PANDUAN PRAKTIKUM MT2205 – LABORAT LA BORATORIUM ORIUM TEKNIK MATERIAL MATERIAL 1
LABORATORIUM LABORATORIUM METALURGI METALURGI DAN TEKNIK TEKN IK MATERIAL PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2015
1
MODUL PRAKTIKUM MT 2205 - LABORATO LABORATORIUM RIUM TEKNIK MATERIAL MATERIAL 1 LATAR BELAKANG Praktikum Praktikum Laboratori Laboratorium um Teknik Teknik Material Material (LABTEK (LABTEK I) merupakan merupakan kegiatan kegiatan praktikum praktikum yang berisikan materi pengujian-pengujian siat mekanik suatu material! "e#ara umum$ ter%apat & pengujian mekanik yang merupakan pengujian merusak (destructive (destructive testing )! )! Pengujian mekanik yang ter%apat %alam praktikum ini berupa pengujian merusak yang sering %igunakan baik %alam skala laboratorium maupun skala in%ustri! 'engan memaami prinsip %asar pengujian-pengujian pa%a praktikum ini$ praktikan %apat juga mengenal prinsip %asar pengujian mekanik lainnya yang ti%ak menja%i materi %alam praktikum ini!
Pengu Penguji jian an sia siatt-si sia att mekan mekanik ik ( properties) properties) suat suatu u mate materi rial al menj menja% a%ii pent pentin ing g kare karena na merupakan sala satu kajian utama %i %alam Teknik Material! 'engan memaami siat mekanik suatu material$ %apat %iketaui kualitas material tersebut %an juga %apat %iketaui aplika aplikasin sinya ya %alam %alam %unia %unia in%ust in%ustri! ri! Melalu Melaluii prakti praktikum kum ini$ ini$ prakti praktikan kan juga juga %apat %apat belaja belajar r mengena mengenaii prose% prose%ur ur penguji pengujian an yang yang baik baik %an %apat %apat mengi mengitun tung g besara besarann- besara besaran n siat siat mekanik %ari suatu material! MODUL PRAKTIKUM Mo%ul A ji Tarik (Static Tension Test ) Mo%ul B ji Keras ( Hardness Hardness Test Test ) Mo%ul , ji Puntir (Static Torsion Test ) Mo%ul ' ji Lentur %an Kekakuan (Static Bending Test ) Mo%ul E ji Lela ( Fatigue Fatigue Test Test ) Mo%ul ji Impak ( Impact Impact Test Test )
*alaman + *alaman 11 *alaman 1 *alaman ./ *alaman .0 *alaman /1
PROSEDUR PRAKTIKUM Prose%ur praktikum yang arus %itaati ole praktikan sebagai berikut 2 1! Prak Prakttikan kan men mengi giku kutti sel selur uru u mo%ul o%ul prak prakti tiku kum! m! .! Prak Prakti tika kan n su%a su%a meny menyel eles esai aika kan n %an %an mengu mengump mpul ulka kan n tuga tugass pen%a pen%au ulu luan an satu satu ari ari kerja sebelum praktikum %ilaksanakan! /! Prak Prakttikan kan %at %atang ang 1+ menit enit sebe sebellum prak prakttikum ikum %im %imulai ulai kem kemu%i u%ian memas emasti tika kan n asisten praktikum pa%a saat itu! 3! Prak Prakti tiku kum m %ia4a %ia4ali li %eng %engan an tes tes a4al a4al %an %ila %ilanj njut utka kan n %eng %engan an %isk %iskus usii antar antaraa asist asisten en %an praktikan %engan alokasi +! Prakt Praktik ikan an meng mengik ikuti uti per# per#oba obaan an ber ber%a %asa sark rkan an ara araa an n %ari %ari asis asiste ten n %an %an tekn teknis isi! i! &! Prak Prakti tiku kum m %iak %iakir irii %eng %engan an penje penjela lasa san n meng mengen enai ai pengo pengola laa an n %ata %ata %an %an peny penyus usun unan an lapora laporan n prakti praktikum! kum! Lapora Laporan n prakti praktikum kum %isera %iseraka kan n selamb selambatat-lam lambatn batnya ya satu satu ari ari sebelum presentasi laporan praktikum! ! Pres Present entas asii lapor laporan an prak prakti tikum kum %il %ilak aksa sana naka kan n selam selambat bat-l -lam amba batny tnyaa satu satu ming minggu gu sete setela la praktikum! 0! Praktikan mengisi lembar feedback praktikum! praktikum!
.
FORMAT TUGAS TUGAS PENDAHULUAN DAN LAPORAN Tugas Pen%auluan ter%iri %ari 2 1! ,o5er .! Per Pertany tanyaa aan n %an %an ja ja4aba 4aban n %ar %ari Tu Tugas gas Pen Pen%a %au ulu luan an!!
ormat ,o5er 2 Tugas Pen%auluan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Mo%ul A ji Tarik
Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Mo%ul A ji Tarik
ole 2
ole2
Kelompok Anggota (9 (9IM)
2 2
Tanggal Tanggal Pengumpulan 2 Tanggal Tanggal Praktikum 2 9ama Asisten Asisten (9IM) 2
9ama 9IM Kelompok Anggota (9IM)
2 2 2 2
Tanggal Praktikum 2 Tanggal Tanggal Penyeraan Laporan 2 9ama Asisten Asisten (9IM) 2
:ambar :anesa 1;.<
:ambar :anesa 1;.<
Laboratorium Metalurgi %an Teknik Teknik Material Program "tu%i Teknik Material akultas Teknik Teknik Mesin %an 'irgantara Institut Teknologi Ban%ung
Laboratorium Metalurgi %an Teknik Teknik Material Program "tu%i Teknik Material akultas Teknik Mesin %an 'irgantara Institut Teknologi Ban%ung
Laporan Praktikum ter%iri %ari 2 1! ,67E8 .! BAB I 2 Pen Pen%a %au ulluan uan (lat (latar ar bela belaka kang ng %an %an tuj tujua uan n prak prakttikum) kum) /! BAB II 2 Teori 'asar 3! BAB III 2 'ata Per#obaan (%ata %an pengolaan %ata) +! BAB I7 2 Analisis 'ata (analisis %an interpretasi %ata per#obaan) &! BAB 7 2 Kesimpulan %an "aran ! 'ATA8 P"TAKA 0! LAMP LAMPI8 I8A9 A9 (tug (tugas as sete setela la prakt praktik ikum um$$ rang rangku kuma man n prakt praktik ikum um$$ %an %ata %ata lain lain yang yang %ibutukan)
/
