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

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. Pengujian impak merupakan simulasi dari kondisi operasional material yang biasa ditemui dalam perlengkapan konstruksi dan transportasi, dimana beban

Page 2 of 33


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

Page 3 of 33


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 deformasi dengan mudah.

Page 4 of 33


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. Bentuk takikan pada spesimen metode ini berupa huruf U, V, dan key hole (seperti lubang kunci).

Gambar 2. Spesimen Metode Charpy

Page 5 of 33


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

Page 6 of 33


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.

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 c. Harga alat lebih murah d. Waktu pengujian lebih singkat

Kekurangan : a. Spesimen hanya dapat dipasang pada posisi horizontal b. Spesimen dapat bergeser dari tumpuannya karena tidak dijepit c. Pengujian hanya dapat dilakukan pada spesimen yang kecil

Page 7 of 33


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.

2. Harga Impak Harga impak adalah jumlah energi yang dapat diserap oleh suatu material tiap satuan luas. Harga impak dapat dihitung melalui persamaan :  

 

Page 8 of 33


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 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) vs Temperatur. Dari kurva tersebut dapat diketahui berbagai macam temperatur transisi dari material uji.

Page 9 of 33


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.

2.6 Faktor yang Mempengaruhi Bentuk Patahan

Faktor utama yang mempengaruhi bentuk patahan adalah sebagai berikut : 1. Temperatur Pada temperatur yang sangat rendah, patahan spesimen akan membentuk patah getas. Hal tersebut disebabkan oleh atom-atom pada spesimen berrotasi lebih lambat sehingga atom-atomnya lebih sulit untuk melakukan slip system. Sebaliknya, pada temperatur yang sangat tinggi,

Page 10 of 33


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.

Page 11 of 33


BAB III DATA PERCOBAAN DAN PENGOLAHAN DATA 3.1 Data Percobaan

Tabel 2. Data Percobaan Spesimen Baja

Temperatur

Baja

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

Energi

Panjang

Lebar

Tinggi

Notch

( C)

o

(J)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

1

25

17

62,3

9,4

9,3

8,8

2

80

63

62,83

9,45

9,4

8,05

3

40

26

62,3

9,4

9,37

8,53

4

-20

30

60,81

9,32

9,3

8,73

5

-40

20

61

9,9

9,4

8,7

Alumunium

Temperatur

Page 12 of 33


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 :

 

 

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

Selain itu, dari hasil percobaan juga dapat ditentukan jenis patahan yang terjadi pada spesimen melalui pengamatan permukaan patahan yang terjadi pada spesimen.

Page 13 of 33


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

9,89

o

25

80

40

-20

-40

85,83

88,23

85,80

86,03

87,49

71

82

89

7

6

Harga Impak (J/mm )

0,82

0,92

1,03

0,08

0,06

Permukaan Patahan

ulet

ulet

ulet

getas

getas

T ( C) 2

Luas Penampang (mm ) Energi (Joule)

Gambar 7. Patahan Spesimen Baja

Page 14 of 33


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

20

Harga Impak (J/mm )

0,20

0,82

0,32

0,36

0,23

Permukaan Patahan

ulet

ulet

ulet

ulet

ulet

T ( C) 2

Luas Penampang (mm ) Energi (Joule)

Gambar 8. Patahan Spesimen Alumunium

Page 15 of 33


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

Grafik Energi 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

50

75

Temperatur (C)

Berdasarkan grafik yang telah dibuat, dapat ditentukan interval temperatur transisi dari kedua jenis spesimen. Pada spesimen Baja didapatkan temperatur transisinya pada interval -20 C sampai 40 oC.

o

Pada spesimen Alumunium didapatkan temperatur transisinya pada interval -20 oC sampai 30 oC. Dari pengolahan data juga dapat diperoleh grafik Harga Impak vs Temperatur sebagai berikut :

Page 16 of 33


Grafik 2. Grafik Harga Impak vs Temperatur

Grafik Harga Impak vs Temperatur 1,2 1 ) 2

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

0,8 0,6

Alumunium Baja

0,4 0,2

-60

-35

0 -10

15

40

65

90

Temperatur (C)

