekuatan struktur pada kekuatan tarik, dikurangi dengan faktor keamanan yang sesuai.

Kecenderungan yang banyak ditemui adalah menggunakan pendekatan yang lebih rasional yakni mendasarkan rancangan statis logam yang liat pada kekuatan luluhnya. Akan tetapi, karena jauh lebih praktis menggunakan kekuatan tarik untuk menentukan kekuatan bahan, maka metode ini lebih banyak dikenal, dan merupakan metode identifikasi bahan yang sangat berguna, mirip dengan kegunaan komposisi kimia untuk mengenali logam atau bahan. Selanjutnya, karena kekuatan tarik mudah ditentukan dan merupakan sifat yang mudah dihasilkan kembali (reproducible). Kekuatan tersebut berguna untuk keperluan spesifikasi dan kontrol kualitas bahan. Korelasi empiris yang diperluas antara kekuatan tarik dan sifat-sifat bahan misalnya kekerasan dan kekuatan lelah, sering dipergunakan. Untuk bahan-bahan yang getas, kekuatan tarik merupakan kriteria yang tepat untuk keperluan perancangan.

Tegangan di mana deformasi plastik atau batas luluh mulai teramati tergantung pada kepekaan pengukuran regangan. Sebagian besar bahan mengalami perubahan sifat dari elastik menjadi plastik yang berlangsung sedikit demi sedikit, dan titik di mana deformasi plastik mulai terjadi dan sukar ditentukan secara teliti. Telah digunakan berbagai kriteria permulaan batas luluh yang tergantung pada ketelitian pengukuran regangan dan data-data yang akan digunakan.

1. Batas elastik sejati berdasarkan pada pengukuran regangan mikro pada skala regangan 2 X 10^-6 inci/inci. Batas elastik nilainya sangat rendah dan dikaitkan dengan gerakan beberapa ratus dislokasi.
2. Batas proporsional adalah tegangan tertinggi untuk daerah hubungan proporsional antara tegangan-regangan. Harga ini diperoleh dengan cara mengamati penyimpangan dari bagian garis lurus kurva tegangan-regangan.
3. Batas elastik adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh bahan tanpa terjadi regangan sisa permanen yang terukur pada saat beban telah ditiadakan. Dengan bertambahnya ketelitian pengukuran regangan, nilai batas elastiknya menurun hingga suatu batas yang sama dengan batas elastik sejati yang diperoleh dengan cara pengukuran regangan mikro. Dengan ketelitian regangan yang sering digunakan pada kuliah rekayasa (10^-4 inci/inci), batas elastik lebih besar daripada batas proporsional. Penentuan batas elastik memerlukan prosedur pengujian yang diberi beban-tak diberi beban (loading-unloading) yang membosankan.

2.3         Kekuatan luluh (yield strength)

Salah satu kekuatan yang biasanya diketahui dari suatu hasil pengujian tarik adalah kuat luluh (Yield Strength). Kekuatan luluh ( yield strength) merupakan titik yang menunjukan perubahan dari deformasi elastis ke deformasi plastis [Dieter, 1993]. Besar tegangan luluh dituliskan seperti pada persamaan 2.4, sebagai berikut.

Keterangan ;   Ys  : Besarnya tegangan luluh (kg/mm²)

Py  : Besarnya beban di titik yield (kg)

Ao : Luas penampang awal benda uji (mm²)

Tegangan di mana deformasi plastis atau batas luluh mulai teramati tergantung pada kepekaan pengukuran regangan. Sebagian besar bahan mengalami perubahan sifat dari elastik menjadi plastis yang berlangsung sedikit demi sedikit, dan titik di mana deformasi plastis mulai terjadi dan sukar ditentukan secara teliti.

Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan. Definisi yang sering digunakan untuk sifat ini adalah kekuatan luluh ditentukan oleh tegangan yang berkaitan dengan perpotongan antara kurva tegangan-regangan dengan garis yang sejajar dengan elastis ofset kurva oleh regangan tertentu. Di Amerika Serikat offset biasanya ditentukan sebagai regangan 0,2 atau 0,1 persen (e = 0,002 atau 0,001)

Cara yang baik untuk mengamati kekuatan luluh offset adalah setelah benda uji diberi pembebanan hingga 0,2% kekuatan luluh offset dan kemudian pada saat beban ditiadakan maka benda ujinya akan bertambah panjang 0,1 sampai dengan 0,2%, lebih panjang daripada saat dalam keadaan diam. Tegangan offset di Britania Raya sering dinyatakan sebagai tegangan uji (proff stress), di mana harga ofsetnya 0,1% atau 0,5%. Kekuatan luluh yang diperoleh dengan metode ofset biasanya dipergunakan untuk perancangan dan keperluan spesifikasi, karena metode tersebut terhindar dari kesukaran dalam pengukuran batas elastik atau batas proporsional.

2.4     Pengukuran Keliatan (keuletan)

Keuleten adalah kemampuan suatu bahan sewaktu menahan beban pada saat diberikan penetrasi dan akan kembali ke baentuk semula.Secara umum pengukuran keuletan dilakukan untuk memenuhi kepentingan tiga buah hal [Dieter, 1993]:

1. Untuk menunjukan elongasi di mana suatu logam dapat berdeformasi tanpa terjadi patah dalam suatu proses suatu pembentukan logam, misalnya pengerolan dan ekstrusi.
2. Untuk memberi petunjuk secara umum kepada perancang mengenai kemampuan logam untuk mengalir secara pelastis sebelum patah.
3. Sebagai petunjuk adanya perubahan permukaan kemurnian atau kondisi pengolahan

2.5     Modulus Elastisitas

Modulus Elastisitas adalah ukuran kekuatan suatu bahan akan keelastisitasannya. Makin besar modulus, makin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan.Modulus elastisitas ditentukan oleh gaya ikat antar atom, karena gaya-gaya ini tidak dapat dirubah tanpa terjadi perubahan mendasar pada sifat bahannya. Maka modulus elastisitas salah satu sifat-sifat mekanik yang tidak dapat diubah. Sifat ini hanya sedikit berubah oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas, atau pengerjaan dingin.

Secara matematis persamaan modulus elastic dapat ditulis sebagai berikut.

Dimana, s = tegangan

ε = regangan

Tabel 1 Harga modulus elastisitas pada berbagai suhu [Askeland, 1985]

2.6         Kelentingan (resilience)

Kelentingan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi pada waktu berdeformasi secara elastis dan kembali kebentuk awal apabila bebannya dihilangkan [Dieter, 1993]. Kelentingan biasanya dinyatakan sebagai modulus kelentingan, yakni energi regangan tiap satuan volume yang dibutuhkan untuk menekan bahan dari tegangan nol hingga tegangan luluh σ_o. Energi regangan tiap satuan volume untuk beban tarik satu sumbu adalah :

Uo = ½ σ_xе_x        

Dari definisi diatas, modulus kelentingan adalah :

Persamaan ini menunjukan bahwa bahan ideal untuk menahan beban energi pada pemakaian di mana bahan tidak mengalami deformasi permanen, misal pegas mekanik, adalah data bahan yang memiliki tegangan luluh tinggi dan modulus elastisitas rendah.

2.7         Ketangguhan (Toughness)

Ketangguhan (Toughness) adalah kemampuan menyerap energi pada daerah plastik. Pada umumnya ketangguhan menggunakan konsep yang sukar dibuktikan atau didefinisikan. Salah satu menyatakan ketangguhan adalah meninjau luas keseluruhan daerah di bawah kurva tegangan-regangan. Luas ini menunjukan jumlah energi tiap satuan volume yang dapat dikenakan kepada bahan tanpa mengakibatkan pecah. Ketangguhan (S₀) adalh perbandingan antara kekuatan dan kueletan. Persamaan sebagai berikut.

U_T ≈ s_u e_f

atau

Untuk material yang getas

Keterangan;    U_T  : Jumlah unit volume

Tegangan patah sejati adalah beban pada waktu patah, dibagi luas penampang lintang. Tegangan ini harus dikoreksi untuk keadaan tegangan tiga sumbu yang terjadi pada benda uji tarik saat terjadi patah. Karena data yang diperlukan untuk koreksi seringkali tidak diperoleh, maka tegangan patah sejati sering tidak tepat nilai.