ATURAN PRAKTIKUM Peraturan praktikum yang arus %itaati ole praktikan sebagai berikut2 1! Mengerjakan tugas pen%auluan yang ter%apat pa%a mo%ul! .! Memba4a peralatan sesuai %engan mo%ul$ %iba4a sebelum praktikum! /! Memakai jas laboratorium$ sepatu tertutup$ kemeja$ %an berambut rapi! 3! 'atang 1+ menit sebelum praktikum %imulai! +! Ti%ak makan$ menggunakan %an mengaktikan %ering an%pone$ merokok$ ti%ur$ %an meninggalkan praktikum tanpa sei=in asisten! &! Ti%ak merusak %an mengilangkan alat! ! Memba4a mo%ul$ buku #atatan$ %an kartu praktikum (%ilengkapi)! 0! Membuat surat ijin yang sa apabila ti%ak %apat mengikuti praktikum! ;! Menjaga sopan santun %an etika selama praktikum! 1 <) • Ti%ak memberikan inormasi kea%iran 1+ menit setela praktikum %imulai (K$
9AP><) • Ti%ak memberi surat i=in yang sa untuk keti%aka%iran praktikum maksimal / ari kerja setela praktikum (K$ 9AP > <) .! Keterlambatan Praktikum • Keterlambatan < sampai 1+ menit (K$ A-1+$ %an 4ajib melapor pa%a asisten yang bersangkutan %an koor%inator praktikum) • Keterlambatan %iatas 1+ menit (K$ 9AP> <) /! Keterlambatan Tugas Pen%auluan • Terlambat mengumpulkan Tugas Pen%auluan %ari 1-1+ menit (K$ 9M?.) • Terlambat mengumpulkan Tugas Pen%auluan %iatas 1+ menit (K$9M><$ tetap •
4ajib mengikuti praktikum) Ti%ak mengumpulkan Tugas Pen%auluan (K$9M><)$ ti%ak bole mengikuti
praktikum! 3! Kelengkapan Praktikum • Ti%ak memba4a kartu praktikum (K$ %ipersilakan pulang namun %apat mengikuti mo%ul yang bersangkutan pa%a sit lain) • Ti%ak memba4a mo%ul$ memakai jas laboratorium$ memakai pakaian berkera$ %an memakai sepatu tertutup(K$ 9AP-/<$ %an praktikan %ipersilakan pulang untuk melengkapi %engan resiko keterlambatan) • Ti%ak melengkapi kartu praktikum (K$ 9AP-/<$ %an praktikan % ipersilakan pulang untuk melengkapi %engan resiko keterlambatan) +! ntuk nilai tes a4al @ /< praktikan %ipersilakan pulang %an nilai praktikum yang %iperitungkan anya nilai tugas pen%auluan! &! Merokok pa%a saat praktikum (9AP><)
3
! Keaktian • Makan atau ti%ur (K %an A-+<) • Menggunakan an%pone (K %an A-+<) • Meninggalkan praktikum (K %an A-+<) 0! Merusak %an mengilangkan alat %an ben%a kerja pengujian (K$ melapor pa%a asisten$ koor%inator praktikum$ koor%inator asisten$ %an teknisi) ;! "anksi yang bersiat kon%isional %an insi%ental akan %itetapkan ole asisten yang bersangkutan pa%a saat praktikum 1
2 Ter#atat %alam buku kasus 2 9ilai akti5itas %ikurangi poin 2 9ilai Akti5itas Praktikum 2 9AP (9ilai Akti5itas Praktikum) %ikurangi poin 2 9ilai Akir Praktikum 2 9A (9ilai Akir Praktikum) %ikurangi poin
ATURAN PENILAIAN 9ilai Total Praktikum (9TP ) %i%asarkan pa%a . aspek penilaian yaitu 2 1! 9ilai Akti5itas Praktikum 9ilai Akti5itas Praktikum %apat %iormulasikan %engan 2 NA =
NMA + NMB + NMC + NMD + NME + NMF &
9MA s?% 9M a%ala nilai per Mo%ul A sampai Mo%ul ! Penilaian %ari masing- masing mo%ul a%ala 2 (1< !T ) + (1< !TesA#a$ ) + (/< !Aktivitas Pr aktikum) + (/< !"aporan ) + ( .< !presentas i ) NM ( Ni$ai Modu$ ) = 1<< .! 9ilai jian Praktikum (9P ) 9ilai %iambil %ari ujian tertulis Praktikum Laboratorium Teknik Material! Penilaian berupa angka < s?% 1<
+
MODUL A
UJI TARIK LATAR BELAKANG ji tarik merupakan pengujian mekanik yang paling luas %igunakan %i in%ustri karena kemu%aannya untuk analisis %ata yang %i%apatkan %an memperole inormasi mengenai siat mekanik suatu material! Pa%a proses pengujian tarik ini$ pembebanan berupa beban uniaksial %engan ke#epatan pembebanan yang statis! Pengujian tarik %apat %ilakukan kepa%a ampir semua material %ari logam$ keramik maupun polimer!
Inormasi yang %i%apat %ari pengujian tarik ini berguna untuk pemilian material$ pengembangan pa%uan$ kontrol kualitas %an proses %esain %alam berbagai kon%isi! Meto%a pengujian ini %iterima se#ara memuaskan %alam in%ustri komersil$ seingga %igunakan se#ara luas %alam per%agangan! *al yang arus %i#atat a%ala$ asil pengujian tarik %ari suatu spesimen yang %iambil %ari sala satu bagian %ari suatu pro%uk ti%ak se#ara total merepresentasikan siat kekuatan %an keuletan %ari seluru pro%uk atau karakteristik penggunaannya %alam lingkungan yang berbe%a %engan kon%isi pengujian! "tan%ar pengujian tarik$ %iantaranya %i%eskripsikan %engan %etail %alam A"TM E0?E0M-11! TUJUAN PRAKTIKUM 1! Mengetaui stan%ar %an prose%ur pengujian tarik %engan baik %an benar .! Mengetaui besaran-besaran siat mekanik yang %iperole %ari pengujian tarik! /! Mengetaui enomena-enomena yang terja%i %ari pengujian tarik! 3! Mampu mengola %ata asil pengujian! TEORI DASAR
ji tarik yang akan %ilaksanakan pa%a praktikum ini sesuai %engan stan%ar Ameri#an "o#iety or Testing an% Materials (A"TM)! ntuk uji tarik %engan spesimen logam$ sesuai %engan A"TM E$ mengenai panjang gage $engt& yang 3 kali %iameter spesimen! "pesimen uji berbentuk silin%er %engan ukuran sebagai berikut 2
:ambar 1!1 "pesimen uji tarik *asil pengujian tarik a%ala kur5a antara F %an $ ! Kemu%ian akan %i uba menja%i kur5a engineering stress'strain$ seperti pa%a gambar %i ba4a ini 2
&
:ambar 1!. Kur5a Engineering "tressC"train ntuk men%apatkan kur5a engineering stress'strain %ari kur5a antara (F %an ($ a%ala %engan persamaan 2 S =
e
=
" P Ao e ∆l
l lo
A ∆$
$o
DDDDDDDDDDDDDDD! Persamaan 1
= $ − $o $o
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!! Persamaan .