Page 17 of 33


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 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 dialirkan juga ke tumpuan. Oleh karena itu nilai energi yang dihasilkan dari metode Izod bukanlah nilai energi yang sebenarnya. Sehingga metode Charpy lebih baik dan lebih akurat untuk digunakan dalam pengujian impak. Material yang digunakan dalam percobaan ini adalah Baja dan Alumunium. Berdasarkan literatur (Callister, William D. “Materials and Science Engineering An Introduction”, 6th edition. John Wiley & So ns, Inc. 2003.), baja memiliki struktur kristal BCC dan alumunium memiliki struktur kristal FCC. Baja dengan struktur BCC akan cenderung bersifat getas karena jumlah bidang slip yang sedikit, yaitu 8 buah. Dengan adanya kenaikan temperatur akan membuat baja menjadi sedikit lebih ulet karena atom-atomnya berrotasi lebih cepat. Adanya kecenderungan baja yang bersifat getas menjadi lebih ulet ketika diberi panas menyebabkan baja memiliki temperatur transisi. Alumunium dengan struktur kristal FCC akan cenderung bersifat ulet karena jumlah bidang slip yang cukup banyak, yaitu 12 buah, dan dengan adanya kenaikan temperatur akan membuat alumunium semakin ulet karena atom-atomnya berrotasi lebih cepat dan bervibrasi. Karena alumunium sejak awal sudah bersifat ulet, dan dengan pemberian panas membuat alumunium semakin ulet menyebabkan alumunium tidak memiliki temperatur transisi. Dari data yang diperoleh, dapat dihitung Harga Impak dari masing-masing spesimen. Harga Impak adalah jumlah energi yang dapat diserap oleh suatu

Page 18 of 33


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 menyerap energi pada temperatur tinggi dibandingkan dengan alumunium. Namun, alumunium lebih baik dalam menyerap energi pada temperatur yang rendah dibandingkan dengan baja. Untuk penggunaan material secara keseluruhan, alumunium lebih baik daripada baja karena menunjukkan sifat yang lebih stabil. Selain Harga Impak, bentuk patahan pada tiap spesimen pun dapat diketahui. Berdasarkan hasil pengujian spesimen Baja, didapatkan bentuk patahan ulet pada 3 buah spesimen dan patah getas pada 2 buah spesimen. Pada spesimen Baja 1 bentuk patahan yang terjadi adalah patah ulet karena permukaan patahannya tidak rata dan menunjukkan adanya deformasi plastis. Pada spesimen Baja 2, bentuk patahan yang terjadi adalah patah ulet karena spesimen tidak patah menjadi dua bagian sehingga sudah jelas bahwa spesimen mengalami deformasi plastis. Pada spesimen Baja 3 bentuk patahannya mirip seperti spesimen baja 2, bentuk patahannya adalah patah ulet karena spesimen tidak patah menjadi dua bagian dan permukaan patahannya menunjukkan adanya deformasi plastis. Pada spesimen Baja 4 didapatkan bentuk patahan getas karena permukaan patahannya cenderung rata meskipun terdapat sedikit relief. Pada spesimen Baja 5 bentuk patahannya adalah patah getas karena permukaan patahan cenderung rata. Berbeda dengan spesimen Baja, pada spesimen Alumunium didapatkan bentuk patah ulet pada semua spesimen. Pada spesimen Alumunium 1 bentuk patahan yang terjadi adalah patah ulet karena permukaan patahan tidak rata dan

Page 19 of 33


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 kurva harga impak terhadap temperatur dapat dibuat. Dari kurva energi terhadap temperatur dapat diperoleh nilai temperatur transisi spesimen Baja dan spesimen Alumunium. Temperatur transisi adalah temperatur yang menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang berbeda beda. Berdasarkan grafik yang telah dibuat, Baja memiliki temperatur transisi pada interval -20 oC sampai 40 oC. Sedangkan Alumunium memiliki temperatur transisi pada interval -20 oC sampai 30 oC. Berdasarkan penjelasan sebelumnya, Baja pasti memiliki temperatur transisi, sedangkan Alumunium tidak. Hasil dari pengolahan data yang didapatkan mengenai Baja sudah sesuai karena berdasarkan literatur dan pengujian, Baja sama-sama memiliki temperatur transisi. Namun, pada spesimen Alumunium terdapat perbedaan antara hasil pengujian dengan literatur. Pada pengujian kali ini didapatkan adanya temperatur transisi pada spesimen Alumunium. Berdasarkan literatur yang ada, seharusnya Alumunium tidak memiliki temperatur transisi. Adanya perbedaan dari hasil pengujian dengan literatur disebabkan oleh spesimen Alumunium yang digunakan pada pengujian ini tidak seragam sehingga mempengaruhi data yang dihasilkan, kurangnya ketelitian dalam membaca data hasil pengujian, alat uji yang belum dikalibrasi dengan sempurna sehingga terdapat kesalahan dalam data hasil pengujian, temperatur pengujian yang tidak sesuai karena cukup sulit untuk mempertahankan temperatur yang diinginkan dan

Page 20 of 33


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 pengukuran hanya dilakukan sekali, sehingga terdapat error.

