3
BAB II TEORI DASAR
2.1
Uji Tarik
Pada dasarnya percobaan percobaan tarik ini dilakukan untuk menentukan menentukan respons materia materiall pada saat dikenakan beban atau deformasi dari luar (gaya-gaya yang diberikan dari luar, yang dapat menyebabkan suatu material mengalami perubahan struktur, yang terjadi dalam kisi kristal material tersebut).Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan atau material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu [!. Uji tarik mungkin adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. mendasar. Uji tarik rekayasa banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan ["!. Pada uji tarik, benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah secara kontinyu, bersamaan dengan itu dillakukan pengamatan terhadap perpanjangan yang dialami benda uji [3!. #ur$a tegangan regangan rekayasa diperoleh dari pengukuran perpanjangan benda uji. Peng Penguj ujia ian n ini ini sanga sangatt seder sederha hana na,, tida tidak k maha mahall dan dan suda sudah h meng mengala alami mi standarisasi di seluruh dunia, misalnya di %merika dengan %&' * dan +epang dengan dengan +& "". "". engan engan menarik menarik suatu suatu bahan bahan kita kita akan akan segera segera menget mengetahu ahuii sejauh mana material itu bertambah panjang. %lat eksperimen untuk uji ini harus memiliki memiliki cengkeraman cengkeraman ( grip) grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi ( highly highly stiff ). ). &tandar &tandar pengujian pengujian tarik yang digunakan digunakan adalah %merican %merican &ociety &ociety for 'esting
aterials (%&') *-/ sebagai acuan metode pengujian standar pengujian tarik material logam dengan mengambil standar detail dari %&' % 30/-/3 yang merupakan metode pengujian standar untuk pengujian mekanik produk baja karena spesimen yang digunakan adalah baja.
2.2
Prinsip Kerja Uji Tarik
esin uji tarik untuk material terdiri atas beberapa bagian yaitu bagianatas disebut sebagai Crosshead (bagian yang bergerak yang menarik bendauji) yang terdiri dari sepasang ulir cylinder yang akan memba1a atau menggerakan bagian crosshead . Pada bagian ba1ah di buat static. 2agiancrosshead terdapat sensor load cell yang akan mengukur besarnya gaya tarik, sedangkan untuk mengukur perubahan panjang digunakan strain gages atau etensometer.engan menarik suatu bahan maka akan mengetahui bagaimana bahantersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang.
Gambar 2.1. Stress-Strain
Engineering Curve
4
#ur$a di atas (gambar ) menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.2iasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. #emampuan ini umumnya disebut Ultimate Tensile Strength (tegangan tarik maksimum). #ur$a di atas (gambar ) merupakan kur$a standar ketika melakukan eksperimen uji tarik. adalah gradienkur$a dalam daerah linier, di mana perbandingan tegangan (5) dan regangan (6) selalu tetap. diberi nama odulus lastisitas atau Young Modulus. #ur$a yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini disingkat kur$a && (SS curve). 7ampir semua logam pada tahap a1al dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yangdiberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. ni disebut daerah linier atau linearzone. i daerah ini, kur$a pertambahan panjang $s beban mengikuti aturan 7ukum 7ooke yaitu rasio tegangan ( stress) dan regangan ( strain) adalah konstan. Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan dan strain adalah pertambahan panjang dibagi panjang a1al bahan. &ecara matematis dapat dituliskan sebagai berikut 8 Persamaan dalam mencari tegangan (
σ
)
dan
regangan adalah sebagai
berikut 8 σ=
F A
......................................................(".)
9
ε=
∆l l0
.......................................................(".")
i mana, σ
: 'egangan (Pa)
; :
) % : ?uas penampang ( ε
m
2
)
: @egangan
2entuk bahan yang diuji, untuk logam biasanya dibuat spesimendengan dimensi seperti pada gambar berikut 8
Gambar 2.2. imensi &pesimen Uji 'arik +& (A""/)
Gambar 2.3. lustrasi Pengukuran @egangan pada &pesimen
Perubahan panjang dari spesimen dideteksi le1at pengukur regangan (strain gage) yang ditempelkan pada spesimen seperti diilustrasikan pada gambar 3. 2ila pengukur regangan ini mengalami perubahan panjang dan penampang, terjadi perubahan nilai hambatan listrik yang dibaca oleh detektor dan kemudian
0
dikon$ersi menjadi perubahan regangan. &etiap material mempunyai kur$a stress strain yang berbeda B beda tergantung dari komposisi danbeberapa faktor seperti perlakukan panas. %dapun kur$a tegangan-regangan dipengaruhi oleh 8 [! .