2 Engineering "tress (9?mm.) 2 Beban yang %iberikan (9e4ton) 2 Luas penampang (mm.) 2 "train ( ti%ak bersatuan )$ %inyatakan %alam persentase 2 Perubaan Panjang (mm) 2 Panjang setela pembebanan (mm) 2 Panjang a4al spesimen (mm)
"etela %i %apatkan kur5a engineering stress)strain$ kita uba menja%i kur5a true stress) strain! %engan #ara sebagai berikut 2
:ambar 1!/ Kur5a True "tressC"train "esaat sebelum ne#king 2 σ =
Ao
(e + 1) = S (e + 1) DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD! Persamaan /
ε = ln(e + 1)
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD!! Persamaan 3
"etela terja%i ne#king 2 σ t =
A
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD!! Persamaan +
= "n Ao
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD!! Persamaan & A ntuk men%apatkan nilai * %an n %ari persamaan F$o# Stress$ maka %ari kur5a true stress' ε t
strain arus %i-logaritma-kan! Persamaan F$o# Stress a%ala
=K
n
.
:ambar 1! 3 ,onto Kur5a Log σ 5s Kur5a Log
0
PROSEDUR PERCOBAAN
DATA UJI TARIK - Fenis mesin tarik - Beban skala penu - Panjang uji a4al$ Lo - 'iameter a4al$ 'o - Tebal a4al G)$ to - Lebar a4al G) - Kekerasan a4al - Ke#epatan tarik - Ke#epatan kertas - 'iameter pataan$ 'i - Tebal pataan G)$ ti - Lebar pataan G)$ Hi
> > > > >
mm mm mm
>
mm
> > > >
*8A mm?menit mm?menit mm mm mm
> >
;
9o
Panjang uji setela pataan > Kekerasan setela pengujian > 'i (ti)G (mm)
∆ Li
(mm)
Ai (mm.)
mm *8A σ > Pi ? Ao
Pi (9)
E > Li?Lo ()
(9?mm)
σ > Pt?Ao
εs > ln Ao?Ai
.
(9?mm )
()
1 . / 3 + & 0 ; 1<
,atatan 2 - Lo$ 'o$ to$ Ho %iukur minimal / kali - G) untuk spesimen bentuk pelat TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM 1! 'i ba4a ini a%ala %ata engineering stress-strain asil uji tarik pa%a baja karbon %engan
%$0
20&
'&(
)1)
)*(
)(*
510
51&
52)
51&
50'
)&*
))+
'+*
'52
St$,n #%
0
0.1
0.2
0.5
1
2
)
5
+
10
12
1)
1*
1+
1( #$/t!%
a! Plot ke %alam kur5a engineering stress-strain %engan program EJ#el b! Tentukan u$timate tensi$e strengt& %ari pa%uan itu #! Tentukan persen e$ongasi saat pata ( fracture) %! *itung mo%ulus elastisitas %ari pa%uan tersebut e! Tentukan tegangan lulu pa%uan tersebut %engan meto%eoffset
TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1! 'ari kur5a yang an%a %apatkan antara 5s L$ buat berturut- turut Kur5a Tegangan Engineering 5s 8egangan Engineering$ Tegangan "ebenarnya 5s 8egangan "ebenarnya serta Logaritma Tegangan "ebenarnya 5s Logaritma 8egangan sebenarnya .! *itung besaran- besaran siat mekaniknya /! enomena apa saja yang terja%i %alam pengujian tarik ini 3! Apaka yang %imaksu% %engan "uder Bands Felaskan %engan gambar +! Apaka kegunaan kita menentukan gage $engt& Apa alasannya gage $engt& tersebut %ibuat %engan syarat L?% > /-+
1<
BAHAN BACAAN SEBELUM PRAKTIKUM ntuk proses praktikum yang baik %an lan#ar$ maka praktikan %isyaratkan untuk memba#a buku %i ba4a ini 2 1! 'a5is! E ! *armer$ :eorge Earl TroJell$ :eorge !H!*au#k$ Te Testing o Engineering Materials$! E%isi ke-3$ #apter . alaman 1- /< %an #apter 0 alaman 1.+- 13& .! 'ieter :!E Me#ani#al Metalurgy$ "I Metri# E%ition! E%isi ke-3$ alaman .+-.00! /! ,allister$ Hilliam '! Materials "#ien#e An% Engineering An Intro%u#tion$ e%isi ke&$ Fon Hilley "on In#! *alaman 11 C 1/.
ntuk yang memiliki buku- buku %i atas$ %engan e%isi yang berbe%a silakan %i sesuaikan sen%iri!
11
MODUL B
UJI KERAS LATAR BELAKANG ji keras merupakan pengujian yang paling eekti! 'engan pengujian ini$ kita %apat %engan mu%a mengetaui gambaran siat mekanik suatu material! Meskipun pengukuran anya %ilakukan pa%a satu titik$ atau %aera tertentu saja$ nilai kekerasan #ukup 5ali% untuk menyatakan kekuatan suatu material! Material %apat %engan mu%a %igolongkan sebagai material ulet maupun getas$ anya %engan uji keras!
ji keras juga %apat %igunakan sebagai satu meto%e untuk mengetaui pengaru perlakuan panas %an perlakuan %ingin tera%ap material! Material yang tela mengalami #ol% 4orking ot 4orking$ atau eat treatment$ %apat %iketaui perubaan kekuatannya %engan mengukur kekerasan permukaan material tersebut! 6le karena itu$ uji keras merupakan meto%e yang mu%a %ilakukan untuk +ua$it, contro$ material! Termasuk %alam pengujian kekerasan ini a%ala uji keras 8o#k4ell$ Brinnell %an 7i#kers! "tan%ar pengujian kekerasan untuk material logam %iantaranya %i%apatkan %ari A"TM E1011! Pengujian kekerasan 8o#k4ell merupakan pengujian empirik kekerasan %engan #ara in%entasi yang mana asil pengujiannya berubungan %engan kekuatan tarik$ ketaanan aus$ keuletan %an karakteristik isik lainnya %ari logam %an juga berguna %alam kontrol kualitas %an pemilian material! Pengujian kekerasan 8o#k4ell %ianggap proses pengujian yang memuaskan untuk pengujian perkapalan komersial %an tela banyak %igunakan se#ara luas %alam %i in%ustri! "atu al yang arus %igarisba4ai$ pengujian 8o#ke4ell %alam suatu bagian tertentu belum tentu menggambarkan kon%isi isik se#ara keseluruan %ari suatu pro%uk! Penjelasan serupa %alam paragra ini berlaku untuk pengujian kekerasan Brinnell! "e%angkan pengujian kekerasan 7i#kers merupakan pengujian kekerasan mikro yang %iperlukan untuk pengujian kekerasan bagian yang terlalu tipis atau ke#il untuk %ilakukan %engan pengujian kekerasan 8o#k4ell atau Brinnell!
