Sudut puntir ϑ(cm)
sudut lengan σ(cm)
tegangan σ, (kg/mm2)
Renggangan, e (%)
Sudut puntir (0)
Torsi (kg.mm2)
LAPORAN AKHIR
PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK
PERTEMUAN III
( UJI PUNTIR )
Oleh :
Nama : M.Iqbal. T 123030008
Zaenal Nur. A 123030018
Suhada A.M 123030037
Septiana N 123030045
Tanggal : 30 Mei 2013
Kelompok : 04
Assisten : M. Arofah
LABORATORIUM MATERIAL TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PASUNDAN
BANDUNG
2013
BAB I
PENDAHULUAN
Tujuan Praktikum
Untuk mengetahui tegangan alir material
Untuk mengetahui luluh dari sautu material
Untuk mengetahui modulus elastisitas geser
Untuk menentukan renggangan material
Prosedur Pengujian
Menyiapkan spesimen
Mengukur dimensi spesimen
Memeriksa kesipan pada mesin, apakah bekerja dengan baik
Memeasang spesimen pada mesin uji, kemudian melakukan pengujian
Mengukur ulang dimensi spesimen
Mencatat seluruh data yang di perlukan pada saat pengujian berlangsung dan setelah pengujian.
Mencatat semua hasil pengukuran pada lembar data yang telah di sediakan.
Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Tujuan
Prosedur pengujian
Sistematika penulisan
BAB II DASAR TEORI
Definisi uji puntir
Sifat-sifat mekanik yang di dapat pada pengujian puntir
Prinsip uji puntir
Keuntungan dan kerugian uji puntir dibandingkan dengan uji tarik
Perbandingan antara uji puntir dan uji tarik
Uji puntir panas (Hot torsion testing)
BAB III TUGAS PENDAHULUAN
3.1. Soal
3.2. Jawaban
BAB IV PENGOLAHAN DATA
4.1. Data hasil pengujian
4.2. pengolahan data
BAB V ANALISIS DAN KESIMPULAN
5.1. Analisis
5.2. Kesimpulan
BAB VI SARAN
6.1. Saran
DAFTAR PUSTAKA
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Definisi Uji Puntir
Uji puntir pada suatu spesimen di lakukan untuk menentukan keplastisan suatu material. Spesimen yang digunakan pada pengujian puntir adalah batang dengan penampang lingkaran karena bentuk penampang paling sederhana , sehingga mudah di ukur. Sepesimen tersebut hanya di kenai beban puntiran pada salah satu ujungnya karena dua pembebanan akan memberikan ketidak konstanan sudut puntir yang di peroleh dari pengukuran.
Gambar 2.1. Skematis uji puntir
τ T.rJRumus tegangan dan renggangan geser untuk batang padat :
τ T.rJ
……………………..Pers.2.1
γ= r.ϑL
γ= r.ϑL
………….……………Pers. 2.2
J= π.D432Sedangkan momen inersia(J) pada keadaan maksimum silinder adalah sebagai berikut :
J= π.D432
……….……………….Pers. 2.3
Keterangan :
r : Jari-jari spesimen
L : panjang ukur spesimen
J : momen inersia
Pengukuran yang dilakukan pada uji puntir adalah momen puntir dan sudut puntir. Pengukuran ini kemudian di konversikan menjadi sebuah grafik momen puntir terhadap sudut puntir (dalam putaran). Namun , pada daerah plastis hubungan antara momen puntir dengan sudut puntir tidak linier lagi, sehingga di perlukan rumus yang berbeda pula untuk mencari tegangan geser, berikut ini grafik momen puntir terhadap sudut puntir :
Gambar 2.2. Grafik momen puntir terhadap sudut puntir persatuan panjang
Gambar 2.3. Grafik momen puntir terhadap sudut puntir
τa= 12.π.a3.(BC+3CD).Untuk mencari tegangan geser pada daerah plastis digunakan rumus :
τa= 12.π.a3.(BC+3CD).
