PROSEDUR PENGUJIAN & PENYAJIAN HASIL UJI Prof. Anne Zulfia
Karakterisasi Material
1
TUJUAN PENGUJIAN MEKANIS Untuk mengevaluasi (evaluate ( evaluate)) sifat mekanis dasar untuk dipakai dalam disain predict) performa (unjuk kerja) Untuk memprediksi ( predict) material dibawah kondisi pembebanan provide) data sifat mekanis dari Untuk memperoleh ( provide) material seperti kekuatan ( strength), kekakuan (stiffness), elastisitas ( elasticity), plastisitas plasticity) & ketangguhan ( toughness & resilience ). ( plasticity Karakterisasi Material
2
TUJUAN PENGUJIAN MEKANIS Pertimbangan Pertimbangan penting dalam design suatu struktur atau mesin adalah kekuatannya. Sifat tersebut adalah dimana peralatan dapat menjalankan menjalankan fungsinya secara aman dan baik. Contoh : Peralatan crane harus mendukung (support ) beban tanpa terjadi perpatahan atau tanpa bengkok (bending) sehingga tidak mempersulit operator dari crane. Karakterisasi Material
3
SIFAT MEKANIS Kekuatan atau strength : kemampuan dari struktur atau mesin untuk tahan terhadap pembebanan tanpa kerusakan (failure) yang disebabkan oleh tegangan atau deformasi berlebihan. Mechanical properties : sesuatu yang berhubungan dengan sifat elastis ataupun plastis suatu material terhadap pembebanan yang diberikan. Mechanical Properties = f (stress, strain) atau dapat f (t, T). Mechanical Testing adalah pengukuran mechanical pengukuran mechanical properties. properties.
Karakterisasi Material
4
SIFAT MEKANIS Kekuatan (strength) diukur melalui tegangan yang terjadi pada material dalam kondisi tertentu. Kekakuan (Stiffness): besarnya deformasi elastis yang terjadi dibawah pembebanan dan diukur melalui modulus elastis. Elasticity adalah kemampuan suatu material untuk berdeformasi tanpa terjadinya perubahan (deformasi) yang permanen setelah tegangan dilepaskan. Plasticity adalah kemampuan material untuk berdeformasi permanen tanpa terjadi perpatahan. Ukuran plastisitas biasanya ditunjukan dengan besarnya keuletan (ductility). Resilience adalah energy yang diserap material dalam daerah elastis. Ketangguhan (taughness) adalah energy yang dibutuhkan untuk mematahkan material. Karakterisasi Material
5
JENIS-JENIS UJI MEKANIS (ditinjau dari karakter mesin) 1. METODA PEMBEBANAN: Jenis beban yang diberikan. kecepatan dimana beban diberikan jumlah beban yang diberikan.
2. KONDISI PENGUJIAN – F (t,T) : Normal atmosfir atau temperatur ruang. Temperatur rendah ( cryogenic test). Temperature emperatu re tinggi (elevated temperature) – development of rocket, jet engine, gas turbines turbines. (Creep Material ) Karakterisasi Material
6
METODA PEMBEBANAN A. Ada 5 jenis pembebanan: ( The types of load ) : 1. 2. 3. 4. 5.
Tarik (Tension) Tekan (Compression) Geser (Shear) Puntir (Torsion) Tekuk ( Bending Bending)
Karakterisasi Material
7
Axial forces F
A0
F
A0 Stress, = F/A0 l0
l
l
l0
Strain, = (l0 - li)/l0 = l/l0 where li is the instantaneous instantaneous length.
F F Tension
Compression
Karakterisasi Material
Strain can be negative – usually for compressive loads
8
Shear A0
F
Shear stress, = F/A0
Shear strain, = tan
F
Karakterisasi Material
9
Torsion
T
Torsion = T/A0 T
Shear strain, = tan
Karakterisasi Material
10
METODA PEMBEBANAN B. Kecepatan Pembebanan: ( the rate of load ) 1. Beban Beban diberika diberikan n secar secara a lambat lambat/sing /singkat kat (Static Test) min - hour 2. Beban Beban diber diberika ikan n secar secara a cepat cepat (Dynamic Test) – Impact Test 3. Beban Beban diberika diberikan n sanga sangatt lambat lambat sekali sekali (Creep Test) month – year.
the number of times load ) C. Jumlah pembebanan : ( the 1. 2.
Beban tunggal ( single load ) – Pengujian mekanis umum. Beban berulang ( multiple load ) – Pengujian Fatik Karakterisasi Material
11
KONDISI PEMBEBANAN B. Kondisi khusus moisture), concrete, stones/sand, 1. Atmo Atmosf sfir ir uap uap ( moisture brick and wood . salt spray) 2. Atmo Atmosfi sfirr kor korosi osiff ( salt Dalam pengujian semua kondisi yang mempengaruhi pengujian harus tercatat dalam prosedur pengujian pengujian (Testing Procedure ) dan juga kondisi tersebut harus terkontrol terkontrol dan tetap (Constant).
