Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Modul F Uji Impak Oleh :
Nama
: Su S uselo Suluhito
NIM
: 13108095
Kelompok
: 9
Anggota (NIM)
: Jo Jonathan RMS
(13108057)
Isra Hadi
(13108059)
Alfian Sulthoni
(13108061)
Andi Mochammad AIM
(13108067)
Edo Prawiratama
(13108074)
Tony Kosasih
(13108094)
Suselo Suluhito
(13108095)
Tanggal Praktikum
: 20 April 2010
Nama Asisten (NIM)
: Heru Hermawan
Tanggal Pengesahan
: 23 April 2010
(13706018)
Laboratorium Metalurgi Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung 2010
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Dalam Pengujian Mekanik, terdapat perbedaan dalam pemberian jenis beban kepada material. Uji tarik, uji tekan, dan uji punter adalah pengujian yang menggunakan beban static. Sedangkan uji impak( fatigue) meng menggu guna naka kan n jeni jeniss beban dinamik. Pada uji impak, digunakan pembebanan yang cepat (rapid loading). Perbedaan dari pembebanan jenis ini dapat dilihat pada strain ratenya seperti pada table 6.1 dibawah ini. No
Rentang Kecepatan Regangan
1
10 s/d 10 s
2
10 s/d 10 s
3
10 s/d 10 s
4
10 s/d 10 s
5
10 s/d 10 s
Kondisi atau tipe pengujian
-8
-5
-1
Uji Creep pada beban konstan
-5
-1
-1
Pengujian tarik static
-1
2
-1
Pengujian Pengujian tarik atau tekan tekan dinamik
2
4
-1
Pengujian impak dengan tekanan tinggi
4
8
-1
Pengujian impak dengan kecepatan super tinggi(balistik)
Pada pembebanan cepat atau disebut dengan beban impak, terjadi proses penyerapan energy yang yang besar dari energy kinetic suatu beban yang yang menumbuk ke ke specimen. specimen. Proses penyerapan penyerapan energy energy ini, akan diubah diubah dalam berbagai berbagai respon respon material seperti deformasi plastis, efek histerisis, gesekan, dan efek inersia. . I.2. Tujuan Praktikum
1. Mengetahui Mengetahui pengaruh pengaruh beban beban impak terhadap terhadap sifat sifat mekanik material material 2. Mengetahui Mengetahui standard standard an prosedur prosedur penguji pengujian an impak impak 3. Mengetahui Mengetahui factor yang yang mempengar mempengaruhi uhi kegagalan kegagalan material material dengan dengan beban beban impak
BAB II TEORI DASAR
Pengujian impak yang dilakukan pada praktikum ini adalah sesuai dengan standar ASTM E 23 unutk metode Charpy dan Izzod. Metode Charpy banyak digunakan di Amerika sedangkan Izzod digunakan di Eropa.
Gambar 1. Metode Charpy(kiri) dan Metode Izzod(kanann) Spesimen pada dua metode tersebut mempunyai standard dimensi untuk diuji. Standar tersebut disesuaikan dengan ASTM E 23. Berikut standar untuk specimen pada metode Izzod dan Charphy.
Gambar 2. Spesimen Metode Charpy
Gambar 3. Spesimen Metode Izzod Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energy yang diberikan oleh beban(pendulum) dan menghitung energy yang diserap oleh specimen. Pada saat beban dinaikkan pada ketinggian tertentu, beban memiliki energy potensial maksimum, kemudian saat akan menumbuk specimen energy kinetic mencapai maksimum. Energy kinetic maksimum tersebut akan diserap sebagian oleh specimen hingga specimen tersebut patah.
