Prosiding PPI Standardisasi 2011 – Jakarta, 16 November 2011
PERANCANGAN PERANCANGAN DAN PEM PEMBUATA BUATAN N ALAT AL AT UJI CREEP (MULUR) CREEP (MULUR) LOGAM Oleh 1
Djuhana , Hery Adrial 2, Dodi Rusjadi TE1
Ab st rak Alat uji Creep (mulur) adalah salah satu alat uji yang dapat digunakan untuk mengukur sifat mekanik. Creep adalah deformasi plastis yang terjadi pada material karena diberi beban dan temperatur konstan. Mesin uji creep telah dirancang dan dibuat untuk mengetahui kekuatan bagian komponen diperlukan perhitungan kekuatan material yang ada. Komponen yang dihitung kekuatannya adalah batang penyangga utama, batang penyangga beban, batang penarik spesimen dan pin. Hasil perhitungan diperoleh batang penyangga adalah material baja 37 bentuk pipa dengan ukuran diameter luar 75 mm diameter dalam 55 mm. Batang penyangga beban bentuk segi empat baja 37 dengan dimensi 40 mm x 60 mm. Batang penarik digunakan baja 37 bentuk pipa dengan diameter luar 38 mm dan diameter dalam 27 mm. Pin menggunakan bahan baja tahan karat ukuran 6 mm. kata kunci: kunci : creep, Aluminium, kekuatan, baja Ab st rac t Creep test equipment (elongation) is one of the test equipment that can be used to measure mechanical properties. properties. Creep is plastic deformation that occurs in the material because they were given a constant load and temperature. Creep testing machine has been designed and fabricated to determine the strength of the component parts necessary calculation power of existing material. Components of the calculated strengthis the main support rod,the load buffer rod, pull rod specimens and pin. The calculation result result obtained the support rod 37 is tubular steel material material with with a diameter of 75 mm outer diameter of 55 mm. Buffer rod load 37 steel rectangles with dimensions 40 mm x 60 mm. Steel rod puller 37 is used form of pipes with outer diameter of 38 mm and a diameter of 27 mm. Pin using a stainless steel material size 6 mm. keywords : creep,Aluminum, creep,Aluminum, strength,steel
1
Puslit KIM - LIPI PTRKN - BATAN
2
155
Prosiding PPI Standardisasi 2011 – Jakarta, 16 November 2011
I
PENDAHULUAN
Pada umumnya pengujian bahan banyak dilakukan baik di indutsri maupun di laboratorium. Bahan yang diuji seperti, aluminium, tembaga dan lain sebagainya. Dalam pengujian diperlukan mesin uji yang sesuai yang diharapkan sehingga hasil pengujiannya lebih teliti. Mesin uji mulur telah dirancang dan dibuat. Sebelum mesin dibuat terlebih dulu dilakukan perhitungan kekuatan terhadap komponen yang dianggap mempengaruhi terhadap hasil pengujian. Perancangan dilakukan berdasarkan beban yang terjadi pada komponen tersebut. Mesin dirancang supaya kekuatannya sesuai dengan yang diharapkan. Perhitungan kekuatan batang penyangga utama. Perhituangan kekuatan batang penyangga beban, perhitungan kekuatan batang penarik dan perhitungan kekuatan pin. Tujuan mengetahui kekuatan kompenen mesin uji mulur diantaranya batang penyangga, batang penarik, dan pin dari perhitungan dapat diperoleh ukuran tiap batang tersebut. II
LANDASAN LA NDASAN TEORI
Mulur adalah deformasi plastis yang terjadi pada material karena diberi beban konstan pada temperatur yang tinggi. Mulur hanya terjadi jika kedua sifat di atas (beban dan suhu yang tinggi) terjadi pada waktu yang bersamaan. sebagai fungsi waktu. Walaupun prinsip pengukuran ketahanan mulur sangat sederhana, tetapi pada kenyataanya pengukuran tersebut memerlukan peralatan laboratorim yang banyak. Berikut ini adalah gambar kurva creep [1]. Laju mulur dinyatakankan dengan: ε d ε
d t di mana:
(1)
dε = = pertambahan panjang dt = waktu
Gambar 1 Kur va Creep, Creep, Perubahan Perubahan Regangan Regangan terhadap Waktu
156
Prosiding PPI Standardisasi 2011 – Jakarta, 16 November 2011
III
PROSEDUR PROSEDUR PERANCANGAN & KEKUATAN KEKUA TAN KONTRUKSI ALAT AL AT UJI CREEP MULAI
ALAT UJI CREEP
PERHITUNGAN KEKUATAN
BATANG PENYANGGA
BATANG PENYANGGA
BATANG
UTAMA
BEBAN
PENARIK
PIN
HASIL PERHITUNGAN
ANALISA KEKUATAN
KESIMPULAN
SELESAI
Gambar 2 Diagram Aliran Perancangan Alat Uji Uji Creep
Gambar 3 Skematik Alat Uji Creep Creep
157
Prosiding PPI Standardisasi 2011 – Jakarta, 16 November 2011
1. Batang penyangga utama 2. Batang penyangga beban 3. Pin 4. Dial indicator 5. Batang penarik 6. Beban 7. Penyangga chuck 8. Chuck 9. Specimen 10. Heater 11. Meja 12.Termocouple 12.Termocouple 13. Box panel instrument Untuk konstruksi alat uji creep ini diperlukan bahan yang memiliki kekuatan tinggi karena alat uji creep ini menggunakan batang penyangga utama, batang penyangga beban, heater dan beban yang akan menghasilkan daya dorong atau perpanjangan mulur yang cukup besar. Untuk menghindari kerusakan pada saat pengujian konstruksi alat uji creep harus dirancang sedemikian rupa sehingga mampu menahan beban tersebut diatas. IV
PERHITUNGAN DAN HASIL
Persamaan kesetimbangan momen di titik A, adalah: ∑MA = 0
(2)
Berdasarkan struktur dan fungsi maka batang penyangga utama akan menerima beban aksial (F3), dan luas permukaan tekan (A), maka tegangan ( σ) yang terjadi adalah: σ
=
F 3
A atau untuk menghitung luas penampang adalah: A
=
(3)
F 3 σ
(4)
Untuk luas penampang baik material pejal atau hollow untuk minimal adalah 20,783 mm2. Untuk menghitung luas penampang batang penyangga utama dengan material pipe dalah pipe dalah sebagai berikut :
A
π =
⋅
4
( D
2
1
−
2
d 2
)
(5) Jadi luas penampang pipa untuk batang penyangga utama adalah 2041 mm 2 lebih besar dari pada standar minimal yang diizinkan yaitu 20,783 mm 2.