TUJUAN PRAKTIKUM 1! Mengetaui ma#am- ma#am meto%e pengujian keras serta aplikasinya .! Mengetaui prose%ur %an stan%ar pengujian keras /! Mengetaui siat mekanik serta perubaan yang terja%i akibat proses pemanasan! 3! Mengetaui kelebian %an kekurangan meto%e-meto%e pengujian kekerasan +! Mampu mengitung besaran siat mekanik suatu material TEORI DASAR Konsep umum tentang kekerasan sebagai penentu kualitas suatu baan mempunyai kaitan erat %engan kekakuan ( so$idit,) %an kekompakan permukaan suatu material! Ter%apat beberapa meto%e yang %ikembangkan %alam menentukan arga kekerasan ini seperti meto%e goresan ( scratc&)$ meto%e in%entasi (indentation)$ %an meto%e pantulan (rebound atau d,namic)! Meto%e-meto%e tersebut menyebabkan arti isik %ari kekerasan memiliki perbe%aan %an aplikasinya pun berbe%a %i setiap bi%ang %an pengalaman k erja seseorang!
1.
"e#ara umum$ %einisi kekerasan a%ala ketaanan tera%ap %eormasi$ %an untuk logam$ %eormasi yang %imaksu%kan %isini a%ala %eormasi plastis! Beberapa %einisi yang lain untuk kekerasan antara lain2 a! ketaanan tera%ap penekanan %iba4a beban statik atau %inamik b! energi yang %iserap ketika %iberikan beban impak! #! ketaanan tera%ap penggoresan %! ketaanan tera%ap abrasi e! ketaanan tera%ap pemotongan %an pengeboran ntuk kebanyakan aplikasi teknik$ %einisi kekerasan yang sering %ipakai a%ala kekerasan %engan meto%e in%entasi! 6le karena itu$ %alam praktikum ini anya %ipelajari uji keras meto%e in%entasi yaitu uji keras Brine$$- .ock#e$$ $ %an /ickers! B,n! H$n!"" Pengujian kekerasan Brinell menggunakan bola baja %engan %iameter 1< mm %an beban /<<< Kg! *al ini sesuai %engan A"TM E 1< yang menggunakan beban /<<< kg untuk &ard Meta$ $ 1+<< Kg untuk intermediate &ardness$ %an +<< Kg untuk soft Materia$s!! Beban %iberikan kepa%a spesimen selama /< s$ kemu%ian %iameter %iukur %engan mikroskop untuk menentukan arga kekerasan Brinell! Meto%e pengujian Brinell %apat %iliat pa%a gambar %iba4a ini!
:ambar! .!1 Meto%e Pengukuran kekerasan Brinell R3/4! H$n!"" Meto%e pengujian kekerasan yang paling banyak %ipakai a%ala Meto%e 8o#k4ell! Ter%apat %ua ma#am pembebanan %alam pengujian kekerasan ro#k4ell$ yaitu beban minor %an beban mayor! Beban minor sebesar 1< Kg$ %an beban mayor yang besarnya ber5ariasi antara &<$ 1<< %an 1+< Kg! "elain 5ariasi pa%a beban mayor$ %apat pula %ilakukan %engan 5ariasi pa%a jenis %an %imensi in%entornya! Prose%ur pengujian 8o#k4ell ini %istan%arkan menurut A"TM E 10! 6,/4!" H$n!"" Pengujian kekerasan %engan meto%e 5i#kers menggunakan in%entor berupa pyrami% intan yang membentuk su%ut 1/&N (A"TM E ;.)! Masa in%entor ber5ariasi antara 1- 1.< Kg! ji keras 7i#kers %iterima se#ara luas untuk keperluan riset maupun penelitian karena nilai kekerasan 7i#kers menye%iakan rentang nilai yang luas! "eingga 7i#kers ini %apat %igunakan pa%a material yang lunak %an material yang sangat keras sekalipun! *arga kekerasan 7i#kers atau 7*9 (7i#kers *ar%ness 9umber) a%ala 2
P > Beban yang %iberikan ( Kg ) L > Panjang rata- rata %iagonal ( mm )! 1/
Beberapa al yang arus %i#atat antara lain2 - Karena 5ariasi kekerasan 7i#kers mungkin terja%i %i %alam material$ maka nilai satu pengujian %ari bagian tertentu %alam material belum tentu men#erminkan kekerasan se#ara keseluruan material tersebut! - In%entor 7i#kers pa%a umumnya mengasilkan geometri in%entasi yang serupa pa%a ampir semua beban! Terke#uali untuk pengujian pa%a beban yang sangat ren%a yang mengasilkan in%entasi %engan %iagonal lebi ke#il %ari .+ Om$ nilai kekerasan se#ara essensial akan sama seperti yang %iasilkan %engan beban pengujian lebi %ari 1kg$ selama material yang %iuji relati omogen! PROSEDUR PERCOBAAN
13
DATA UJI KERAS a! Meto%e Brinell Fenis mesin 2 Tanggal pengujian 2 "tan%ar pengujian 2 Penguji 2 Ass penga4as 2 B*9 >
9o
. '('-
'. - % . )
Baan
(9)
' (mm)
% (mm)
Kekerasan Brinell
' (mm)
Kekerasan 7i#kers
1 . / 3 + 1 . / 3 + 1 . / 3 +
b!
Meto%e 7i#kers Fenis mesin 2 Tanggal pengujian 2 "tan%ar pengujian 2 Penguji 2 Ass! penga4as 2 o 1/& . sin (approJimately) *7 > 1!0+3 . *7 > %. . % 9o
Baan
P (9)
' (mm)
1 . / 3 + 1 . / 3 +
1+
1 . / 3 +
#!