Nilai Harga Impak pada suatu specimen adalah energy yang diserap tiap satuan luas penampang lintang specimen uji. Persamaannya sebagai berikut:
Keter Keteran anga gan: n:
m = mass massaa ban bandu dull pem pemuk ukul ul g = percepatan grafitasi h1= tinggi pusat bandul sebelum pemukulan h2= tinggi pusat bandul setelah pemukulan
Bentuk patahan specimen akan menimbulkan dua dua jenis patahan, patahan, yaitu patahan ulet dan patahan getas. Factor-faktor yang mempengaruhi bentuk dua patah tersebut dipengaruhi oleh beberapa hal. Yaitu: 1. Temperatur tur Pada temperature yang sangat rendah, specimen dapat bersifat getas. Hal tersebut disebabkan butiran-butiran atom specimen berotasi lebih cepat dan bervibrasi sehingga lebih leluasa untuk melakukan slip system. 2. Jeni Jeniss mat materia eriall Jenis material yang atom-atomnya membentuk struktur FCC cenderung lebih ulet dibandingkan yang membentuk struktur BCC. Hal tersebut terjadi karena atom-atom pada struktur FCC lebih banyak melakukan slip system sehingga banyak menyerap energy ketika dilakukan uji impak. 3. Arah Arah buti butira ran n spe speci cimen men Arah butiran specimen yang tegak lurus dengan arah pembebanan menyebabkan harga impak suatu specimen lebih tinggi daripada arah spesimen yang sejajar dengan arah pembebanan. Hal tersebut terjadi karena pembebanan memerlukan energy lebih untuk memecah butiran-butiran specimen tersebut. 4. Kecep Kecepat atan an pemb pembeb eban anan an Pembebanan yang terlalu cepat menyebabkan specimen mempunyai lebih sedikit waktu yang diperlukan untuk menyerap energy sehingga hal tersebut mempunyai pengaruh harga impak yang berbeda pada kecepatan yang berbeda. 5. Tega Tegang ngan an tria triaxi xial al Tegangan triaxial adalah tegangan tiga arah yang hanya terjadi di takikan(notch). Tegangan pada specimen akan berpusat pada takikan tersebut sehingga bentuk takikan akan mempengaruhi nilai harga impak yang didpat. Patah ulet disebabkan oleh tegangan geser dengan ciri-ciri antara lain: berserat, permukaanya kasar, gelap, dan terlihat sempat terjadi deformasi palstis. Hal tersebut terjadi
disebabkan oleh kekuatan butir yang lebih kuat dari kekuatan batas butir sehingga jalur patahan terletak pada batas butir. Patah getas getas disebabkan disebabkan oleh tegangan tegangan normal normal dengan cirri-ciri cirri-ciri antara lain: lain: tidak berserat, permukaannya halus, mengkilap, dan tidak terlihat adanya deformasi plastis. Hal tersebut disebakan oleh kekuatan batas butir yang lebih kuat dari kekuatan butir sehingga jalur patahan membelah butir-butir pada specimen tersebut.
BAB III DATA PERCOBAAN
A. DATA DATA PERC PERCOB OBAA AAN N Jenis mesin
: Wolpret
Standar Pengujian
: AS A STM E 23
Nilai HI didapat dengan persamaan persamaan sebagai berikut:
Sehingga Sehingga didapat data seperti seperti table dibawah dibawah ini:
BAB IV ANALISA ANALISA DATA
Dari data percob percobaan aan tersebut tersebut,, kita kita mendapatkan mendapatkan masing-masin masing-masing g harga harga impak impak dari dari specim specimen. en. Beriku Berikutt kurva kurva Harg Hargaa Impa Impak k deng dengan an tempera temperatur turee dan perban perbandin dingan gan kurva kurva baja baja dengan alumunium.
