PENGUJIAN MULUR (CREEP ( CREEP ) Definisi creep adalah creep adalah aliran plastis yang dialami material pada tegangan tetap. tetap. Meskipun Meskipun sebagian besar pengujian pengujian dilakukan dilakukan dengan kondisi kondisi beban teta tetap, p, ters tersedi ediaa pera perala lata tan n yang yang mamp mampu u meng mengur uran angi gi pemb pembeb eban anan an sela selama ma peng pe nguj ujian ian seb agai ag ai kompe ko mpe nsasi ns asi ter hada ha dap p peng pe ngur uran anga gan n pena pe namp mpan ang g bend be ndaa uji. uj i. Pada temperatur relatif tinggi, creep terhadi creep terhadi pada semua level tegangan, tetapi pada pa da tempe tem pera ratur tur ter ten tu laju la ju creep bertambah creep bertambah dengan meningkatnya tegangan. Pengukuran dimensi memerlukan kehati-hatian, karena dengan peningkatan temperatur beberapa per sepuluh derajat sudah terjadi penggandaan laju creep. creep . Kurv Kurvaa a pada Gambar 1 menampilkan menampilkan karakteri karakteristik stik kurva creep creep dan setelah reganga regangan n seketi seketika ka akibat akibat pembeb pembebanan anan tiba-t tiba-tiba iba,, proses proses creep creep dapat dibagi dibagi menjadi menjadi tiga tahapan, yaitu yaitu creep transien, creep creep primer atau creep creep transien, creep sekunder atau creep keadaan-stasioner creep keadaan-stasioner dan creep tersier creep tersier atau creep diperepat. creep diperepat.
Gambar 1. Kurva creep yang creep yang la!im dijumpai
KURVA MULUR
"ntuk menentukan kurva mulur rekayasa suatu logam, maka pada benda tarik tarik dikena dikenakan kan beban beban tetap tetap sedang sedang suhu suhu benda benda uji dijaga dijaga tetap, tetap, reganga regangan n #perpa #perpanja njangan ngan$$ yang yang terjad terjadii ditent ditentukan ukan sebaga sebagaii fungsi fungsi %aktu. %aktu. &aktu yang yang diperlukan dapat berbulan-bulan, bahkan beberapa pengujian memerlukan %aktu lebih dari 1' tahun. Kurva ( pada Gambar ) merupakan bentuk kurva mulur ideal. Kemiringan pada pa da kurv ku rvaa #d ε*dt atau ε $ tersebut tersebut dinyatakan dinyatakan sebagai sebagai laju mulur. Mula-mula Mula-mula
1
benda uji mengalami perpa njangan sangat epat, ε ' , kemudian laju mulur akan turun terhadap %aktu hingga menapai keadaan hampir seimbang, dimana laju mulurnya mengalami perubahan yang keil terhadap %aktu. Dalam melakukan uji mulur rekayasa, biasanya beban uji dipertahankan konstan. +adi sejalan dengan memanjangnya benda uji serta mengeilnya luas penampang lintang, maka teg angan sesumb u #un iaial$ bertambah besar.
Gambar ). Kurva mulur tipikal yang menggambarkan tahapan mulur. Kurva (, uji beban tetap, kurva uji tegangan tetap (ndrade menyatakan bah%a kurva mulur tegangan tetap merupakan superposisi dua buah proses mulur yang berbeda yang terjadi setelah regangan mendadak yang dihasilkan oleh beban yang dikenakan. Komponen pertama kurva mulur adalah kurva transien, dimana laju mulurnya turun terhadap %aktu. Komponen yang kedua adalah mulur viskos dengan laju mulur tetap. (ndrade mengajukan suatu persamaan empiris untuk menyatakan kurva mulur/
ε 0 ε ' #1 β t 1* $ e #kt$
#1$
dimana ε adalah regangan selama %aktu t dan β serta k merupakan konstanta. Mulur transien yang dinyatakan oleh β dan persamaan #1$ akan mempunyai harga sama bila k 0 '. Konstanta k menggambarkan perpanjangan tiap satuan panjang yang terjadi pada laju tetap. 2uatu persamaan yan g lebih sesuai dibandingkan persamaan (ndrade, %alaupun pengujiannya dilakukan pada jumlah bahan yang terba tas, dikemukakan oleh Garaf alo.
