EDISI ARHANUD

Tensile Test ( Ilmu Pengetahuan Bahan)

I  UJI TARIK (TENSILE TEST)

1.2         Uraian Materi

Salah satu sifat mekanik yang sangat penting dan dominan dalam suatu perancangan mesin, konstruksi dan proses manufaktur adalah kekuatan tarik (tensile strength). Kekuatan tarik adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban atau tegangan tanpa menyebabkan material tersebut menjadi patah. Kekuatan tarik suatu bahan didapat dari hasil uji tarik (tensile test) yang dilaksanakan berdasarkan standart pengujian yang telah baku seperti ASTM, JIS, DIN dan yang lainnya. Untuk melakukan pengujian tarik, dibuat spesimen dari material yang akan diuji terlebih dahulu sesuai standart yang digunakan.

Pada pengujian tarik, spesimen diberi beban yang semakin besar secara kontinu dengan arah tegak lurus penampang melintangnya, Sebagai akibat pembebanan  tersebut, spesimen mengalami perubahan panjang. Perubahan beban (P) dan perubahan panjang ( ) akan tercatat pada mesin uji tarik berupa grafik yang merupakan fungsi beban dan pertambahan atau lebih dikenal sebagai grafik P- .

Dari gambar 1.4 di atas tampak bahwa sampai titik p perpanjangan sebanding dengan pertambahan beban. Pada daerah inilah berlaku hukum Hooke, sedangkan titik p merupakan batas berlakunya hukum tersebut. Oleh karena itu titik p disebut juga batas proporsional. Sedikit di atas titik p terdapat titik e yang merupakan batas elastis dimana bila beban di hilangkan maka belum terjadi pertambahan panjang permanen dan spesimen kembali ke panjang semula. Daerah di bawah titik e disebut daerah elastis. Sedangkan di atasnya disebut daerah plastis.

Di atas titik e terdapat titik y yang merupakan titik yield (luluh) yakni dimana logam mengalami pertambahan panjang tanpa pertambahan beban yang berarti. Dengan kata lain titik yield merupakan keadaan dimana spesimen terdeformasi dengan beban minimum. Deformasi yang yang dimulai dari titik y ini bersifat permanen sehingga bila beban dihilangkan masih tersisa deformasi yang berupa pertambahan panjang yang disebut deformasi plastis. Pada kenyataannya karena perbedaan antara ke tiga titik p, e dan y sangat kecil maka untuk perhitungan teknik seringkali keberadaan ke tiga titik tersebut cukup diwakili dengan titik y saja. Dalam kurva titik y ditunjukkan pada bagian kurva yang mendatar atau beban relatif tetap. Penampakan titik y ini tidak sama untuk semua logam. Pada material yang ulet seperti besi murni dan baja karbon rendah, titik y tampak sangat jelas. Namun pada umumnya penampakan titik y tidak tampak jelas. Untuk kasus seperti ini cara menentukan titik y dengan menggunakan metode offset.

Metode offset dilakukan dengan cara menarik garis lurus yang sejajar dengan garis miring pada daerah proporsional dengan jarak 0,2% dari regangan maksimal. Titik y didapat pada perpotongan garis tersebut dengan kurva P- 

Kenaikan beban lebih lanjut akan menyebabkan deformasi yang akan semakin besar pada keseluruhan volume spesimen. Beban maksimum ditunjukkan dengan puncak kurva sampai pada beban maksimum ini. Deformasi yang terjadi masih homogen sepanjang spesimen. Pada material yang ulet (ductile), setelahnya beban maksimum akan terjadi pengecilan penampang setempat (necking) sebagaimana ditunjukkan pada gambar 1.6. Setelah necking, beban turun sampai akhirnya spesimen patah. Sedangkan pada material yang getas (brittle), spesimen akan patah sesaat setelah tercapai beban maksimum.

1.2.1   Grafik Tegangan-Regangan Teknik

Hasil pengujian yang berupa grafik atau kurva  tersebut sebenarnya belum menunjukkan kekuatan material, tetapi hanya menunjukkan kekuatan spesimen saja. Untuk mendapatkan kekuatan materialnya maka grafik  tersebut harus dikonversikan ke dalam tegangan-regangan teknik (grafik ). Grafik  dibuat dengan asumsi luas penampang spesimen konstan selama pengujian. Oleh karena itu penggunaan grafik ini terbatas pada konstruksi atau komponen mesin, yang mana deformasi permanen tidak diperbolehkan terjadi. 