Page 21 of 33


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan dari pengujian impak adalah sebagai berikut : 1. Berdasarkan Harga Impak yang diperoleh, material Alumunium lebih baik untuk digunakan karena sifatnya lebih stabil dibandingkan dengan material Baja. 2. Temperatur transisi Baja yang didapatkan adalah dalam interval -20 oC sampai 40

o

C. Hasil pengujian sesuai dengan literatur, dimana Baja

memiliki temperatur transisi. 3. Temperatur transisi Alumunium yang didapatkan adalah dalam interval 20 oC sampai 30 oC. Hasil pengujian tidak sesuai dengan literatur, dimana seharusnya Alumunium tidak memiliki temperatur transisi.

5.2 Saran

Saran dari pengujian impak kali ini adalah sebagai berikut : 1. Spesimen yang digunakan dalam pengujian lebih baik seragam dan diketahui jenisnya agar perbandingan hasil pengujian dengan literatur dapat lebih akurat. 2. Pengukuran dimensi pada spesimen lebih baik dilakukan minimal 3x untuk tiap spesimen agar dimensi yang terukur lebih akurat. 3. Sebelum melakukan pengujian pastikan alat uji telah dikalibrasi dengan tepat.

Page 22 of 33


DAFTAR PUSTAKA

Callister, William D. “Materials and Science Engineering An Introduction”, 6th edition. John Wiley & Sons, Inc. 2003. Dieter, G. E. “Mechanical Metallurgy” SI Metric Edition. Mc Graw – Hill Book Co. 1988. ASTM E23

Page 23 of 33


LAMPIRAN

Tugas Setelah Praktikum

1. Buatlah kurva yang menghubungkan antara Temperatur dengan Energi yang diserap oleh spesimen, baik Alumunium dan Baja secara digital! Jawab :

Grafik Energi 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

50

75

Temperatur (C)

2. Tentukan temperatur transisi dari kedua material tersebut! Apakah kegunaan dari temperatur transisi suatu material? Jelaskan dengan baik dan tepat! Jawab :

Pada spesimen Baja didapatkan temperatur transisinya pada interval -20 oC sampai 40 oC. Sedangkan pada spesimen Alumunium didapatkan temperatur transisinya pada interval -20 oC sampai 30 oC. Temperatur transisi berguna untuk menentukan apakah material tersebut stabil atau tidak pada temperatur yang bervariasi. Stabil atau tidaknya disini adalah apakah material tersebut akan mengalami transisi sifat pada temperatur tertentu dari ulet menjadi getas atau tidak. Dengan mengetahui hal tersebut, dapat memudahkan dalam pemilihan jenis

Page 24 of 33


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

yang

tepat

untuk

menghindari kegagalan pada penggunaan material.

3. Buatlah analisis mengenai bentuk permukaan patahan untuk semua spesimen! Jawab :

1. Baja 1

Pada spesimen Baja 1, spesimen patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya tidak rata, dan terdapat deformasi plastis. Ciriciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah ulet, sehingga bentuk patahan pada spesimen Baja 1 adalah patah ulet.

2. Baja 2

Pada spesimen Baja 2, spesimen tidak patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya tidak rata, dan spesimen terdeformasi plastis. Ciri-ciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah ulet, sehingga bentuk patahan pada spesimen Baja 2 adalah patah ulet.

Page 25 of 33


3. Baja 3

Pada spesimen Baja 3, spesimen tidak patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya tidak rata, dan spesimen terdeformasi plastis. Ciri-ciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah ulet, sehingga bentuk patahan pada spesimen Baja 3 adalah patah ulet.

4. Baja 4

Pada spesimen Baja 4, spesimen patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya cenderung rata, dan spesimen tidak terdeformasi plastis. Ciri-ciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah getas, sehingga bentuk patahan pada spesimen Baja 4 adalah patah getas.

5. Baja 5

Pada spesimen Baja 5, spesimen patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya cenderung rata, dan spesimen tidak terdeformasi Page 26 of 33


plastis. Ciri-ciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah getas, sehingga bentuk patahan pada spesimen Baja 5 adalah patah getas.