ε 0 ε ' ε t #1 3 e 3 rt $ ε st
#)$
dimana ε ' 0 regangan yang terjadi segera setelah pembebanan
ε t 0 batas mulur transien
)
r 0 perbandingan antara laju mulur transien terhadap regangan mulur transien
ε s 0 laju mulur keadaan tunak # ste ady-state$ Gambar memperlihatkan efek tegangan yang dikenakan terhadap kurva mulur pada suhu tetap. +elas kelihatan bah%a kurva mulur dengan tahap dengan jelas pada kombinasi tegangan dan suhu tertentu saja. 2ekumpulan kurva yang serupa didapatkan untuk mulur pada tegangan tetap dan suhu yang berbeda. Makin besar suhu, mak in besar pula laju mulurnya .
Gambar . Penggambaran seara skematik dari efek tegangan terhadap kurva mulur pada suhu tetap parameter ranangan yang paling penting yang dijabarkan dari kurva mulur adalah laju mulur minimum. iasanya digunakan ) buah standar, yakni/ #1$ tegangan untuk menghasilkan laju mulur ','''1 persen tiap jam atau 1 4 tiap 1'.''' jam5 atau #)$ tegangan untuk menghasilkan laju, mulur ',''''1 perse n tiap jam atau 1 4 tiap 1''.''' jam #kira-kira 11 6 tahun$. Kriteria yang pertama ook untuk paduan yang digunakan pada mesin jet, sedangkan kriteria yang kedua digunakan bagi bahan untuk turbin-turbin uap dan peralatan yang sejenis.
PERUBAHAN STRUKTUR SELAMA MULUR
+ika gradien kurva mulur #Gambar )$ dipetakan terhadap regangan, akan diperoleh kurva yang menghubungkan laju mulur terhadap regangan total #Gambar 7$. Kurva ini seara dramatis menggambarkan perubahan laju mulur
besar yang terjadi selama uji mulur. Karen a teg angan dan suh u tetap, maka variasi laju mulur tersebut ditimbulkan oleh perubahan struktur internal bahan dengan adanya regangan mulur dan %aktu.
Gambar 7. 8aju regangan pada uji mulur sebagai fungsi regangan total 8ogam-logam yang berada pada suhu tinggi mengalami sejumlah proses deformasi sekunder. Proses ini terdiri atas pergeliniran ganda, pembentukan pita gelinir yang san gat kasar, pita-pita tertekuk, pembentukan lipata n pada batas-bata s butir, dan migrasi batas butir.
MEKANISME DEFORMASI MULUR
Mekanisme deformasi mulur utama dapat dikelompokkan sebagai berikut/ -
Pergeliniran dislokasi 3 menakup pergerakan dislokasi sepanjang bidang slip dan melintasi hambatan oleh aktivasi termal. Mekanisme ini terjadi pada tegangan tinggi, σ*G 9 1' -) .
-
Mulur dislokasi 3 menakup pergerakan dislokasi yang dapat melampaui habatan oleh mekanisme termal meliputi difusi kekosongan atau interstisi. :erjadi pada 1'-7 ; σ *G ; 1' -) .
-
Mulur difusi 3 menakup aliran kekosongan dan interstisi melalui kristal di ba%ah pengaruh tegangan luar. :erjadi pada σ*G ; 1' -7 . Mulur
oble termasuk dalam kelompok ini.
-
Gelinir batas butir 3 menakup pergeliniran dari butir yang satu terhadap butir lainnya.
7
2eringkali, lebih dari satu mekanisme bekerja pada %aktu yang bersamaan. ila beberapa mekanisme beroperasi seara paralel, yaitu mereka tidak tergantung satu dengan lainnya, maka laju mulur tunak # ste ady state$ adalah/ .
. ε
= ∑ ε
#$
i
i
.
dimana
ε i
adalah laju mulur untuk mekanisme i. ila mekanisme beroperasi
seara paralel, maka mekanisme terepat akan mendominasi perilaku mulur. ila beberapa mekanisme beroperasi seara seri, maka mekanisme tersebut beroperasi seara berurutan,
1 .
.