Karakterisasi Material
12
DESIGN PENGUJIAN Pengujian yang ideal harus : Punya arti ( meaningful ) Dapat dipercaya ( reliable) Dapat dilakukan kembali ( reproducible) Diketahui presisinya ( of known precision ) Ekonomis (econonomical )
Karakterisasi Material
13
DESIGN PENGUJIAN Jadi dalam mendisain pengujian harus dipertimbangkan dengan pertanyaan dibawah ini: 1. Apa permasalahan dasarnya (jawaban apa yang dicari) ? 2. Apa pengujian yang dapat dilakukan untuk dapat menjawab masalah tsb ? 3. Bagaimana hasil pengujian dapat dihubungkan dengan performa? 4. Apa keterbatasan jenis pengujian yang dipilih ? 5. Bagaimana Bagaimana kepresisian kerja dapat di sesuaikan dengan keterbatasan sehingga dicapai usaha yang ekonomis dan hasil yang tingkat kepercayaannya kepercayaannya konsisten ? 6. Apa jenis spesimen yang sesuai untuk pengujian ( test) ? 7. Berapa jumlah spesimen yang diperlukan untuk memperoleh hasil yang representatif ? Karakterisasi Material
14
SPECIMEN PENGUJIAN A. PEMILIHAN: Ada 2 masalah dalam pemilihan specimen pengujian: 1. Pens Penset etin inga gan n pro prose sedu durr fis fisik ik (d (diu iura raik ikan an dal dalam am standard pengujian) 2. Pene Penent ntua uan n jum jumla lah h spe spesi sime men n (sesua (sesuaii sta stand ndar ard d atau berdasarkan pengalaman)
Contoh : untuk rolling plate (harus dibuat dalam 3 arah), forging metal, heat-treated untuk casting metal , forging metal. – HARUS REPRESENTATIF.
Karakterisasi Material
15
SPECIMEN PENGUJIAN B. PERSIAPAN: harus dipertimbangkan: 1. 2. 3.
Pemotongn ( shearing, punching, flame cutting) tidak membuat cacat awal material Dime Dimens nsii ata atau u tol toler eran ansi si spes spesim imen en haru haruss ter terca cata tat. t. Penandaan ( marking) harus dilakukan.
Karakterisasi Material
16
ALAT PENGUJIAN testing apparatus apparatus) ( testing Harus dipertimbangkan: 1. Tujuan pe pengujian. 2. Keaku akurata ratan n yan yang g di dipe perrluk lukan 3. Kemudahan 4. Ekonomis.
Umumnya mesin harus punya 1 % keakuratan rentang beban dan strain. Karakterisasi Material
17
PENGUKURAN measurements) ( measurements Setiap pengukuran kecuali penghitungan ( counting) selalu terdapat variasi kesalahan dan ini harus terkontrol atau diketahui sehingga pengujian dapat disebut presisi & akurat. Presisi : fungsi dari sensitivity dan kecilnya rentang bacaan ( the least reading) alat. Sensitivity adalah nilai terkecil suatu ukuran kuantitatif yang terukur pada mesin atau peralatan ukur. Bila Sebaliknya disebut lack-sensitivity.
The least reading adalah nilai terkecil yang dapat dibaca dari suatu alat ukur yang memiliki skala bacaan.
Karakterisasi Material
18
PENGUKURAN measurements) ( measurements Ukuran kuantitatif: panjang, sudut, volume, massa, gaya, tekanan, interval waktu, temperatur, arus listrik, tegangan listrik, tahanan listrik.
Error adalah perbedaan antara nilai yang diobservasi dengan nilai yang sesungguhnya. (the true value). Ini tidak dapat dihindari dan harus dipertimbangkan. Systimatical error : natural error (e.g. expansion, humidity), instrument error (i.e. konstruksi alat), personal (human) error (i.e. slow reaction to push the button). Sehingga error tersebut terakumulasi dan berbeda dengan nilai sebenarnya. Accidental Error Error:: nilainya berada secara random (+/-) dari nilai sebenarnya sehingga dapat terkompensasi mandiri (selfcompensating). Umumnya disebabkan oleh ketidak mampuan peneliti (observer ) untuk mem-“match”-kan peralatan ukur. Karakterisasi Material
19
Pengoperasian Pengujuan conducting test) ( conducting Team terdiri terdiri dari : 1. Recorder (perekaman data) mulai dari preparasi sampai hasil uji. 2. Operator (pengecekan semua peralatan, pilih rentang beban, dan meng-nol-kan mesin). 3. Observer (pengecekan peralatan ukur dan dalam urutan yang sesuai dan seting sampel hingga operasinya selesai) 4. Komputer (membantu observer dalam pembacaan dalam pengujian)
Karakterisasi Material
20
TUGAS 1 1. Jelask Jelaskan an maks maksud ud dari dari spesif spesifika ikasi si materi material al dan dan pentingnya spesifikasi tersebut ? 2. Jelask Jelaskan an pula pula maksud maksud dari dari spesi spesifik fikasi asi standa standard rd dan sebutkan keuntungan dari penggunaan spesifikasi standard. 3. Jelask Jelaskan an jenis jenis metoda metoda pembeb pembebana anan n dala dalam m pengujian tarik maupun fatik. 4. Pertimb Pertimbang angan an apa apa saja saja yang yang diperl diperluka ukan n dala dalam m mendisain suatu pengujian. 5. Sebutk Sebutkan an bera berapa pa juml jumlah ah samp sample le yang yang dibutu dibutuhka hkan n untuk pengujian bila material yang akan diuji berbentuk lembaran baja. Jelaskan alasan besarnya jumlah pengambilan sampel tersebut ? Karakterisasi Material
21
TUGAS 1 6. Jelask Jelaskan an jeni jeniss tingk tingkat at kesala kesalahan han (error) (error) dala dalam m suatu pengukuran pengujian dan berikan beberapa contoh dalam pengujian logam. 7. Dari Dari dat data te terlam rlampi pirr (mill certificate), jelaskan dan sebutkan : a) Jenis Material Material yang yang di di test & dimensinya dimensinya b) Tanggal Tanggal pembuata pembuatan n material material & tanggal tanggal dikeluarkan sertifikat c) Standa Standard rd penguj pengujian iannya nya d) Jenis penguj pengujian ian yang yang telah telah dilakuka dilakukan n e) Jenis Pengujian Pengujian yang tidak dilakukan dilakukan Karakterisasi Material
22