6. Alumunium 1

Pada spesimen Alumunium 1, spesimen patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya tidak rata, dan spesimen terdeformasi plastis. Ciri-ciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah ulet, sehingga bentuk patahan pada spesimen Alumunium 1 adalah patah ulet.

7. Alumunium 2

Pada spesimen Alumunium 2, spesimen tidak patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya tidak rata, dan spesimen terdeformasi plastis. Ciri-ciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah ulet, sehingga bentuk patahan pada spesimen Alumunium 2 adalah patah ulet.

Page 27 of 33


8. Alumunium 3

Pada spesimen Alumunium 3, spesimen tidak patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya tidak rata, dan spesimen terdeformasi plastis. Ciri-ciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah ulet, sehingga bentuk patahan pada spesimen Alumunium 3 adalah patah ulet.

9. Alumunium 4

Pada spesimen Alumunium 4, spesimen patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya tidak rata, dan spesimen terdeformasi plastis. Ciri-ciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah ulet, sehingga bentuk patahan pada spesimen Alumunium 4 adalah patah ulet.

10. Alumunium 5

Pada spesimen Alumunium 5, spesimen patah menjadi dua bagian, permukaan patahannya tidak rata, dan spesimen terdeformasi

Page 28 of 33


plastis. Ciri-ciri tersebut merupakan ciri-ciri dari patah ulet, sehingga bentuk patahan pada spesimen Alumunium 5 adalah patah ulet.

Rangkuman Praktikum

Dalam uji impak, terdapat dua jenis metode pengujian berdasarkan ASTM E23, yaitu metode Charpy dan metode Izod. Perbedaan metode Charpy dengan metode Izod terletak pada bentuk spesimen, letak spesimen ketika akan diuji, arah pembebanan, dan energi yang diserap. Spesimen pada metode Charpy memiliki dimensi 55 mm x 10 mm x 10 mm (panjang x lebar x tinggi) dengan takikan berada tepat di tengah spesimen (27,5 mm dari ujung spesimen). Sedangkan pada metode Izod, spesimennya memiliki dimensi 75 mm x 10 mm x 10 mm (panjang x lebar x tinggi) dengan takikan berada pada jarak 28 mm dari ujung spesimen. Pada metode Charpy, spesimen diletakkan dalam posisi horizontal tanpa dijepit oleh tumpuan. Sedangkan pada metode Izod, spesimen diletakkan dalam posisi vertikal dan dijepit oleh tumpuan (biasanya diletakkan di dalam ground). Arah pembebanan pada metode Charpy dilakukan dari sisi belakang takikan dan tepat mengenai bagian belakang takikan. Sedangkan pada metode Izod arah pembebanannya dilakukan dari sisi depan takikan namun tidak tepat mengenai takikan secara langsung, beban mengenai bagian sisi atas spesimen. Karena adanya perbedaan peletakkan spesimen, maka energi yang diserap oleh spesimen pada metode Charpy dan metode Izod pun berbeda. Pada metode Charpy, spesimen tidak dijepit oleh tumpuan sehingga energi yang diserap oleh spesimen benar-benar diserap oleh spesimen dan tidak dialirkan ke tempat lain. Berbeda dengan metode Izod yang spesimennya dijepit oleh tumpuan. Karena spesimen pada metode Izod dijepit oleh tumpuan, maka energi yang diserap oleh spesimen tidak benar-benar diserap seluruhnya oleh spesimen, melainkan juga dialirkan ke tempat lain (dalam hal ini tumpuan). Oleh sebab itu dalam hal penghitungan energi yang diserap, metode Charpy lebih baik dan lebih akurat untuk digunakan daripada metode Izod.