..........................................................Pers. 2.4
γ= θ.RSedangkan untuk mencari renggangan geser(γ), keduanya harus memiliki rumus yang sama, yaitu :
γ= θ.R
………………………....Pers. 2.5
Keterangan :
R: Jari-jari sepesimen
θ: Sudut putar persatuan waktu
σ= 2.rPada criteria Tresca, spesimen mengalami luluh bila tegangan geser maksimum mencapai harga tegangan geser dalam uji tarik unaxial :
σ= 2.r
…………………Pers. 2.6
e=γ2
e=γ2
…………..Pers. 2.7
Sedangkan pada von nises, spesimen yang mengalami luluh bila invariant kedua deviator tegangan melampaui harga kritis tertentu.
σ=3.τ
σ=3.τ
……………..Pers. 2.8
σ= γ3
σ= γ3
……………Pers. 2.9
Keterangan :
σ = Tegangan geser sebenarnya
τ = Tegangan geser teknik
ε = Renggangan geser sebenarnya
γ = Renggangan geser teknik
2.2. Sifat-sifat mekanik yang dapat pada pengujian puntir
Sifat-sifat mekanik yang di dapat selama pengujian puntir, yaitu :
2.2.1. Modulus elastisitas geser
G=τγ=T.LJ.θKemampuan material untuk mempertahankan bentuknya di daerah elastic yang di sebabkan oleh tegangan geser. pembandingan antara tegangan dan renggangan geser pada daerah plastis.
G=τγ=T.LJ.θ
………………………………………pers. 2.10
Keterangan :
G : modulus elastisitas geser
τ : tegangan geser
γ : renggangan geser
T : momen lentur
L : panjang spesimen
J : momen inersia
2.2.2. Kekuatan luluh puntir
Batas tegangan sebelum mengalami deformasi plastis yang di sebabkan oleh tegangan geser. Untuk menentukannya maka perbandingan panjang bagian penampang yang menyempit terhadap diameter luar harus sekitar 8-10 kali. selain itu pada uji puntir dapat menggunakan metode offset dengan ketentuan 0,04 rad/m untuk grafik momen puntir terhadap sudut puntir.
2.2.3. Modulus pecah
J=π.D432Kekuatan geser puntir maksimum, karena tegangan geser terbesar terjadi di permukaan batang. untuk benda silinder padat dimana:
J=π.D432
……………Pers. 2.11
τu= 16.Mmaxπ.D4maka besarnya modulus pecah terbesar yaitu :
τu= 16.Mmaxπ.D4
……………………Pers. 2.12
keterangan :
τu= modulus of repture
r = diameter spesimen
2.3.Prinsip Uji Puntir
Prinsip uji puntir sebenarnya berasal dari prinsip kerja uji tarik, walaupun sebenarnya perbedaan yang mendasar dari kedua prinsip kerja pengujian tersebut adalah timbulnya pengecilan setempat yang menyebabkan uji tarik tidak baik digunakan dalam mengukur keplastsan suatu material.
2.4. Keuntungan dan kerugian uji puntir dibandingkan dengan uji tarik
Keuntungan :
Hasil pengukuran yang di berikan mengenai keplastisan lebih mendasar
langsung memberikan grafik tegangan geser terhadap renggangan geser
tidak terjadi kesulitan karena timbulnya necking (pada uji tarik) ataupun barreling (pada uji tekan)
laju renggangan yang di peroleh konstan dan besar
Kerugian :
Pengolahan data menjadi kurva tegangan-renggangan geser membutuhkan usaha yang tidak sedikit.
Jika spesimen yang di gunakan adalah batang padat, maka akan timbul gradient tegangan yang cukup curam sepanjang penampang lintang spesimen sehingga mempersulit pengukuran.
2.5. Perbandingan antara uji puntir dan uji tarik
Uji puntir memberikan hasil pengukuran yang lebih mendasar mengenai plastisitas suatu logam di bandingkan uji tarik. Untuk suatu benda, uji puntir langsung menghasilkan kurva tegangan- renggangan geser.
