Laporan Modul F - Uji Impak

Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Modul F Uji Impak oleh :

Nama

: Catia Julie Aulia

NIM

: 13714035

Kelompok

:7

Anggota (NIM) : 1. Conrad Conrad Cleave Bonar (13714008) 2. Catia Julie Aulia

(13714035)

3. Hutomo Tanoto

(13714044)

4. Fakhri Arsyi Hawari

(13714051)

Tanggal Praktikum

: Rabu, 6 April 2016

Tanggal Penyerahan Penyerahan Laporan : Senin, 11 April 2016 Nama Asisten (NIM)

: Annisa Amalia Martiano (13712044)

Laboratorium Metalurgi dan Teknik Material Program Studi Teknik Material Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung 2016

The world's largest digital library

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.













Catia Julie Aulia 13714035

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Dalam pengujian mekanik, terdapat beberapa jenis pemberian beban kepada material, yaitu beban statik seperti pada uji tarik, uji tekan, dan uji puntir, beban dinamik seperti pada uji fatigue, dan pemberian beban dengan kecepatan tinggi seperti pada uji impak. Perbedaan dari pembebanan jenis ini dapat dilihat pada strain ratenya. Tabel 1. Jenis Pembebanan Berdasarkan Strain Ratenya

Pengujian impak ada karena terjadi suatu fenomena pada masa Perang Dunia ke 2. Saat itu banyak terjadi fenomena patah getas yang terjadi pada daerah lasan kapal-kapal perang dan tanker-tanker. Diantara fenomena patahan tersebut ada yang patah sebagian dan ada yang benar-benar patah terbelah menjadi 2 bagian. Fenomena patahan ini biasa terjadi pada saat musim dingin ketika kapal sedang berada di laut lepas ataupun ketika kapal sedang berlabuh. Contoh yang sangat terkenal tentang fenomena patahan getas adalah tragedi Kapal Titanic yang melintasi samudera Atlantik. Semenjak adanya fenomena tersebut, banyak orang yang menelitinya lebih lanjut dan lahirlah uji impak ini. Dasar pengujian impak ini adalah perpindahan energi potensial yang berubah menjadi energi kinetik dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu kepada benda uji melalui tumbukan, sehingga benda uji mengalami deformasi.
















yang diberikan tidak selalu terjadi secara perlahan, namun diberikan dengan kecepatan tinggi atau secara tiba-tiba, contohnya seperti beban yang diterima oleh bumper mobil pada saat terjadi kecelakaan. Pengujian ini banyak dilakukan di indusri terutama pada industri otomotif. Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui apakah energi yang diterima oleh material diserap atau dialirkan kembali oleh material tersebut. Untuk industri mobil, material yang baik dan aman untuk digunakan adalah material yang dapat menyerap energi akibat tabrakan, bukan yang mengalirkan energi tersebut.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan dari Pengujian Impak adalah sebagai berikut : 1. Menentukan harga impak spesimen 2. Menentukan jenis patahan yang terjadi pada spesimen 3. Menentukan temperatur transisi spesimen
















BAB II TEORI DASAR 2.1 Uji Impak

Uji impak adalah pengujian ketahanan suatu material terhadap beban kejut. Beban kejut yang dimaksud adalah pemberian beban dengan kecepatan tinggi. Parameter kecepatan pembebanan inilah yang membedakan uji impak dengan uji yang lainnya, dimana pada pengujian yang lainnya beban diberikan secara perlahan. Pengujian impak merupakan simulasi dari kondisi operasional material yang biasa ditemui dalam perlengkapan konstruksi dan transportasi dimana beban yang diberikan tidak selalu terjadi secara perlahan, namun diberikan secara tibatiba atau dengan kecepatan yang tinggi, contohnya seperti beban yang diterima pada bumper mobil pada saat terjadi kecelakaan.

2.2 Prinsip Uji Impak

Dasar dari uji impak adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu yang kemudian menumbuk spesimen uji sehingga spesimen mengalami deformasi. Pada saat beban dinaikkan dengan ketinggian tertentu, beban memiliki energi potensial, kemudian saat beban jatuh dan menumbuk spesimen, energi potensial yang dimiliki oleh beban berubah menjadi energi kinetik. Energi kinetik yang mengenai spesimen merupakan energi kinetik maksimum yang kemudian diserap oleh spesimen uji. Nilai energi yang diserap oleh spesimen hingga terjadi patahan pada spesimen merupakan ukuran dari ketahanan impak material tersebut. Suatu material dapat dikatakan tahan beban impak apabila material tersebut memiliki kemampuan untuk menyerap beban kejut yang diberikan tanpa mengalami
