Page 29 of 33


Dalam pengujian impak, spesimen yang mengalami tumbukan dengan beban akan patah. Patahan yang terjadi ada tiga jenis, yaitu patah ulet, patah getas, dan campuran keduanya. Bentuk patahan yang akan dihasilkan dipengaruhi oleh banyak faktor, namun faktor utama yang mempengaruhi bentuk patahan adalah takikan, temperatur, dan kecepatan pembebanan. Adanya takikan pada spesimen menyebabkan munculnya tegangan triaxial. Tegangan triaxial adalah tegangan normal (dalam hal ini tegangan tarik) yang terjadi pada tiga arah, yaitu arah sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. Adanya tegangan triaxial ini akan menyebabkan spesimen mengalami patah getas karena spesimen menerima beban tarik. Beban tarik terjadi karena ketika spesimen menerima beban dari salah satu sumbu, maka spesimen akan mempertahankan bentuknya. Karena spesimen mempertahankan bentuknya maka muncul tegangan tarik pada arah sumbu x, y, dan z. 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. Pada temperatur yang rendah, atom-atom pada spesimen akan bergerak secara lambat sehingga ketika spesimen menerima beban, atom-atom pada spesimen tidak sempat untuk bergerak. Karena atom-atom pada spesimen tidak sempat bergerak, maka spesimen tidak sempat untuk terdeformasi, oleh karena itu pada temperatur rendah bentuk patahan yang akan terjadi adalah patah getas. Sebaliknya, pada temperatur tinggi, atom-atom pada spesimen akan bergerak lebih cepat sehingga ketika spesimen menerima beban, atom-atom pada spesimen bergerak dan menyebabkan spesimen mengalami deformasi. Oleh karena itu pada temperatur tinggi bentuk patahan yang akan terjadi adalah patah ulet. 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

Page 30 of 33


energi sehingga patahan yang terbentuk akan cenderung membentuk patah ulet karena spesimen memiliki waktu untuk terdeformasi terle bih dahulu. Dalam pengujian impak akan didapat grafik energi vs temperatur. Grafik tersebut dapat menunjukkan temperatur transisi pada suatu material. Temperatur transisi adalah temperatur yang menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang berbeda-beda. Terdapat tiga jenis temperatur transisi, yaitu NDT, FATT, dan FTP.

NDT atau Nil Ductile Temperature adalah temperatur transisi dimana bentuk patahan yang terjadi pada suatu material adalah patah getas. FATT atau Fracture Appearance Transition Temperature adalah temperatur transisi dimana bentuk patahan yang terjadi pada suatu material adalah campuran dari patah ulet dan patah getas. FTP atau Fracture Transition Plastic adalah temperatur transisi dimana bentuk patahan yang terjadi pada suatu material adalah patah ulet. Pada pengujian ini, temperatur transisi dipengaruhi oleh struktur kristal spesimen. Berdasarkan grafik energi vs temperatur, struktur FCC tidak memiliki temperatur transisi, namun pada struktur BCC terdapat temperatur transisi. Hal tersebut disebabkan oleh jumlah bidang slip yang dimiliki tiap struktur. Pada struktur FCC, bidang slip yang dimiliknya adalah 12, sedangkan struktur BCC hanya memiliki 8 bidang slip. Karena bidang slip FCC lebih banyak, maka atomatom pada struktur FCC akan lebih mudah bergerak. Karena atom-atom pada struktur FCC mudah bergerak, maka spesimen dengan struktur FCC akan lebih mudah terdeformasi. Struktur BCC memiliki bidang slip lebih sedikit sehingga

Page 31 of 33


atom-atomnya lebih sulit untuk bergerak. Karena atom-atomnya sulit bergerak, maka spesimen dengan struktur BCC sulit untuk terdeformasi. Karena dari awal struktur FCC mudah melakukan slip, dengan adanya kenaikan temperatur membuat spesimen dengan struktur FCC semakin mudah bergerak sehingga pada struktur FCC tidak terdapat temperatur transisi. Namun, pada struktur BCC yang sulit melakukan slip, dengan adanya kenaikan temperatur membuat spesimen dengan struktur BCC yang awalnya sulit melakukan slip menjadi mudah melakukan slip sehingga pada struktur BCC terdapat temperatur transisi.

Pada pengujian impak ini spesimen akan mengalami patah ulet atau patah getas. Patah ulet dan patah getas memiliki ciri-cirinya masing-masing. Ciri – ciri patah ulet yaitu spesimen akan terdeformasi plastis, permukaan patahan tidak rata karena beban yang diberikan menumbuk batas butir dari spesimen. Batas butir memiliki kekuatan yang lebih tinggi dari butir sehingga batas butir dapat menahan beban yang diberikan dan membuat spesimen terdeformasi plastis. Karena permukaan patahan tidak rata, maka permukaan patahan ulet juga akan cenderung tidak mengkilap. Sedangkan ciri-ciri patah getas yaitu spesimen tidak akan mengalami deformasi plastis. Permukaan patahan akan rata karena beban yang diberikan mengenai butir, dimana butir lebih lemah daripada batas butir sehingga butir yang terkena beban tidak dapat menahan beban yang diberikan dan menyebabkan permukaan patahan yang terjadi rata. Karena permukaan patahannya rata, maka permukaannya akan cenderung mengkilap.

Page 32 of 33

Laporan Modul F - Uji Impak

Recommend Documents