= ∑ #1 * ε i $
ε
#7$
i
dan mekanisme yang paling lambat akan mengendalikan deformasi mulur.
Pergelinciran Dil!"ai
Mekanisme pergeliniran dislokasi bekerja pada level tegangan yang relatif tinggi untuk deformasi mulur biasa. 8aju mulur ditentukan oleh keepatan gerak dislokasi melampaui rintangan seperti endapan, atom larut dan dislokasi lainnya.
M#l#r Dil!"ai
Mulur dislokasi terjadi akibat pergeliniran dislokasi yang terjadi akibat pengaruh difusi kekosongan. Kerangka dasar berba gai teori dietuskan oleh ?ra%an dan ailey yang menyatakan bah%a laju mulur tunak menerminkan antara faktor yang saling bersaingan yaitu/ lau pergeseran regangan h 0 ∂σ * ∂ε dan laju pemulihan termal hasil pengaturan kembali dan peniadaan dislokasi, r 0 - ∂σ * ∂t. Keadaan tunak terapai bila laju pemulihan ukup besar dan laju pergeseran reg ang ukup rendah sehingga terapai keseimbangan antara kedua faktor ini. . ε s
σ = r = ∂ *∂t h ∂σ *∂ε
#@$
@
Model fisis untuk mulur dislokasi harus dapat menentukan h dan r. Mekanisme yang dikemukakan oleh Gituus memberikan hasil yang sesuai dengan perobaan. Gagasannya didasarkan pada model pergerakan dislokasi oleh pengaruh tegangan dan difusi dalam jaringan tiga dimensi #substruktur$. . ε s
=
1A π - j D v Gb k:
-
σ G
#A$
dimana/ j 0 konsentrasi jog D v 0 koefisien difusi-sendiri kisi atau bahan G 0 modulus geser b
0 vektor urgers dislok asi
σ 0 tegangan luar k
0 k onstanta olt! man n
: 0 tempera tur mutlak
M#l#r Di$#i
Pada suhu tinggi dan tegangan yang relatif rendah, σ*G ; 1' -7 mulur difusi merupakan mekanisme pengendali.
=
17 σ b - D v
#B$
k:d )
dimana d adalah diameter butiran dan D v adalah koefisien difusi kisi. Kita lihat bah%a laju mulur berku rang dengan berta mbahnya besar butir. Pada suhu yang lebih rendah, difusi batas butir memegang peran utama. Mulur jenis >obble dinyatakan oleh persamaan berikut/
A
. ε s
≈
@' σ b 7 D gb k:d
#C$
-
dimana d adalah diameter butir dan D gb adalah ko efisien difusi batas butir.
Pergelinciran Ba%a&B#%ir
Meskipun pergeliniran batas-butir tidak begitu besar pengaruhnya terhadap mulur tunak, pergeliniran batas-butir penting memegang peran penting dalam tah ap a%al kepatahan intergra nular.
Gambar @. Pengaruh tegangan pada laju mulur tunak #skematik$
B
DAFTAR PUSTAKA
George . Dieter, 1EE), Me%al#rgi Me"ani" , +ilid ), +akarta/ rlangga. Gere, :imoshenko, 1EEA, Me"ani" Ba'an , +ilid ), +akarta/ rlangga. M.+. 2mith , 1EC@ , Ba'an K!n%r#"i an S%r#"%#r Te"ni" , +akarta/ rlangga. Popov, .P., 1EEA, Me"ani"a Ba'an , disi ), rlangga, +akarta.
C
KATA PENGANTAR
F (lhamdulillah, puji dan syukur kepada (llah 2&:., yang mana (llah telah memberikan kepada kami umur, kesehatan sehingga kami dapat menyelesaikan makalah yang sederhana ini. 2ela%at dan salam ke pangkuan alam
Penulis,
i
DAFTAR ISI
=alaman K(:( P
i
D(I:(F J2J...................................................................................................
ii
P
1 1 7 @ @ A B
D(I:(F P"2:(K(.....................................................................................
C
ii
P E N G U J I A N M U L U R ( C R E E P )
Di##n Ole'*
JURUSAN TEKNI K PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS S+IAH KUALA DARUSSALAM, BANDA A-EH .//0