2.6. Uji puntir panas (Hot torsion testing)
Uji puntir sangat baik untuk mendapatkan data sifat aliran dan kepatahan suatu logam pada kondisi pengerjaan panas, pada T>0,6 Tm dan hingga 103 detik-1. Karena mudah untuk memvariasikan dan mengontrol kecepatan putar, maka pengujian dapat dilakukan pada daerah laju renggangan yang luas, selain itu control suhu dan laju renggangan yang tepat memberikan kemungkinan untuk menirukan struktur metalorgi yang dihasilkan oleh proses-proses lintasan berulang kali seperti pengerolan. karena benda uji untuk uji puntir tidak mengalami penyempitan setempat seperti uji tarik, dan juga tidak mengalami penggabungan.
BAB III
TUGAS PENDAHULUAN
3.1. Soal
Apa tujuan dan keunggulan uji puntir di bandingkan uji tarik ?
Buat skematis pengujian puntir, di lengkapi dengan keterangannya !
Jelaskan bagaimana mendapatkan tegangan geser dan renggangan geser !
Apa yang di maksud tegangan alir ?
Bagaimana criteria mulur menurut Tresca dan Von Mises ?
Mengapa uji torsi sangat di perlukan sebagai data untuk proses pembentukan ?
Apa yang dimaksud dengan :
Batas proposional
Batas mulur
Titik ultimate
3.2. Jawaban
a. Untuk mengetahui keplastisan suatu material
b. Untuk mengetahui luluh dari suatu material
c. Untuk menentukan renggangan material
Keunggulan :
Hasil pengukuran yang di berikan mengenai plastisitas lebih mendasar
Langsung memberikan grafik tegangan geser terhadap renggangan geser
Tidak terjadi kesuliatan karena timbulnya necking (pada uji tarik) atau pun boreling (pada uji tekan)
Laju renggangan yang di peroleh konstan dan besar
ChuckArah putaranspesimenLoad cell
Chuck
Arah putaran
spesimen
Load cell
Untuk mendapatkan tegangan geser dengan cara menggunakan persamaan
τ=T.rJ Untuk mendapatkan renggangan geser menggunakan persamaan
τ=T.rJ
J= π.D432
J= π.D432
Tegangan alir adalah tegangan yang dipengaruhi oleh tegangan geser yang terjadi pada penampang batang lintang
Kriteria mulur menurut Tresca, spesimenmengalami luluh bila tegangan geser maksimum mencapai hatga tegangan geser maksimum mencapai harga tegangan geser dalam uji tarik unaxial, sedangkan menurut Von nises, spesimen yang mengalami luluh bila invariant kedua deviator tegangan melampaui harga kritis tertentu.
Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu material.