Meto%e 8o#k4ell Fenis mesin 2 Tanggal pengujian 2 "tan%ar pengujian 2 Penguji 2 Ass! penga4as 2 Baan
9o
Beban (kg)
in%entor
Harna skala
Kekerasan 8o#k4ell
1 . / 3 + 1 . / 3 + 1 . / 3 +
TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM 1! "ebutkan sejara perkembangan meto%e-meto%e pengujian kekerasan$ %an jelaskan bagaimana prinsip pengukuran kekerasannya .! "ebutkan kelebian %an kekurangan pengujian kekerasan meto%e Brinnel /! a! "ebutkan kelebian pengujian kekerasan %engan meto%e 8o#k4ell b! Bagaimanaka #ara men%apatkan arga kekerasan 8o#k4ell yang baik *al apa saja yang arus %i lakukan sebelum pengujian kekerasan$ jelaskan 3! Felaskan kegunaan pengujian kekerasan %engan Micro&ardness test
1&
TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1! "ebutkan ma#am- ma#am 5ariasi pengujian kekerasn 8o#k4ell ber%asarkan beban mayor %an jenis in%entor A%aka tujuan %ari 5ariasi tersebut$ jelaskan 1$0+3 P .! Turunkan persamaan kekerasan 7i#kers$ 'P* > ('P* a%ala 'iamon% L. Pyrami% *ar%ness)! /! Temperatur akan berpengaru tera%ap kekerasan material$ al ini %apat %inyatakan %alam ubungan2 H = A !-BT * > *ar%ness (kg!mm.) T > Temperatur (K) A$B > konstanta :ambarkan kur5a yang menyatakan ubungan antara T %an * tersebut! Apa yang %apat An%a jelaskan %ari kur5a tersebut! 3! Mengapa arga kekerasan berban%ing lurus %engan arga kekuatan tariknya BAHAN BACAAN SEBELUM PRAKTIKUM ntuk proses praktikum yang baik %an lan#ar$ maka praktikan %isyaratkan untuk memba#a buku %i ba4a ini2 1! 'a5is! E ! *armer$ :eorge Earl TroJell$ :eorge !H!*au#k$ Te Testing o Engineering Materials$! E%isi ke-3$ #apter 1. alaman 1;+- ..< .! 'ieter :!E Me#ani#al Metalurgy$ "I Metri# E%ition! E%isi ke-3$ alaman /.+ C //& /! ,allister$ Hilliam '! Materials "#ien#e An% Engineering An Intro%u#tion$ e%isi ke&$ Fon Hilley "on In#! *alaman 1/3 C 13< ntuk yang memiliki buku- buku %i atas$ %engan e%isi yang berbe%a silakan %i sesuaikan sen%iri!
1
MODUL C
UJI PUNTIR LATAR BELAKANG Tegangan geser terja%i se#ara paralel pa%a bi%ang material$ berbe%a %engan tegangan normal yang tegak lurus %engan bi%ang! Kon%isi tegangan geser %apat terja%i %engan melakukan geseran se#ara langsung (%ire#t sear) %an tegangan puntir (torsional stress)! enomena geseran se#ara langsung %apat %iliat pa%a saat kita menan#apkan paku ke balok kayu! Pa%a setiap permukaan %i paku %an kayu yang bersinggungan langsung %engan paku akan mengalami geseran se#ara langsung! "e%angkan$ enomena tegangan puntiran %apat terja%i apabila suatu spesimen mengalami momen torsi! 'engan a%anya tegangan geser$ maka respon yang %iterima ole material pun berbe%a! "elain itu$ kon%isi tegangan %an regangan kompleks yang terja%i pa%a 4aktu pengujian puntir a%ala sensiti tera%ap perubaan %i %alam material$ seingga pengujian puntir berguna sebagai alat untuk menge5aluasi keuletan ka4at! ntuk stan%ar pengujian puntir ka4at$ %i%eskripsikan %engan lengkap %alam A"TM A;/0$ %engan maksimum %iameter ka4at sampai %engan 1< mm!
:ambar /!1 enomena :eseran langsung %an pa%a Torsional "tress TUJUAN PRAKTIKUM 1! Mengetaui stan%ar %an prose%ur uji puntir .! Mengetaui pengaru tegangan geser tera%ap siat mekanik material! /! Mampu mengitung besaran-besaran siat mekanik material %ari uji puntir 3! Memaami mekanisme terbentuknya pataan material ole tegangan geser
10
TEORI DASAR Besaran yang terukur %ari uji puntir a%ala Momen Putar %an "u%ut Putar spesimen! ntuk mengukur "u%ut Putar %igunakan alat yang %isebut %engan Troptometer!
:ambar /! . Troptometer Momen putar %i%apatkan %ari persamaan 2 r = a
M τ
=
τ
r = a
∫ τ rdA = r ∫ r dA
r = <
.
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD!!D! 1
r = <
"e%angkan su%ut putar (Q) %i%apatkan %ari tan R! 'imana tan R >
r θ "
DDD!!!!!! .
9otasi- notasi yang %ipakai %alam persamaan ini %apat %engan mu%a %iapaami %ari gambar /!/ MS S r L a
> Momen Torsi (9m) > Tegangan geser (Pa) > Farak ra%ial yang %iitung %ari pusat (m) > Panjang "pesimen (m) > Fari- jari (m)
:ambar /!/ Kon%isi ji Puntir pa%a spesimen b erbentuk 8o% "etela men%apatkan asil kur5a yang berupa Momen Putar ( M ) %engan su%ut putar ( Q ) seperti pa%a gambar /!3 %iba4a$ maka %apat %iitung regangan geser %an mo%ulus elastisitas gesernya! 1;
:ambar /!3 'iagram Momen Putar %engan "u%ut putar 8egangan geser a%ala γ = tan φ =
r θ "
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! /
Mo%ulus Elastisitas :eser ( :) %i%apat %ari τ = 0γ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 3 Ketika regangan geser su%a semakin besar$ seingga ubungan antara tegangan %an regangan elastis su%a ti%ak linear lagi$ maka persamaan 1$ /$ %an 3 ti%ak berlaku lagi! Ketika kon%isi regangan begitu besar$ %ibuat kur5a antara momen %engan su%ut putar per panjang spesimen! 'ari kur5a ini akan %i %apatkan kon%isi regangan %an tegangan geser yang sebenarnya! 8egangan geser sebenarnya %i%apatkan %ari γ = r θ T %engan θ T =
θ "
se%angkan untuk
mengitung tegangan geser sebenarnya %i%apat %engan #ara menurunkan persamaan momen torsinya! r = a
M τ
=
r = a
∫ r τ !dA = .π ∫ τ !r
r = <
.
dr !
DDDDDDDDDDDDDDD!DDDDDD!D +
r = <
Karena sekarang Tegangan :eser merupakan ungsi %ari regangan gesernya$ τ = f (γ ) se%angkan regangan geser merupakan ungsi %ari su%ut putar per pajang spesimen! Maka %i%apatkan persamaan sebagai berikut 2 dM τ / M τ (θ T ) . + (θ T ) / = .π a / (θ T ) . τ a ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! & d θ T Kemu%ian %i%apatkan pula τ a
=
1 .π a
/
θ T dM τ + /M τ ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! d θ T
'ari persamaan ini %apat %engan mu%a %i itung Tegangan :esernya %ari kur5a! Peratikan gambar /!+
.<
MS
QU :ambar /!+ kur5a Momen Torsi %engan perubaan su%ut per panjang 'ari persamaan kita %apat uba persamaan itu %engan meliat %ari gambar /!+ menja%i 2 1 τ a = ( BC + /CD) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 0 / .π a "etela %i%apatkan tegangan geser %an regangan gesernya maka %i uba ke %alam tegangan %an regangan sebenarnya %engan menggunakan lingkaran Mor %an memasukkan ke %alam kriteria %ari Tres#a %an 7on Mises! ntuk menguba %ari tegangan %an regangan geser ke tegangan %an regangan sebenarnya$ arus %iperatikan kon%isi tegangan uji puntir!