Adapun langkah-langkah untuk mengkonversikan kurva menjadi  grafik  adalah sebagai berikut:

1)   Ubahlah kurva  menjadi grafik  dengan cara menambahkan sumbu tegak sebagai P dan sumbu mendatar sebagai .

2)   Tentukan skala beban (p) dan skala pertambahan panjang  pada grafik  . Untuk menentukan skala beban bagilah beban maksimal yang didapat dari mesin dengan tinggi kurva maksimal, atau bagilah beban yield (bila ada) dengan tinggi yield pada kurva. Sedangkan untuk menentukan skala pertambahan panjang, bagilah panjang setelah patah dengan panjang pertambahan panjang plastis pada kurva. Nilai pertambahan panjang plastis adalah pertambahan panjang total dikurangi pertambahan panjang elastis (pertambahan panjang sampai titik p atau titik y). Dari perhitungan tersebut akan didapatkan dataskala :

a)    Skala beban (P)        1 mm : ........... kN

Contoh : Skala beban 1 mm : 10 kN (baca : 1 mm panjang P pada kurva  senilai dengan beban 10 kN)

b)    Skala pertambahan panjang        1 mm : ........... mm

Contoh : Skala pertambahan panjang 1 mm : 0,567 mm (baca : 1 mm pertambahan panjang pada kurva  senilai pertambahan panjang0,567 mm)

c)    Ambillah 3 titik di daerah elastis, 3 titik di sekitar yield ( termasuk y), 3 titik di sekitar beban maksimal  (termasuk titik ultímate) dan satu titik patah (f). Tentukan besar beban dan pertambahan panjang ke sepuluh titik tersebut berdasarkan skala yang telah dibuat di atas. Untuk membuat tampilan yang baik, terutama pada daerah elastis,

d)   Konversikan kesepuluh beban (P) tersebut menjadi tegangan teknik  dengan menggunakan persamaan 1.1 dan konversikan pertambahan panjangnya menjadi regangan teknik  dengan memakai persamaan 1.2.

e)    Buatlah grafik dengan sumbu mendatar  dan sumbu tegak  berdasarkan ke sepuluh titik acuan tersebut. Grafik yang terjadi (gambar 1.7) akan mirip dengan kurva , karena pada dasarnya grafik  dengan kurva  identik, hanya besaran sumbu-sumbunya yang berbeda.

1.2.2   Grafik Tegangan-Regangan Sebenarnya

Grafik tegangan-regangan sebenarnya  dibuat dengan kondisi luas penampang yang terjadi selama pengujian. Penggunaan grafik ini khususnya pada manufaktur dimana deformasi plastis yang terjadi menjadi perhatian untuk proses pembentukkan. Perbedaan paling menyolok grafik ini dengan dengan grafik  terletak pada keadaan kurva setelah titik ultímate (tegangan ultimate). Pada grafik  setelah titik ultímate, kurva akan turun sampai patah di titik f (frakture), sedangkan pada grafik  kurva akan terus naik sampai patah di titik f. Kenaikkan tersebut disebabkan tegangan yang terjadi diperhitungkan untuk luas penampang sebenarnya sehingga meskipun beban turun namun karena tingkat pengecilan penampang yang terjadi lebih besar, maka tegangan yang terjadi juga lebih besar. Hubungan tegangan teknik dan tegangan sebenarnya serta regangan teknik (σ_t) dan tegangan sebenarnya (σ_s) dinyatakan pada persamaan 1.5 dan 1.6 :

1.2.3   Sifat Mekanik yang didapat dari uji tarik

1) Tegangan Tarik Yield

2) Tegangan Tarik Maksimum/ Ultimate

3)  Regangan Maksimum

4)   Modulus Elastisitas (E)

5)   Reduksi Penampang/Reduction of Area (R_A )

6)   Resilien (Resilience)

      

1.3         Alat

1)   1 set Mesin uji tarik.

2)   1 Kikir.

3)   1 Jangka sorong.

4)   1 Ragum.

5)   1 Penitik.