__________________________________________________________________________________________

BAB III

METODE PERCOBAAN

 

3.1         Diagram Alir Percobaan

 

Gambar 4. Diagram alir proses percobaan pengujian uji tarik

3.2         Alat dan Bahan

3.2.1   Alat-Alat yang Digunakan

1. Masin uji tarik
2. Jangka sorong
3. Meteran

3.2.2   Bahan-Bahan yang Digunakan

1. Sampel berbentuk plat
2. Sampel berbentuk kawat

 

3.3         Prosedur Percobaan

1. Mengukur benda uji dengan ukuran standar
2. Mengkur panjang awal (Lo) atau gage length dan luas penampang irisan benda uji.
3. Mengukur benda uji pada pegangan (grip) atas dan pegangan bawah pada mesin uji tarik.
4. Nyalakan mesin uji tarik dan lakukan pembebanan tarik sampai benda uji putus.
5. Mencatat beban luluh dan beban putus yang terdapat pada skala.
6. Melepaskan benda uji pada pegangan atas dan bawah, kemudian satukan keduanya seperti semula.
7. Mengukur panjang regangan yang terjadi.

 

__________________________________________________________________________________________

BAB IV

DATA HASIL PERCOBAAN

 

4.1     Data Hasil Percobaan

Dari hasil percobaan pengujian tarik yang telah dilakukan, didapatkan data-data berikut,dengan spesimen uji adalah wire dan strip.

Tabel 2. Data hasil percobaan uji tarik

Benda Uji Standar	T	S	So	Lo	Fy	Fm	YS	TS	%EL
WIRE	2.2	200	250	3.79	1382	1384.5	364.64	365.303	23.28%
		Δℓ= 46.5676							25%
PLATE	0.36	50	82	9	2735.5	2735.8	303.94	303.92	51.083%
		Δℓ= 25.5419							64%

 

Keterangan :

T : Tebal Sampel Uji                      YS    : Yield strength

W : Lebar Sampel Uji                     TS    : Tensile strength

So : Luas Sampel Uji                     % EL : % elongation

Lo : Gage Lenght                            LI     : Perpanjangan

4.2       Pembahasan

Pada percobaan uji tarik ini, menggunakan bahan alumunium berbentuk pelat dan kawat. Proses pengujiannya adalah dengan cara memasangkan specimen pada alat uji tarik. Dengan gaya yang sudah ditentukan pengujian dilakukan sampai terjadi fracture dan dapat diketahui UTS dan tegangan luluhnya.

4.2.1 Uji tarik kawat logam

Berdasarkan hasil pengujian tarik pada bahan kawat yang dilakukan, didapatkan grafik sebagai berikut:

Gambar 5 Grafik hasil uji tarik pada bahan kawat

Dari gambar 5 dapat dilhat perubahan grafik dari deformasi elastis menjadi deformasi plastis, perubahan tersebut terjadi pada saat nilai mencapai 364,64 N/mm dan fenomena fracture terjadi pada saat regangan bertambah 200 mm.Ultimate Tensile Strengh yang dicapai oleh kawat dicapai pada saat nilai mencapai 365,303 N/mm dan tensile strength didapat sebesar 365,303N/mm dimana tensile strength ini adalah nilai akhir sebelum terjadinya patahan.Pertambahan panjang ini terjadi akibat gaya yang diberikan hingga mencapai putus dan terbukti makin besar tegangan maka makin panjang regangan yang didapat.

4.2.2 Uji tarik pelat logam

Percobaan dengan menggunakan specimen uji berbeda dengan mengguanakan pelat terlihat sedikit perbedaan baik dari nilai maupun nilai pertambahan panjang karena specimen ketika mengalami patah ujung dari permukaan patahan menjadi tidak lurus melainkan patahannya miring. Perbandingan dapat dilihat pada gambar 7.

Gambar 7 Grafik hasil uji tarik pada bahan pelat

Dari gambar 7, titik yang menunjukan perubahan dari deformasi elastis ke deformasi plastis berada pada nilai 303.94 N/mm dapat diketahui bahwa nilai yang berada pada tittik tersebut menunjukkan kekuatan luluh (yield strength),  . Sedangkan nilai kekuatan tarik (tensile strength), yaitu merupakan titik akhir pengujian tarik yang ditandai dengan perpatahan berada pada nilai 2620 N/mm.