.1
PROSEDUR PERCOBAAN
DATA UJI PUNTIR Material - Panjang spesimen - 'iameter spesimen - Ke#epatan puntir mesin - Ke#epatan gerak kertas - 'iameter spesimen %i tempat yang ter%eormasi - 'iameter spesimen %i tempat yang pata - Mesin uji yang %igunakan - Tanggal pengujian - Asisten pengujian
> > > > > > > > > >
mm mm rpm mm?menit mm mm
..
TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM 1! :ambarkan state o stress spesimen yang %i ji Puntir Kemu%ian representasikan ke %alam lingkaran mor! 'engan #ara yang sama$ buat pula untuk ji Tarik .! ntuk spesimen yang berbentuk silin%er$ Buktikan ba4a F > '3?/.! Kemu%ian turunkan persamaan SmaJ > 1&MS ? '3 ! /! "iat- siat mekanik apa sajaka yang %apat %iperole %ari asil uji puntir 'einisikan pula arti siat mekanik tersebut 3! :ambarkan perban%ingan kur5a asil uji tarik %an puntir ber%asarkan kriteria lulu Tres#a %an 7on Mises! TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1! Buat kur5a Momen torsi %engan Q$ kemu%ian buat juga kur5a antara Momen Torsi %engan QU! *itungla tegangan geser %an regangan geser sebenarnya %engan menggunakan persamaan 0! Ambil %elapan titik %i setiap kur5a untuk men%apatkan tegangan %an regangan gesernya! "etela itu %engan kriteria tres#a %an 7on Mises buat kur5a Tegangan %an 8engangan "ebenarnya! .! *itung Mo%ulus Elastisitas :eser$ Kekuatan :eser maksimum$ serta #ari nilai K %an n %ari material yang %iuji! /! Apa kelebian %an kekurangan uji puntir %iban%ingkan %engan uji tarik %alam men%apatkan besaran siat mekaniknya Fa4ab %engan baik %an tepat 3! Analisis bentuk pataan %ari asil uji puntir ini! Apa be%anya bentuk pataan uji puntir untuk material ulet %an getas BAHAN BACAAN SEBELUM PRAKTIKUM ntuk proses praktikum yang baik %an lan#ar$ maka praktikan %isyaratkan untuk memba#a buku %i ba4a ini2 1! 'a5is$ *!E! et al! VTe testing o Engineering MaterialsW 3t e%ition$M#:ra4- *ill Book ,o! 1;0. .! 'ieter$ :!E! VMe#ani#al MetallurgyW "I Metri# E%ition M#:ra4-*ill Book ,o! 1;00 /! ,allister$ Hilliam '! VMaterials an% "#ien#e Engineering An Intro%u#tionW$ &t e%ition Fon Hiley "ons$ In#! .<
./
MODUL D
UJI LENTUR DAN KEKAKUAN LATAR BELAKANG Pengujian kekuatan lentur %an mo%ulus elastisitasnya %ilakukan untuk material %imana tegangan utamanya %alam bentuk lentur! ntuk kebanyakan material$ mo%ulus %alam ara tarik %an tekan mempunyai se%ikit perbe%aan$ se%angkan mo%ulus lentur a%ala kombinasi %ari mo%ulus ara tarik %an tekan$ seingga seringkali berbe%a %engan ke%uanya! Banyak struktur %an mesin memiliki komponen yang arus menaan beban lentur atau ben%ing (tekukan)! 'alam ben%ing sen%iri biasanya %iikuti ole direct stress$ transverse s&ear $ %an torsiona$ s&ear ! Melalui per#obaan ini$ kita akan meliat perilaku material yang mengalami ben%ing akibat pembebanan / sumbu ( / a!ia$ stress )! "tan%ar pengujian lentur untuk material logam berbentuk pelat %i%eskripsikan %engna %etail %alam A"TM E0++-<0 TUJUAN PRAKTIKUM 1! Menentukan kekuatan lentur ( f$e!ura$ strengt&) material .! Menentukan mo%ulus elastisitas material /! Mengetaui %istribusi momen %an tegangan ketika terja%i pembebanan! TEORI DASAR Ketika sebua batang %iberikan pembebanan seperti gambar 3!1 %iba4a ini$ maka akan terja%i tegangan tarik$ tekan %an geser! Pembebanan ini akan bernilai maksimum pa%a permukaan batang %an akan bernilai nol pa%a sumbu Wneutra$ a!isW batang!
:ambar 3!1 'istribusi tegangan
Pa%a pembebanan %i %aera elastis$ momen lentur tersebut menyebabkan timbulnya tegangan pa%a penampang melintang sebesar2 X >
M b ! # I
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (1)
%imana2 σ > tegangan normal M b > momen lentur %i penampang melintang yang %itinjau , > jarak %ari sumbu netral ke elemen yang %itinjau I > momen inersia penampang .3
ntuk spesimen yang mempunyai penampang segi empat$ maka tegangan normal maksimum pa%a penampang tersebut a%ala2
P L ) 3 . X= !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!D!!(.) /
b ( ) 1.
%imana 2 P > beban yang bekerja L > panjang spesimen b > lebar spesimen t > tebal spesimen %eleksi pa%a %aera elastis pa%a penampang tersebut a%ala2 Y>
P L/ 30 E I
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(/)
%imana2 δ > %eleksi P > beban yang bekerja L > panjang spesimen E > mo%ulus elastisitas baan spesimen I > mo%ulus inersia penampang 'ari persamaan tiga ini$ kita %apat mengitung mo%ulus elastisitas suatu baan! Beberapa al yang arus %i#atat a%ala - Pengukuran presisi %ari mo%ulus elastisitas lentur %an kekuatan lentur %ipengarui ole beberapa al termasuk orientasi spesimen tera%ap ara pengerolan$ besar buti$ tegangan sisa$ sejara regangan sebelumnya$ persiapan spesimen %an %imensinya$ orientasi butir ter%eormasi tera%ap ara %ari tegangan normal! - Kon%isi pengujian juga mempengarui asil seperti temperatur %an 5ariasinya$ kon%isi peralatan pengujian$ %an apaka pengujian mengikuti stan%ar atau ti%ak!
.+
PROSEDUR PERCOBAAN
.&
DATA UJI LENTUR DAN KEKAKUAN
-
Material > Kekuatan lentur material > Mpa 'imensi "pesimen panjang (l) > mm lebar (b) > mm tebal () > mm %iameter (%) > mm ntuk spesimen silin%er - Farak tumpuan (l) > Laju pembebanan Beban maksimum pa%a %aera elastis "pesimen uji menurut stan%ar kg N3 1 . / 3 + & 0 ; 1< 11 1.