'emperatur ;aktor temperatur sangat mempengaruhi bentuk kur$a tegangan regangan. &ecara umum hubungan dari temperatur terhadap material biasanya semakin meningkatnya temperatur material akan meningkatkan keuletan (ductility) dan ketangguhan (toughness) material, menurunkan modulus elastisitas, titik luluh, dan U'&-nya.
". Strain ate Strain rate adalah laju deformasi benda ketika mendapat beban. alam proses manufaktur, benda kerja akan meregang terdeformasi sesuai dengan kecepatan beban yang diterimanya. Strain rate merupakan fungsi perubahan geometri benda = spesimennya. fek dari strain rate pada flo! stress adalah semakin tinggi strain rate, makin tinggi flo! stress. fek ini adalah kebalikan dari efek temperature pada flo1 stress.
Gambar 2.4.
*
&ecara umum, dengan meningkatnya strain rate, maka kekuatan material akan meningkat. 3. fek 'ekanan 7idrostatik fek tekanan hidrostatik mempengaruhi dari sifat material sebagai berikut8 a. eningkatkan strain rate b. Punya efek kecil (dapat diabaikan) terhadap kur$a tegangan-regangan c. 'ak ada efek pada strain atau beban maksimum saat nec"ing . .
fek @adiasi Perubahan sifat material karena efek radiasi mengakibatkan kondisi material sebagai berikut8 a. Yield stress naik b. Tensile strength dan hardness meningkat c. #uctility dan toughness menurun
2.3
Engineering dan True Stress-Strain
2.3.1 Engineering Stress-Strain Te!an!an Re!an!an Teknik"
&ifat-sifat mekanik material yang dikuantifikasikan salah satunya dengan kuat tarik dapat diperoleh dengan pengujian tarik. Pada pengujian tarik uniaksial atau uji satu arah, benda uji diberi beban atau gaya tarik pada satu arah dan gaya yang diberikan bertambah besar secara kontinu. Pada saat bersamaan benda uji akan bertambah panjang dengan bertambah gaya yang diberikan. 2erdasarkan hasil pengujian tarik yaitu berupa data gaya dan perpanjangan, maka dapat
C
dianilisis untuk menentukan tegangan dan regangan secara teknis, yaitu persamaannya8 σ=
P A 0
ε=
.....................................................(".3)
∆l l0
.......................................................(".)
'egangan yang didapatkan dari kur$a tegangan teknik adalah dengan cara membagi beban dengan luas a1al penampang benda uji itu. 2.3.2 True Stress-Strain Te!an!an Re!an!an Sebenarn#a"
'egangan-regangan teknik tidak memberikan indikasi karekteristik deformasi yang sesungguhnya, karena kur$a tersebut berdasarkan pada dimensi a1al benda uji, sedangkan selama pengujian terjadi perubahan dimensi. Pada uji tarik logam akan terjadi penyempitan pada saat beban mencapai harga maksimum. #arena pada tahap ini luas penampang lintang benda uji turun secara cepat, maka beban yang dibutuhkan untuk melanjutkan deformasi akan segera mengecil. 'egangan-regangan teknik menurun setelah mele1ati beban maksimum. #eadaan sebenarnya menunjukkan, logam masih mengalami pengerasan regangan sampai patah sehingga tegangan yang dibutuhkan untuk melanjutkan deformasi juga bertambah besar. 'egangan yang sesungguhnya adalah beban pada saat manapun dibagi dengan luas penampang lintang benda uji, luas penampang dimana beban itu bekerja. 'egangan-regangan rekayasa didasarkan atas dimensi a1al (luas area dan panjang) dari benda uji, sementara untuk mendapatkan tegangan-regangan sejati diperlukan luas area dan panjang aktual
/
pada saat pembebanan setiap saat terukur. Perbedaan kedua kur$a tidaklah terlampau besar pada regangan yang kecil, tetapi menjadi signifikan pada rentang terjadinya pengerasan regangan, pada kur$a tegangan-regangan sejati luas area aktual adalah selalu turun hingga terjadinya perpatahan dan benda uji mampu menahan peningkatan tegangan karena yaitu setelah titik luluh terlampaui. &ecara khusus perbedaan menjadi demikian besar di dalam daerah nec"ing (pengecilan penampang). %dapun persamaan tegangan sebenarnya dinyatakan sebagai berikut 8 σ=
P A i
.....................................................(".4)
Gambar 2.$. #ur$a 'egangan @egangan 'eknik dan &ebenarnya