Pengujian yang sudah dilakukan mendapat perbedaan data yang dapat dibandingkan dari kedua jenis specimen yaitu specimen uji berbentuk kawat dan specimen uji berjenis pelat atau strip. Pada pengujian antara dua specimen ini terlihat bahwa kekuatan tarik makasimum kawat lebih besar dibandingkan kekuatan tarik maksimum pada pelat, tetapi kekuatan luluh pada kawat lebih rendah dibandingkan kekuatan luluh pada pelat.Faktor penyebab ini adalah perbedaan dimensi terutama dimensi standar yang digunakan berbeda-beda.

Pada perlakuan awal dari kedua specimen pun berbeda.Pada kawat merupakan hasil dari proses ektrusi (penarikan), yang menyebabkan sifat dari specimen uji menjadi lebih keras. Pada bahan pelat merupakan hasil dari proses pengerolan, yang mempunyai sifat lebih ulet dari kawat.

Dari kurva hasil uji tarik dapat diperoleh keterangan bahwa bahan yang berbentuk pelat lebih ulet dari pada bahan yang berbentuk kawat. Sebaliknya, bahan yang berbentuk kawat lebih keras dari pada bahan yang berbentuk pelat

__________________________________________________________________________________________

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil percobaan pengujian tarik yang telah dilakukan, maka didapatkan beberapa kesimpulan, antara lain :

1. Pada uji coba ini kita menguji ketahanan bahan materialnya sejauh mana pertambahan panjangnya dan bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tarikan, berdasarkan hasil percobaan dan dari grafik kurva uji tarik, plat mengalami perpanjangan lebih kecil dari kawat dikarnakan luas penampang kawat lebih kecil dibanding plat
2. Jenis material yang berbeda, dengan perlakuan yang didapatkannya berbeda dan komposisinya yang berbeda akan menyebabkan nilai kekuatannya berbeda pula dan kurva hasil uji tariknya juga berbeda.
3. Faktor penyebab terjadinya nilai diantara dua specimen uji tersebut adalah dimensi yang berbeda dan perlakuan yang berbeda pula

5.2 Saran

Setelah melakukan praktikum di hari yang lalu penulis menyarankan agar alat yang di gunakan (mesin uji tarik) untuk uji tarik harus di lengkapi dengan monitor yang mana langsung menampilkan kurva hasil uji tarik. Sehingga kesalahan praktikan dalam membuat kurva uji tarik dapad di minimalisir.

 

__________________________________________________________________________________________

DAFTAR PUSTAKA

Askeland., D. R., 1985, “The Science and Engineering of Material”, Alternate Edition, PWS Engineering, Boston, USA

Dieter, E. George, 1993, “Metalurgi Mekanik”, Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama.

http://www.calce.umd.edu/general/facilities/hardness_ed_.htm

http://www.geology.csupomona.edu/alert/mineral/hardness.htm

http://www.gordonengland.co.uk/hardness.htm

Tim Laboratorium metalurgi, 2009, “Panduan Praktikum Laboratorium Metalurgi II”, Cilegon: FT. Untirta.

__________________________________________________________________________________________

LAMPIRAN

Lampiran I. Perhitungan

Tabel 2. Data hasil percobaan uji tarik

Benda Uji Standar	T	S	So	Lo	Fy	Fm	YS	TS	%EL
WIRE	2.2	200	250	3.79	1382	1384.5	364.64	365.303	23.28%
		Δℓ= 46.5676							25%
PLATE	0.36	50	82	9	2735.5	2735.8	303.94	303.92	51.083%
		Δℓ= 25.5419							64%

 

Keterangan :

T : Tebal Sampel Uji                      YS    : Yield strength

W : Lebar Sampel Uji                     TS    : Tensile strength

So : Luas Sampel Uji                     % EL : % elongation

Lo : Gage Length                            LI     : Perpanjangan

1. Logam Kawat

Gage Length: Lo = π (d/4)²= 3,79  mm²

Yield Strength: YS = Fy/So = 1382/3,79 = 364,64N/mm²

Tensile Strength: TS = Fm/So = 1384,5/3,79 = 365,303  N/mm²

Elongation: % EL = {(L₁ – L₀) : L₀} x 100 % = 23,28%

1. Logam pelat

Gage Length: Lo = 9 mm²

Yield Strength: YS = Fy/Lo = 2735.5/9 = 303,94 N/mm²

Tensile Strength: TS = Fm/Lo = 2735.8/9=303.92 N/mm²

Elongation: % EL = {(L₁ – L₀) : L₀} x 100 % = 51.083%

Lampiran II. Jawaban pertanyaan

1. Buat grafik hasil uji tarik, hubungan antara kekuatan (σ) dengan regangan (ε) dari data hasil pengujian tarik untuk specimen berdiamerer 1,5 inch berikut :