6)   1 Palu

7)   1 Timbangan digital

1.4         Bahan

1)   1 spesimen uji tarik plat.

2)   1 spesimen uji tarik round bar.

3)   1 spesimen uji tarik deformat.

4)   1 lembar Kertas milimeter.

1.6         Langkah Kerja

1.    Menyiapkan spesimen

Ø Ambil spesimen tensile test plat dan jepit pada ragum.

Ø Ambil kikir, dan kikir bekas machining pada spesimen yang memungkinkan menyebabkan salah ukur.

Ø Ulangi langkah di atas untuk spesimen tensile test berbentuk round bar dan deformat.

2.    Pembuatan gauge length

a)    Ambil penitik dan tandai spesimen tensile test plat dengan dua titikan sejuh 50 mm.

b)    Posisikan gauge lenght tepat di tengah-tengah spesimen.

c)    Ulangi langkah di atas untuk spesimen tensile test berbentuk round bar.

d)   Ulangi langkah di atas untuk spesimen tensile test berbentuk deformat.

e)    Untuk spesimen deformat, gauge lenght-nya sebesar 8 x d . Dengan cara mencari L terlebih dahulu lalu dibagi 2. Lalu tandai tengah tengahnya dan jika Lo nya sudah diketahui. Lo nya dibagi dua lalu buat gauge lenghtnya.

3.    Pengukuran dimensi

4.    Catat hasil pengukuran pada lembar pengamatan yang ada.

5.    Pengujian pada mesin uji tarik

Ø Nyalakan mesin

Ø Ambil kertas milimeter dan letakkan pada tempatnya.

Ø Ambil spesimen tensile test plat pada ragum penarik.

Ø Berikan beban secara proporsional

Ø Sambil memperhatikan beban pada display, amati grafik yang terjadi dan terekam pada kertas milimeter.

Ø Pada saat grafik di kertas milimeter menunjukkan yield, yang ditandai dengan mulai membeloknya grafik dari garis lurus, maka lihat nilai beban saat itu dan catat pada lembar pengamatan sebagai beban yield.

Ø Saat grafik pada kertas milimeter mencapai puncak dan diperkuat dengan nilai beban yang maksimal pada display beban, catat nilai beban tersebut pada lembar pengamatan sebagai beban maksimal atau ultímate.

Ø Amati terus grafik dan ketika mulai menunjukan tanda-tanda akan turun, amati terus beban pada display, kemudian catat beban yang tampak pada display pada saat spesimen patah.

Ø Ulangi langkah tersebut untuk spesimen round bar dan spesimen deformat.

6.    Pengukuran dimensi setelah patah.

a)    Ambil spesimen plat yang telah mengalami tensile test lalu satukan lagi tepat pada patahannya, kemudian ukur dengan jangka sorong.

b)   Ukur lebar dan tebal pada daerah necking. Catat hasilnya pada lembar pengamatan.

c)    Ukur gauge length setelah patah dan catat hasilnya pada lembar pengamatan.

d)   Ambil spesimen round bar yang telah menglami tensile test, satukan lagi tepat pada patahannya, kemudian ukur  dengan jangka sorong .

e)    Ukur diameter pada daerah necking dengan dua kali pengukuran pada lokasi yang berbeda, rata-rata hasilnya serta catat pada lembar pengamatan.

f)    Ukur gauge length setelah patah dan catat hasilnya pada lembar pengamatan.

g)   Ambil spesimen deformat yang telah menglami tensile test,satukan lagi tepat pada patahannya, kemudian ukur  dengan jangka sorong.

h)   Ukur diameter pada daerah necking dengan dua kali pengukuran pada lokasi yang berbeda, rata-rata hasilnya serta catat pada lembar pengamatan.

i)     Ukur gauge length setelah patah dan catat hasilnya pada lembar pengamatan

7.    Bersihkan ruangan, kembalikan peralatan pada tempatnya dan asistensikan hasil pengujian pada dosen pengampu.

Download Link : https://doc-14-bk-docs.googleusercontent.com/docs/securesc/o6ath0euodatjs9dgoo3aragfa5crcs3/1i7kceqf8alh86ciqt7n815flr16klv5/1419904800000/13141942481732821338/13141942481732821338/0BwhRtyPL7UJZWklkSzZOYm0tNTg?e=download