158
Prosiding PPI Standardisasi 2011 – Jakarta, 16 November 2011
Gambar 4 Pembebanan pada pada Batang Penyang Penyang ga Utama Utama Untuk menghitung batang penyangga utama data-datanya adalah sebagai berikut Perhitu Perhitu ngan b atang atang penyangga beban Tegangan maksimal Untuk menncari tegangan maksimal ( dapat di hitung dengan cara sebagai berikut :
) pada batang penyangga beban
Gambar 5 Pembebanan Batang Penyangg Penyangg a Beban
159
Prosiding PPI Standardisasi 2011 – Jakarta, 16 November 2011
M bending =
σ
I x
M
. y
=
I x
h
. y
b.h 3
, dengan M= F2 x l2 , y = 2 , Ix= 12
Tegangan geser Untuk mencari tegangan geser adalah sebagai berikut: Untuk mencari tegangan geser ( τs) pada batang penyangga beban adalah sebagai berikut:
F 2 s = A
τ
dengan:
A adalah penyangga beban ( = 2.400 mm2), sehingga τS = 0,314 N/mm2
Tegangan geser yang diijinkan adalah ( τs = 36,26 N/mm2) Perhitu Perhitu ngan batang penarik
F1 = 753,6N
Gambar 6 Pembebanan Pembebanan pada batang penarik Tabel Tabel 1 Perhitu ngan Kekuatan Bahan Spesim Spesim en
F2 753,6
Beban (N) F1 753,6
F3 1507,3
i (N/mm2) 72,52
A (mm) (m m) 20,783
Bahan almunium kekuatan tarik, σ = 240 N/mm2. diameter, d = 2 mm
160
i (max) (N/mm2) 10,99
Prosiding PPI Standardisasi 2011 – Jakarta, 16 November 2011
Tabel 2 Perhitu ngan Batang Penyangg Penyangg a Beban dan Batang Batang Penyangga
Tinggi h (mm)
Lebar b (mm)
40
Luas A (mm2)
50 50
2.400
luar, D1 (mm)
dalam d2 (mm)
75
A (mm2)
55 55
2.041
Tabel Tabel 3 Pembuatan dan Perhitu ngan Bahan luar, D1 (mm) 38
V
A (mm2)
dalam d2 (mm) 26
602,88
Max (N/mm2) 0,314
KESIMPULAN
Dari hasil perancangan dan perhitungan yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Beban keseluruhan ( F3 ) yang diterima oleh batang penyangga utama sebesar 1507,2 N. Bahan atau material yang digunakan SC 37 dengan diameter sebesar 75 mm untuk menahan beban sebesar 1507,2 N dinyatakan aman dan luas penampang pipe hollow hollow untuk batang penyangga 2 utama adalah 2041 mm lebih besar dari pada standar minimal yang diijinkan yaitu 20,783 mm2 2. Batang penyangga beban menerima beban geser sebesar 1507,2 N di titik tengah ke arah atas dan 753,6 N di dudukan ujung dengan arah bawah. Dengan dimensi 60 mm x 40 mm maka material SC 37 menerima beban tegangan geser sebesar 0,314 N/mm2 dan tegangan aksial karena bending sebesar 10,99 N/mm2. Kekuatan nilai tegangan maximal di bawah batas tegangan yang di ijinkan. 3. Beban ( F2 ) yang diterima oleh batang penarik sebesar 753,6 N. Bahan atau material yang digunakan SC 37 dengan diameter sebesar 38 mm untuk menahan beban sebesar 753,6 N dinyatakan aman dan luas penampang pipe hollow untuk batang penarik adalah 602,88 mm2 lebih besar dari pada standar minimal yang diijinkan yaitu 10,392 mm2 4. Beban ( F4 ) yang diterima oleh pin sebesar 753,6 N. Bahan atau material yang digunakan stainless steel ( annealed ) dengan diameter sebesar 5,85 mm untuk menahan beban sebesar 753,6 N dinyatakan aman. VI
DAFTAR PUSTAK PUSTAK A
1.
L Singer, Ferdinand, Andrew Pytel. 1985. Strength Of Material, 3rd Edition . Penerbit ERLANGGA
161
Prosiding PPI Standardisasi 2011 – Jakarta, 16 November 2011
2.
4.
Suharto, Ir. 1995. Teori Bahan dan Pengaturan Teknik. PT. Rineka Cipta, Jakarta Sularso. 1979. Dasar Perencanaan dan Pemeriksaan Elemen Mesin ‘ Edisi kedua, Penerbit Pradnya Paramitha. Jakarta Zainun Achmad, Ir MSc. 1999. Elemen Mesin I ” PT Refika Aditama, Bandung
5.
Zainuri,
3.
162
Achmad
Muhib.
2008.
Kekuatan
Bahan.
C.V
Andi
Offset
