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 (σt) dan tegangan sebenarnya (σs) 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 (RA )
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.
lanjutkan!
BalasHapus