Gambar 1. Proses Perpindahan Energi

2.3 Metode Uji Impak

Metode uji impak berdasarkan standar ASTM E23 ada dua, yaitu : 1. Metode Charpy Metode Charpy merupakan metode yang banyak digunakan di Amerika Serikat. Spesimen metode ini memiliki dimensi 55 mm x 10 mm x 10 mm (panjang x lebar x tinggi) dan memiliki takikan tepat di tengahtengah spesimen. Berdasarkan standar ASTM E23, terdapat 3 jenis spesimen untuk metode ini, dimana perbedaan antar spesimen terletak pada bentuk takikannya. t akikannya. Bentuk takikan pada spesimen metode ini berupa huruf U, V, dan key hole (seperti lubang kunci).
















Gambar 3. Metode Charpy

Pada metode ini, spesimen akan diletakkan pada tumpuan dengan posisi horizontal tanpa dijepit, kemudian beban akan diberikan pada arah belakang takikan. Keuntungan dari spesimen yang tidak dijepit adalah membuat pengujian berlangsung lebih cepat, sehingga memudahkan untuk melakukan pengujian pada temperatur transisinya.

2. Metode Izod Metode Izod merupakan metode yang banyak digunakan di Eropa. Spesimen metode ini memiliki dimensi 75 mm x 10 mm x 10 mm (panjang x lebar x tinggi) dan memiliki takikan. Berdasarkan standar ASTM E23, bentuk takikan dari spesimen metode ini adalah V, dengan kedalaman takikan sebesar 2 mm, dan sudut takikan 45 o.

Gambar 5. Spesimen Metode Izod


















Gambar 4. Metode Izod

Pada metode ini, spesimen akan diletakkan pada tumpuan dengan posisi vertikal dan dijepit, kemudian beban akan diberikan pada arah depan takikan. Penjepitan spesimen pada metode ini menyebabkan pengujian berlangsung lama, sehingga tidak cocok untuk digunakan pada pengujian dengan temperatur yang bervariasi. bervariasi.

2.4 Kelebihan dan Kekurangan Metode Uji Impak

Metode pada pengujian impak memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut : 1. Metode Charpy Kelebihan : a. Pengerjaannya lebih mudah dilakukan b. Menghasilkan tegangan yang seragam di sepanjang penampang
















d. Hasil pengujian kurang dapat atau tepat dimanfaatkan dalam perancangan karena level tegangan yang diberikan tidak rata

2. Metode Izod Kelebihan : a. Tumbukan tepat pada takikan karena spesimen dijepit b. Dapat menggunakan spesimen dengan ukuran yang lebih besar c. Spesimen tidak mudah bergeser karena dijepit pada salah satu ujungnya

Kekurangan a. Biaya pengujian yang lebih mahal b. Pembebanan yang dilakukan hanya pada satu ujungnya, sehingga hasil yang diperoleh kurang baik c. Waktu yang digunakan cukup banyak karena prosedur pengujiannya yang banyak, mulai dari menjepit benda kerja hingga tahap pengujian

2.5 Data yang Diperoleh dari Uji Impak

Dari pengujian impak, dapat diperoleh informasi sebagai berikut : 1. Energi yang Diserap oleh Spesimen Besarnya energi yang dapat diserap oleh spesimen akibat terjadinya tumbukan dengan beban.
















dimana : HI = harga impak (J/mm 2) E = energi yang diserap oleh spesimen (Joule) A = luas penampang spesimen (mm 2)

3. Bentuk Patahan Jenis patahan yang terjadi setelah beban menumbuk spesimen, apakah patahannya berserat (shear fracture), kristalin (cleavage fracture), atau campuran dari keduanya. Patahan berserat biasa terjadi pada material yang ulet, sedangkan patahan kristalin biasa terjadi pada material yang getas.

4. Temperatur Transisi Temperatur transisi adalah temperatur yang menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu s uatu material bila diuji pada temperatur yang berbeda-beda. Dari pengujian dengan temperatur yang berbeda-beda, maka akan terlihat bahwa pada temperatur tinggi material akan cenderung bersifat ulet sehingga patahan yang akan terjadi adalah patah ulet, dan pada temperatur rendah material akan cenderung bersifat getas sehingga patahan yang akan terjadi adalah patah getas. Semakin rendah nilai temperatur transisi, maka semakin tinggi ketahanan patah material tersebut. Dari data energi yang diserap oleh spesimen dan temperatur yang diberikan pada spesimen, akan didapatkan kurva Energi yang Diserap (Cv)
















Gambar 6. Kurva Energi vs Temperatur

Jenis temperatur transisi ada 3, yaitu : 1. Fracture Transition Plastic (FTP) FTP adalah temperatur dimana bentuk patahan yang terjadi adalah patahan ulet.