B!7$n #48%
Kon%isi akir spesimen2 pata retak ti%ak retak
D!!4", #99%
mm > >
kg?menit kg >
K!t!$n8$n
TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM 1! :ambarkan skema pengujian ben%ing yang akan %ilakukan pa%a praktikum ini$ %an jelaskan .! Turunkan persamaan (.) kusus untuk spesimen berpenampang lingkaran /! Terangkan langka-langka yang %ilakukan untuk men%apatkan Mo%ulus Elastisitas baan %ari uji lentur 3! 'alam pengujian ben%ing ter%apat tiga ma#am pengujian yaitu 2 Bend 1Co$d Bend2$ *ot Bend %an Nick Bend- jelaskan perbe%aan %ari ketiga pengujian itu %an sebutkan kegunaanya
.
TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1! Buat kur5a antara P C Y %ari %ata uji lentur$ %engan menggunakan persamaan garis regresi linier! .! *itung arga leJural "trengt %an Mo%ulus Elastisitas %engan menggunakan kur5a tersebut! /! Ban%ingkan arga Mo%ulus Elastisitas yang %iperole %ari literatur %an per#obaan$ bila a%a perbe%aan jelaskan mengapa al itu bisa terja%i 3! Ban%ingkan kea%aan kekerasan akir (setela %iuji ben%ing pa%a %aera yang ter%eormasi plastis) %engan kekerasan a4al (sebelum %iuji ben%ing) %an jelaskan!
BAHAN BACAAN SEBELUM PRAKTIKUM ntuk proses praktikum yang baik %an lan#ar$ maka praktikan %isyaratkan untuk memba#a buku %i ba4a ini2 1! A"TM E 0++ .! 'a5is$ *!E! et al! T&e testing of Engineering Materia$s! 3t e%ition$M#:ra4- *ill Book ,o! 1;0.! /! Popo5!E!P$ Mec&anics 3f Materia$ $ "I 7ersion .n% E%ition$ 1;& 3! ,allister$ Hilliam '! Materia$s Science and Engineering 4 An t Introduction! e%ition! Fon Hiley "ons$ In#! .<< +! *ibbeler$ 8ussell! Mec&anics of Materia$s!
ntuk yang memiliki buku- buku %i atas$ %engan e%isi yang berbe%a silakan %i sesuaikan sen%iri!
.0
MODUL E
UJI LELAH #FATIGUE% LATAR BELAKANG Kegagalan suatu material selama ini kebanyakan %isebabkan ole beban %inamik! Pembebabanan %inamik a%ala suatu pembebanan %engan melibatkan tegangan aksial (tarik C tekan)$ leksural (ben%ing) %an torsional (puntiran) yang berluktuasi! Meskipun tegangan yang %iterima ole material lebi ren%a %ari arga tegangan lulunya$ kegagalan %apat saja terja%i suatu saat! Kegagalan yang %isebabkan ole beban %inamik ini %isebut %engan Fatigue Fai$ures! Banyak komponen %an elemen mesin %i%esain %engan memberikan peratian yang besar tera%ap beban yang %inamik! ,oto komponen yang mengalami beban %inamik a%ala jembatan$ kompresor$ turbine b$ade$ atau pompa! 'engan berjalannya 4aktu$ serta perio%e pembebanan yang berulang-ulang$ setiap komponen itu akan %apan mengalami kegagalan tanpa a%a tan%a yang jelas %an mu%a %iamati! TUJUAN PRAKTIKUM 1! Mengetaui perilaku material tera%ap beban %inamik .! Mengetaui meto%e untuk menentukan kekuatan lela serta batas lela suatu material! /! Memaami mekanisme %an bentuk pataan suatu material akibat fatigue fai$ure! TEORI DASAR Kegagalan suatu material yang %isebabkan ole beban %inamik ti%ak menunjukkan %eormasi terlebi %aulu! Kegagalan yang %isebabkan ole atigue %apat %ijelaskan melalui beberapa taap yaitu 2 56 Crack Initiation 76 Crack 0ro#t& 86 %$timate Fai$ure Ketiga taap tersebut %apat kita amati se#ara 5isual %ari permukaan struktur pataannya! Crack initiation a%ala kon%isi %imana %imulai terja%inya retakan! A4al %ari retakan ini %isebabkan ole konsentrasi tegangan! Penyebab konsentrasi tegangan ini berma#amma#am$ mulai %ari goresan$ impurities$ inklusi maupun tegangan sisa! Kon%isi Crack gro#t& atau crack propagation a%ala penjalaran retakan! Kon%isi perambatan retakan pa%a baja ulet$ akan berlangsung melalui bi%ang gesernya$ kemu%ian akan terus merambat seara %engan tegangan tarik yang %iterimanya! Pa%a kon%isi %$timate Fai$ure$ material su%a ti%ak %apat menaan lagi beban yang %iterimanya! Pa%a kon%isi u$timate fai$ure ini$ kita %apat mengamati %engan jelas a4al retakan$ rambatan retakan ingga akirnya pata! 'alam analisis kegagalan suatu material yang %isebabkan ole atigue$ maka %igunakan kur5a antara "C9! " a%ala "tress yang %ialami ole material! Karena " %isini a%ala %ari beban %inamik %an berluktuasi maka$ %apat kita gambarkan kon%isi stress yang terja%i melalui sebua kur5a c,c$e stress seperti pa%a gambar +!1
.;
:ambar +!1 Kur5a 8e5erse "tress ,y#le 'ari kur5a %iatas$ kita %apat mengitung beberapa besaran yang berguna untuk menentukan kur5a "- 9! 'iantaranya a%ala 2 Mean stress$
σ m =
σ maJ + σ min
.
8ange o "tress$ Xr > XmaJ - Xmin kAlternating stress$ Xa > "tress 8ation$ 8 >
σ
r
.
σ
=
maJ
− σ min
.