Dari kurva kurva tersebut tersebut didapatkan didapatkan bahwa aluminium aluminium cenderu cenderung ng lurus lurus dibanding dibanding baja. Hal tersebut disebabkan struktur material aluminium adalah FCC sehingga tidak mempunyai temperature temperature transisi. transisi. Pada struktur struktur FCC, FCC, atom-atom atom-atom mempuny mempunyai ai rongga rongga yang yang lebih lebih banyak, banyak, hal tersebut akan dimanfaatkan oleh atom untuk bergeser dan membentuk deformasi plastis ketika ketika diberi beban beban impak. impak. Sehingga Sehingga semua patahan patahan aluminiu aluminium m membentuk membentuk patah patah ulet di semua perlakuan perlakuan temperatur temperatur.. Pada baja, kurva kurva membentu membentuk k tanjakan tanjakan yang cukup tajam. Tanjakan Tanjakan yang cukup cukup tajam tajam terseb tersebut ut disebu disebutt daerah daerah temper temperatu ature re transisi transisi.. Daerah Daerah tempera temperatur turee transisi transisi menunju menunjukan kan daerah daerah dimana dimana sifat baja akan berubah berubah ketika ketika diperlakuk diperlakukan an temperature temperature tertentu. tertentu. Pada temperatur temperaturee yang sangat rendah, baja baja cenderung getas, hal tersebut diakibatkan diakibatkan atom-atom pada baja tidak mengalami vibrasi dan membentuk struktur BCC sehingga atom-atom kesulitan bergeser ketika ketika diberi beban beban impak. impak. Hal tersebut tersebut menyebakan menyebakan bentuk bentuk patahan patahan baja baja berupa berupa patahan patahan getas getas karena karena jalur jalur pata patahan han menemb menembus us jalur jalur buti butir. r. Pada Pada daerah daerah temper temperatur aturee tingg tinggi, i, baja baja cenderung cenderung bersifat bersifat ulet. Hal tersebut tersebut dapat dapat dilihat dilihat banyakn banyaknya ya energy energy yang diserap dan bentuk bentuk patahan patahan yang yang sangat sangat kasar dan berserabu berserabut. t. Baja tersebut tersebut menjadi menjadi ulet meskipun meskipun struktur struktur
atomnya atomnya adalah BCC. Hal tersebut tersebut terjadi karena karena atom-atom atom-atom baja mengalami mengalami vibrasi sangaat sangaat tinggi ketika dipanaskan sehingga baja sempat mengalami deformasi plastis ketika diberi beban impak. Pada kurva yang dilakukan ketika praktikum praktikum agak berbeda berbeda dengan kurva kurva pada teori. Harga Harga impak pada prkatikum prkatikum sedikit sedikit lebih lebih rendah rendah dibandingka dibandingkan n dengan dengan teori. Selain itu, kurva aluminium berada diatas kurva baja pada teori, sedangkan pada praktikum tepat ditengah ditengah kurva kurva kurva kurva baja. Perbedaan Perbedaan kurva kurva praktikum praktikum dan kurva kurva teori disebak disebakan an oleh beberapa beberapa factor. factor. Diantarany Diantaranyaa adalah alat alat penguji penguji yang yang belum dikalibr dikalibrasi asi sebelum sebelum dilakukan dilakukan,, specimen yang mempunyai mempunyai toleransi dimensi yang yang sangat besar dibandingkan dibandingkan ASTM E 23, dan kesalahan pembacaan pengukuran oleh praktikan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
1. Alumin Aluminium ium tidak tidak memp mempun unyai yai tempera temperatur turee transis transisii seperti seperti pada pada baja baja 2. Alumin Aluminum um selalu selalu bersifa bersifatt getas getas pada semua semua perlak perlakuan uan temper temperatur aturee ketika ketika diber diberii beban impak 3. Baja Baja memp mempun unya yaii temp temper erat atur uree tran transi sisi si 4. Baja akan menjad menjadii getas jika diberi diberi perlak perlakuan uan impak impak pada pada suhu suhu yang sangat rendah dan akan menjadi ulet ketika diberi perlakuan impak pada suhu tinggi akan bersifat ulet o o 5. Temp Temper eratu ature re tran transis sisii baja baja bekis bekisar ar antar antaraa -20 -20 C sampai 60 C. 6. Patahan ulet ditunju ditunjukkan kkan dengan dengan permuka permukaan an patahan patahan yang kasar, gelap dan berserabut. Sedangkan patahan getas getas ditunjukkan ditunjukkan dengan dengan permukaan patahan yang yang mengkilap, halus, dan tidak berserabut. 7. Pada Pada pataha patahan n ulet, ulet, jalur jalur patahan patahan terl terletak etak pada pada batas batas butir butir.. Sedang Sedangkan kan pataha patahan n getas, getas, jalur patahan menembus batas butir. 8. Pada Pada pataha patahan n ulet, ulet, specim specimen en sempat sempat mengal mengalami ami deform deformasi asi plasti plastis. s. Sedang Sedangakan akan pada pada patahan patahan getas specimen specimen tidak sempat sempat mengalami mengalami deformasi deformasi plastis.