2. Fracture Appearance Transition Temperature (FATT) FATT adalah temperatur dimana bentuk patahan yang terjadi adalah campuran dari patah ulet dan patah getas.

3. Nil Ductility Temperature (NDT) NDT adalah temperatur dimana bentuk patahan yang terjadi adalah patah getas.
















patahan spesimen akan membentuk patah ulet karena atom-atom pada spesimen berrotasi lebih cepat dan bervibrasi sehingga atom-atomnya lebih mudah untuk melakukan slip system.

2. Kecepatan Pembebanan Kecepatan pembebanan yang terlalu tinggi akan membuat spesimen memiliki waktu yang lebih sedikit untuk menyerap energi sehingga patahan yang terbentuk akan cenderung membentuk patah getas karena spesimen tidak sempat untuk terdeformasi. Sebaliknya, kecepatan pembebanan yang terlalu rendah menyebabkan spesimen memiliki waktu yang lebih banyak untuk menyerap energi sehingga patahan yang terbentuk akan cenderung membentuk patah ulet karena spesimen memiliki waktu untuk terdeformasi terlebih dahulu.

3. Takikan Takikan pada spesimen dapat menyebabkan munculnya tegangan triaxial. Tegangan triaxial adalah tegangan normal yang terjadi pada tiga arah. Berdasarkan teori kegagalan Coloumb (Maximum Normal Stress), suatu material akan mengalami patah getas akibat tegangan normal. Oleh karena itu, dengan adanya takikan akan menyebabkan spesimen mengalami patah getas.


















BAB III DATA PERCOBAAN DAN PENGOLAHAN DATA 3.1 Data Percobaan

Tabel 2. Data Percobaan Spesimen Baja

Baja

Temperatur

Energi (J)

o

( C)

Panjang

Lebar

Tinggi

Notch

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

1

25

71

61,92

9,9

9,92

8,67

2

80

82

60,01

10,05

9,88

8,78

3

40

89

59,28

9,92

9,86

8,65

4

-20

7

59,23

9,81

9,88

8,77

5

-40

6

63,24

9,82

9,89

8,91

Tabel 3. Data Percobaan Spesimen Alumunium

Alumunium

Temperatur o

( C)

Energi

Panjang

Lebar

Tinggi

Notch

(J)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)
















3.2 Pengolahan Data

Dari data yang telah diperoleh, luas penampang spesimen dapat dihitung melalui persamaan : A=nxb

n

dimana : A = luas penampang spesimen dibawah takikan (mm 2) n = tinggi spesimen dibawah takik (mm) b = lebar spesimen (mm)

Luas penampang yang telah dihitung dapat digunakan untuk menghitung Harga Impak. Harga Impak adalah jumlah energi yang mampu diserap oleh suatu material tiap satuan luas. Harga Impak dapat dihitung melalui persamaan :
















Tabel 4. Pengolahan Data Spesimen Baja

Baja 1

2

3

4

5

P (mm)

61,92

60,01

59,28

59,23

63,24

l (mm)

9,9

10,05

9,92

9,81

9,82

t (mm)

9,92

9,88

9,86

9,88 9,88

9,89

o

25

80

40

-20

-40

85,83

88,23

85,80

86,03

87,49

71

82

89

7

6

Harga Harga Impak Impak (J/mm )

0,82

0,92

1,03

0,08 0,08

0,06

Permukaan Patahan

ulet

ulet

ulet

getas

getas

T ( C) 2

Luas Penampang (mm ) Energi (Joule)
















Tabel 5. Pengolahan Data Spesimen Alumunium

Alumunium 1

2

3

4

5

P (mm)

62,3

62,83

62,3

60,81

61

l (mm)

9,4

9,45

9,4

9,32

9,9

t (mm)

9,3

9,4

9,37

9,3

9,4

o

25

80

40

-20

-40

82,72

76,07

80,18

81,36

86,13

17

63

26

30 30

20

Harga Harga Impak Impak (J/mm )

0,20

0,82

0,32

0,36 0,36

0,23

Permukaan Patahan

ulet

ulet

ulet

ulet

ulet

T ( C) 2

Luas Penampang (mm ) Energi (Joule)
















Dari data yang diperoleh juga didapat grafik Energi vs. Temperatur sebagai berikut : Grafik 1. Grafik Energi vs Temperatur