σ maJ σ min
PROSEDUR PERCOBAAN 'alam ji atigue ini$ ti%ak %ilakukan pengujian se#ara langsung karena memerlukan 4aktu yang lama serta pengamatan yang panjang! 6le sebab itu proses praktikum ini %ilakukan anya %engan melakukan analisis %ari per#obaan uji atigue yang perna %ilakukan sebelumnya! DATA UJI LELAH -
Material "pesimen uji lela menurut stan%ar > "pesimen uji lela ber%asarkan %imensinya Bila %iperlukan #atat Kr %an Kt Putaran motor penggerak Beban 'eleksi pa%a a4al pengujian Penunjuk jumla putaran sebelum pengujian Penunjuk jumla putaran setela spesimen putus :ambar permukaan pata spesimen uji Mesin uji lela yang %igunakan Tanggal pengujian Asisten penga4as
> > > > > > > > > > > > /<
TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM 1! :ambarkan skema mesin uji lela putar! Felaskan #ara kerja mesin tersebut seingga %apat menunjukkan ba4a spesimen men%apatkan tegangan luktuati .! :ambarkan kur5a stress c,c$e %engan kon%isi tegangan luktuasi yang terja%i a%ala tekan- tekan serta tarik-tarik! ormulasikan nilai Xr $ Xm$ 8 %an Xa sesuai %engan kon%isi bebannya Felaskan apa yang %imaksu% %engan Xr $ Xm %an Xa /! Apaka yang %imaksu% %engan kekuatan lela (fatigue strengt&) serta batas lela ( fatigue $imit ) material! Felaskan %engan kur5a "- 9 3! Berikan #onto %an sertakan gambar komponen yang mengalami fatigue fai$ure$ (minimal /)! TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1! 'engan %ata asil uji lela yang %iberikan$ gunakan %ata tersebut untuk menggambarkan kur5a tegangan tera%ap jumla siklus (kur5a " C 9) .! Tentukan batas lela %ari soal no! 1 /! Ban%ingkan XmaJ yang %iberikan %engan kekuatan tarik (σu) %an batas lulu material (σy) %ari literatur! Felaskan! 3! Buatla analisa permukaan pataan yang %i%apatkan %ari pengujian atigue! BAHAN BACAAN SEBELUM PRAKTIKUM ntuk proses praktikum yang baik %an lan#ar$ maka praktikan %isyaratkan untuk memba#a buku %i ba4a ini2 1! 'a5is$ *!E! et al! VTe testing o Engineering MaterialsW 3t e%ition$M#:ra4- *ill Book ,o! 1;0. .! 'ieter$ :!E! VMe#ani#al MetallurgyW "I Metri# E%ition M#:ra4-*ill Book ,o! 1;00 /! ,allister$ Hilliam '! VMaterials an% "#ien#e Engineering An Intro%u#tionW$ &t e%ition Fon Hiley "ons$ In#! .<
/1
MODUL F
UJI IMPAK LATAR BELAKANG 'alam pengujian mekanik$ ter%apat perbe%aan %alam jenis beban yang %iberikan kepa%a material! ji tarik$ tekan$ puntir a%ala pengujian %engan menggunakan beban statik! "e%angkan uji keras$ uji atigue$ %an uji lentur meggunakan jenis beban %inamik! 'an pa%a uji impak ini$ %igunakan pembebanan yang #epat (rapid $oading )! Perbe%aan %ari ma#am pembebanan ini %apat %iliat pa%a strain rate)nya seperti pa%a tabel &!1 %i ba4a ini!
N3
Tabel &!1 Fenis pembebanan ber%asarkan "train 8atenya R!nt$n8 4!/!:$t$n !8$n8$n K3n,", $t$ t,:! :!n8;,$n
1
1<-0 s?% 1<-+ s-1
ji #reep pa%a beban konstan
.
1<-+ s?% 1<-1 s-1
Pengujian tarik statik
/
1<-1 s?% 1<. s-1
Pengujian tarik atau tekan %inamik
3
1<. s?% 1<3 s-1
Pengujian impak %engan ke#epatan tinggi
+
1<3 s?% 1<0 s-1
Pengujian impak %engan ke#epatan super tinggi ( balistik )
Pa%a pembebanan #epat atau %isebut %engan beban impak$ terja%i proses penyerapan energi yang besar %ari energi kinetik suatu beban yang menumbuk ke spesimen! Proses penyerapan energi ini$ akan %iuba %alam berbagai respon material seperti %eormasi plastis$ eek isterisis$ gesekan$ %an eek inersia! Pa%a pengujian impak takikan %iberikan pa%a bagian sampel yang berbenturan %engan beban$ seingga pengujian impak se#ara spesiik mengubungkan karakteristik logam bila %iberikan beban tunggal$ %imana %iasilkan tegangan multi-aksial pa%a bagian takikan$ %itamba %engan laju pembebanan yang tinggi %an juga pengaplikasian temperatur ren%a %an tinggi! 'alam pengujian impak ini juga untuk berbagai material %apat %ipre%iksi karakteristik pata getas se#ara akurat! "tan%ar pengujian impak untuk material logam$ %iantaranya %i%eskripsikan %engan %etail %alam A"TM E./-1.,!
TUJUAN PRAKTIKUM 1! Mengetaui pengaru beban impak tera%ap siat mekanik material .! Mengetaui stan%ar %an prose%ur pengujian impak /! Mengetaui aktor yang mempengarui kegagalan material %engan beban impak! TEORI DASAR Pengujian impak yang %ilakukan pa%a praktikum ini a%ala sesuai %engan stan%ar A"TM E ./ untuk meto%e ,arpy %an I=o%! Meto%e ,arpy %ipergunakan se#ara luas %i Amerika se%angkan meto%e I==o% %igunakan %i Eropa!
/.
:ambar &!1 Meto%e I=o% %an ,arpy Prinsip pengujian impak ini a%ala mengitung energi yang %iberikan ole beban (pen%ulum) %an mengitung energi yang %iserap ole spesimen! Pa%a saat beban %inaikkan %engan ketinggian tertentu$ beban memiliki energi potensial$ kemu%ian saat menumbuk spesimen energi kinetik men#apai maksimum! ntuk memaami proses pemin%aan energi ini %apat %iliat pa%a gambar &!.
:ambar &!. Proses perpin%aan energi Energi yang %iserap ole spesimen$ akan menyebabkan material mengalami kegagalan! Bentuk kegagalan itu a%ala terbentuknya pataan pa%a spesimen! Bentuk %ari pataan itu$ akan bergantung pa%a jenis materialnya$ apaka material getas atau material ulet! 'engan membuat 5ariasi perubaan temperatur$ maka %iliat bentuk pataan %an energi yang %iserap ole spesimen$ kemu%ian %ibuat suatu kur5a yang mengubungkan antara temperatur %an energi yang %iserapnya!
//
PROSEDUR PERCOBAAN
/3
DATA UJI IMPAK -
B$<$n
Fenis mesin Kapasitas mesin "tan%ar pengujian Penguji Tanggal pengujian Asisten
P
t
<
99
99
99
99
T 3
C
> > > > > > L$"
En!8,
H
992
J3!
J3!992
P!94$$n P$t$<$n
TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM 1! Felaskan pengaru takikan$ temperatur serta ke#epatan pembebanan tera%ap kegagalan suatu material .! :ambarkan spesimen ji Impak ,arpy menurut stan%ar A"TM E ./ /! Apaka yang %imaksu% %engan TP (Fracture Transition $astic)$ 9'T ( Ni$ Ducti$e Temperature)$ %an ATT ( Fracture'Appearance Transition Temperature) Felaskan %engan menggunakan kur5a TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1! Buatla kur5a yang mengubungkan antara Temperatur %engan Energi yang %iserap %iserap ole spesimen$ baik Aluminum %an Baja$ %engan menggunakan Mi#rosot EJ#el .! Tentukan temperatur transisi %ari ke%ua material tersebut Apaka kegunaan %ari Temperatur transisi suatu material Felaskan %engan baik %an tepat /! Buatla analisis mengenai bentuk permukaan pataan untuk semua spesimen
BAHAN BACAAN SEBELUM PRAKTIKUM
/+