Saran
Saat praktikum praktikum hendakny hendaknyaa specimen specimen diberi diberi penamaa penamaan n pada pada tempat tempat yang yang tepat agar dapa dapatt diam diamati ati lagi lagi set setel elah ah pen pengu gujia jian. n. Selain Selain itu, itu, dim dimen ensi si spec specim imen en hend hendak akny nyaa dibu dibuat at mendekati standar ASTM E 23 dan alat penguji juga sudah dikalibrasi sehingga sehingga nilai harga impak bisa mendekati sesuai teori.
BAB VI DAFTAR PUSTAKA
1. Call Callist ister er,, Will Willia iam m D. D. Materials Science Science and Engineering An Introduction, Sixth Edition. New York: York: John John Wiley Wiley & Sons Sons.. 2003 2003.. Halaman Halaman 471-48 471-488. 8.
2. Diet Dieter er,, Geo Georg rgee E. E. Mechanical Metallurgy. McGra McGraw w Hill Book Book Co. Co. 1988 1988.. Halaman 207-210.
TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1. Kurv Kurvaa temp temper erat atur uree dan dan ener energy gy yang yang diser diserap ap::
2. Pada ada mater terial alumini inium, tid tidak ak memp empunyai temperat eratu ure transisi. si. Pada baja, o
o
temper temperatu ature re transi transisi si berkis berkisar ar pada pada -20 C samapaai 60 C. temper temperatu ature re trnasi trnasisi si sangat sangat berguna untuk menentukan material yang tepat untuk mendesain sesuatu karena material material akan mempunyai mempunyai sifat sifat yang berbeda berbeda jika diberi perlakuan perlakuan temperature temperature yang berbeda sehingga kita bisa menggunakan material yang tepat pada perlakuan temperature temperature desain yang yang tepat. 3.
Pada ada temp emperat eratu ure yang san sangat rend endah, baja cenderu erung getas, tas, hal terse erseb but diakibatkan atom-atom pada baja tidak mengalami vibrasi dan membentuk struktur BCC sehingga sehingga atom-atom atom-atom kesulitan kesulitan bergeser bergeser ketika diberi diberi beban impak. impak. Hal tersebut tersebut menyebakan bentuk patahan baja berupa patahan getas karena jalur patahan menemb menembus us jalur jalur butir. butir. Pada Pada daerah daerah temper temperatu ature re tingg tinggi, i, baja cende cenderun rung g bersifa bersifatt ulet. ulet. Hal tersebut tersebut dapat dapat dilihat dilihat banyak banyaknya nya energy energy yang diserap dan bentuk bentuk patahan patahan yang yang sangat sangat kasar dan berserab berserabut. ut. Baja tersebut tersebut menjadi menjadi ulet meskipun meskipun struktur struktur atomny atomnyaa adalah BCC. BCC. Hal tersebut tersebut terjadi terjadi karena atom-ato atom-atom m baja mengalami mengalami vibrasi vibrasi sangaat tinggi ketika dipanaskan sehingga baja sempat mengalami deformasi plastis ketika diberi beban impak. Pada struktur FCC, atom-atom mempunyai rongga rongga yang lebih banyak, banyak, hal tersebut akan dimanfaatkan oleh atom untuk bergeser dan membentuk deformasi
plastis ketika diberi beban impak. impak. Sehingga Sehingga semua patahan patahan aluminium aluminium membentuk patah ulet di semua perla kuan temperatur. temperatur.
TUGAS TAMBAHAN Dimensi Dimensi specim specimen en Izzod Izzod
ormasi plastik plastik diprod diproduks uksii oleh dislok dislokasi asi gerakan. kan. Denga Dengan n Slip adalah proses yang def ormasi kekuatan eksternal, bagian dari kisi kristal kristal meluncur meluncur satu satu sama sama lain, lain, menghasilkan geometri berubah material. ergantung pada jenis kisi, sistem slip berbed a yang hadir dalam dalam materi. materi. Lebih Lebih khus khus s lag lagi, i, slip slip terj terjad adii ant antar araa plan planee beri berisi si terkecil erkecil vektor vektor Burger Burgerss . pada pada struktur struktur FCC, FCC, slip system system terjad terjadii sepanj sepanjang ang paket paket plane plane.. Sedangaka angakan n pada pada BCC terjadi sepanjang bidan g terpendek Vektor Burgers.
Gambar Gambar slip syste syste
BCC(kiri) BCC(kiri) dan gamabar gamabar slip system system FCC(kan FCC(kanan)