Grafik Energi Ene rgi vs Temperatur 100 90 80 70 ) J ( i g r e n E

60 50

Alumunium

40

Baja

30 20 10 0 -50

-25

0

25 Temperatur (C)

50

75


















Grafik 2. Grafik Harga Impak vs Temperatur

Grafik Harga Impak vs Temperatur Temperatur 1,2 1 ) 2

m m / J ( k a p m I a g r a H

0,8 0,6 0,4 0,2

Alumunium Baja
















BAB IV ANALISIS DATA

Pada pengujian impak kali ini, metode yang digunakan adalah metode Charpy. Metode Charpy digunakan karena nilai energi yang diserap dari pengujian dengan metode ini lebih akurat daripada metode Izod. Pada metode Charpy, spesimen tidak dijepit oleh tumpuan sehingga energi yang diserap dari beban oleh spesiman benar-benar diserap dan tidak t idak dialirkan lagi ke tempat lain. Sebaliknya, pada metode Izod, spesimen dijepit oleh tumpuan sehingga energi yang diserap dari beban oleh spesimen tidak murni diserap sepenuhnya, namun
















material per satuan luas. Dari definisi tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi Harga Impak suatu material, maka semakin baik dan aman untuk digunakan terutama untuk benda yang akan mengalami beban impak. Selain itu, semakin tinggi Harga Impak suatu material, maka akan semakin ulet pula sifat material tersebut. Apabila dibandingkan, Harga Impak spesimen baja pada temperatur tinggi (diatas 0oC) lebih tinggi daripada alumunium. Namun, pada temperatur yang rendah (dibawah 0 oC) Harga Impak spesimen baja lebih kecil daripada alumunium. Dari data tersebut dapat dikatakan bahwa pada temperatur tinggi, baja akan cenderung bersifat ulet dan pada temperatur rendah, baja akan cenderung bersifat getas. Selain itu dapat disimpulkan juga bahwa baja lebih baik dalam
















menunjukkan adanya deformasi plastis. Pada spesimen Alumunium 2 spesimen tidak patah menjadi dua bagian sehingga sudah jelas bahwa spesimen mengalami deformasi plastis dan bentuk patahannya adalah patah ulet. Spesimen Alumunium 3 juga tidak patah menjadi dua bagian sehingga dapat disimpulkan bahwa spesimen mengalami deformasi plastis dan membentuk matahan ulet. Pada spesimen Alumunium 4 spesimen patah menjadi dua bagian dan permukaannya menunjukkan adanya deformasi karena permukaannya tidak rata s ehingga patahan yang terbentuk adalah patah ulet. Pada spesimen Alumunium 5 spesimen mengalami patah ulet karena permukaan patahan tidak rata dan spesimen mengalami deformasi plastis. Dari data yang telah diperoleh, kurva energi terhadap temperatur dan
















kita tidak tahu apakah pada saat terjadi tumbukkan temperatur spesimen menunjukkan temperatur yang sesuai atau tidak, peletakkan spesimen yang tidak pas sehingga beban tidak tepat mengenai bagian sisi belakang takikan, terdapat ketidaksesuaian dimensi spesimen yang digunakan pada pengujian ini dengan dimensi spesimen sesuai standar ASTM E23, dan penggunaan metode Charpy yang memiliki kekurangan yaitu spesimen dapat bergeser dari tumpuannya karena tidak dijepit sehingga beban tidak tepat mengenai takikan. Dari pengolahan data diperoleh kurva energi vs temperatur dan harga impak vs temperatur yang sedikit berbeda. Seharusnya, kurva keduanya sama persis karena harga impak merupakan pengolahan data energi lebih lanjut. Hal tersebut disebabkan oleh kurang presisinya pengukuran dimensi spesimen karena


















BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan
















DAFTAR PUSTAKA

Callister, William D. “Materials and Science Engineering An Introduction”, 6th edition. John Wiley & Sons, Inc. 2003.
















LAMPIRAN

Tugas Setelah Praktikum

1. Buatlah kurva yang menghubungkan antara Temperatur dengan Energi
















material. Tentunya kita tidak ingin benda yang sedang digunakan patah tiba-tiba

karena

pengaruh

DBTT

(Ductile

to

Brittle

Transition

Temperature) pada material yang digunakan. Oleh karena itu, temperatur transisi

bermanfaat

untuk

pemilihan

material

menghindari kegagalan pada penggunaan material.

yang

tepat

untuk
















3. Baja 3








































































































Laporan Modul F - Uji Impak

Recommend Documents