Tabel II.1 Data Hasil Pengujian Tarik

Load (lb)	Gage Length (In/in)
0	2.000
1000	2.001
3000	2.003
5000	2.005
7000	2.007
7500	2.030
7900	2.080
8000	2.120
8000 (Max)	2.106
7600 (fract)	2.205

Jawab :

Gambar 8 Kurva Hasil Uji Tarik

2. Tentukan kuat luluh dan kuat tarik dari grafik soal no.1 !

Jawab :

• Kuat luluh

Didapatkan dengan cara metode offset, yaitu pada tegangan sekitar 37500 psi dan pada regangan sekitar 1,5 x 10^-5.

• Kuat tarik (tensile strength)

3. Berdasarkan hal diatas berapakah beban yang diperlukan untuk menghasilkan tegangan 25000 psi pada spesimen berdiameter 1 in dan 2 in ?

Jawab :

• Untuk yang berdiameter 1 in

• Untuk yang berdiameter 2 in

4. Jelaskan manfaat hasil pengujian tarik dalam kehidupan sehari-sehari !

Jawab :

Dari hasil pengujian tarik yang telah dilakukan dapat digunakan sebagai acuan untuk mendesain suatu produk. Dalam hasil pengujian tarik diperoleh nilai kekuatan suatu bahan, yang dimana terdapat nilai kekuatan luluh dan kekuatan tarik maksimumnya. Nilai dari kuat luluh dan kuat tarik tersebut dapat digunakan sebagai gambaran akan kekuatan logam tersebut.

5. Gambarkan dan jelaskan bentuk kurva uji tarik dari material lunak dan material getas. Dan sebutkan contoh jenis materialnya! Apa perbedaan dari kedua bentuk kurva tersebut ?

Jawab:

Gambar  9  Kurva uji tarik untuk material ulet

Gambar  10  Kurva uji tarik untuk material getas

Pada daerah getas memiliki daerah elastis dan plastis yang kecil karena untuk material getas memiliki kemampuan untuk berdeformasinya kecil, baik deformasi elastis maupun plastis. contohnya pada baja AISI 4130. Dan untuk yang ulet memiliki daerah elastis dan plastis yang besar karena kemampuan untuk berdeformasinya tinggi, baik deformasi elastis maupun plastis. Contohnya pada baja HSS.

6. Apa yang dimaksud dengan metode offset dalam kurva uji tarik? Dan dalam keadaan yang bagaimana metode ini digunakan?

Jawab :

Metode offset merupakan metode untuk menentukan daerah kekuatan luluh suatu bahan dari hasil pengujian tarik. Metode ini dilakukan dengan cara menarik garis sejajar dengan daerah elastis pada kurva hasil uji tarik, dimana garik tersebut merupakan 2 % daerah elastisnya. Metoda offset digunakan bila dalam grafik hasil uji tarik tidak dicantumkan daerah luluhnya

7. Gambarkan secara lengkap ukuran spesimen uji yarik sesuai dengan standar API !

Jawab :

Gambar  11 Dimensi dan ukuran spesimen uji tarik

berdasarkan API

8.Selain kekuatan, jelaskan sifat mekanik lain yang bisa ditentukan dengan uji tarik

Jawab :

• Keuletan

Keuletan bisa terbaca dari besarnya daerah elastis dan plastas, serta dari patahan yang terjadi pada material. Dan dari persentase elongasinya.

• Ketangguhan

Ketangguhan dapat teramati dari kemampuan bahan untuk menahan beban sampai patah. Dalam kurva bisa dilihat dari besar daerah elastis dan plastisnya.

 

Lampiran III. Gambar alat dan bahan

 

Gambar  12  Mesin uji tarik

Gambar 13 Alat-alat ukur

Gambar 14  Bahan uji