a. Titik sampai dimana penerapan hokum hooke mesin bisa di toleransi
b. Batas dimana terjadinya tingkatan tekanan pada suatu material
c. Titik yang menunjukan kekuatan elastic suatu material
BAB IV
PENGOLAHAN DATA
4.1 Data hsil pengujian
Tanggal pengujian : 17-05-2013
Material : Baja
Diameter awal spesimen : 8.00 mm
Panjang awal spesimen : 59.05 mm
Diameter akhir spesimen : 8.00 mm
Panjang akhir spesimen : 59.05 mm
Beban : 25 kg
DATA MESIN
Putaran motor listrik : 1380 Rpm
Putaran spindel : 5 Rpm
Kecepatan gerak kertas : 47.12 mm/menit
Torsi maksimum : 4445.5 kg.m
Panjang lengan : 865 mm
Konversi sudut : :1.09° /cm
ϑ :51.4°/cm
Kurva 4.1. Kurva sudut lengan vs sudut puntir
Tabel. 4.1. Data sudut lengan dan sudut puntir
Titik ke
Sudut lengan α (cm)
Sudut puntiran ϑ(cm)
Sudut lenganα°
Sudut puntiran ϑ°
Daaerah
0
0
0
0
0
1
1,5
0,2
1,635
10,28
2
8,7
0,7
9,48
35,98
Elastik
3
13,4
0,8
14,5
41,12
Elastik
4
14,7
0,9
16,023
46,26
Elastik
5
11,4
1,4
12,46
71,96
Plastik
6
10,3
1,5
11,22
77,1
Plastik
7
12,1
2,4
13,18
123,36
Plastik
8
8,9
2,7
9,7
138,78
Plastik
9
1,2
3,7
1,3
190,18
Plastik
10
2,8
4,4
3,05
226,16
Plastik
W=m.gTorsi T4.2 Pengolahan data
W=m.g
Torsi T
Dari kesetimbangan diatas ini maka persamaan kesetimbangan lengan itu adalah sebagaoi berikut :
ΣT=0
T=w x ι xsin
Tabel. 4.2. Data hasil pengujian puntir
Titik ke
BC
CD
T kg.mm
ϑ °
τ kg.mm
γ
0
0
0
0
0
0
0
1
0,3
1,5
6052,86
10,28
0,00190
41,12
2
0,7
8,7
34940,36
35,98
0,00664
143,92
3
0,8
13,4
53115,92
41,12
0,0101
164,48
4
0,9
14,7
58555,90
46,26
0,0111
185,04
5
1,2
11,4
45771,16
71,96
0,00877
287,84
6
1,2
10,3
41277,75
77,1
0,00796
308,4
7
2,3
12,1
48370,54
123,36
0,00957
493,44
8
2,7
8,9
35743,54
138,78
0,00853
555,12
9
3,1
5,7
4812,91
190,18
0,00500
760,72
10
3,3
4,9
11287,48
226,16
0,00446
904,64
Kurva torsi vs sudut puntir
Kurva. 4.2. Kurva torsi vs sudut puntir
Kurva tegangan vs renggangan
Kurva. 4.3. kurva tegangan vs renggangan
Dari kurva-kurva diatas, dapat diperoleh bahwa :
Batas luluh spesimen : 16.023°
Modulus geser spesimen : 0,0000192 kg/mm
Renggangan : 0,025 mm
BAB V
ANANLISI PENDAHULUAN KESIMPULAN
4.1 Analisis
a. Pada uji puntir,necking tidak dapat di lihat karna bahan yang ulet,kekutan putus lebih kecil dari pada kekutan maksimum,sedangkan pada uji tarik dapat dilihat karna kekuatan putus lebih besar dari pada kekuatan maksimum.
b. Keunggulan uji putir
-Hasil pengukuran plastis lebih mendasar dan juga hasil renggangan yang di peroleh konstan dan besar
c. Kelemahan uji puntir
-Pada saat pengolahan data tegangan geser-regangan geser (σ-e) dalam menentukan tegangan alir membutuhkan ketelitian uji tarik yang sangat baik.
d. Keunggulan uji tarik
-Pada uji tarik kita dapat menghasilkan kurva antara gaya terhadap pertambahan panjang (f- l) dan juga mendapatkan data sifat mekanik suatu material seperti ketangguhan,modulus,resilin.
e. Kelemahan uji tarik
-Pada uji tarik hasil pengukuran plastisitas tidak lebih baik dari pda uji puntir
f. Termasuk patah ulet karna patahannya membentuk sudut 90 °
4.2 Kesimpulan
Pada praktikum kali inikita dapat mengetahuitujuan dilakukannya uji tarik,yakini mengetahui tegangan alir,lulh,dan modulus elastisitas dan regangan dari suatu material.
BAB VI
SARAN
5.1 SARAN
-Tingkatkan kinerja asisten dosen
-Tingkatkan perawatan pada mesin uji
DAFTAR PUSTAKA
http://www.scribd.com/doc/40039072/uji-puntir
Kurva sudut lengan vs sudut puntir
Kurva torsi vs sudut puntir
kurva tegangan vs renggangan
