i
LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK
UJI IMPAK
Disusun Oleh: Nama Praktikan
: Peris Gultom
NPM
: 3333170032
Kelompok
:4
Rekan
: 1. Firyal Aqilla Putri Alivani 2. Lula Salsabila 3. Muhammad Syaifullah Ramadhan
Tanggal Praktikum
: 15 September 2018
Tanggal Pengumpulan Lap.
: 19 September 2018
Asisten
: Ridwan Kurniawan
LABORATORIUM METALURGI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON – BANTEN BANTEN 2018 i
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Tanggal Masuk Laporan
Tanggal Revisi
Tanda Tangan
1. 2.
Disetujui untuk Laboratorium Metalurgi FT. UNTIRTA Cilegon, September 2018
(Ridwan Kurniawan)
ii
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... v DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... vi BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Belakang .................................................................................... 1 1.2 Tujuan Tujuan Percobaan Percobaan ................................................................................ 2 1.3 Batasan Batasan Masalah Masalah ................................................................................. 2 1.4 Sistemati Sistematika ka Penulisan Penulisan .......................................................................... 2 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Uji Impak ............................................................................................ 3 2.2 Pengujian Impak Metode Charpy ........................................................ 4 2.3 Prinsip Dasar Alat U ji Impak Charpy Charpy .................................................. 5 BAB III METODE PERCOBAAN
3.1 Diagram Diagram Alir Alir Percobaan Percobaan .................................................................... 10 3.2 Alat Alat dan Bahan.................................................................................. 11 3.2.1 Alat-Ala Alat-Alatt yang yang Digunakan Digunakan ........................................................ 11 11 3.2.2 Bahan-Bahan Bahan-Bahan yang yang Digunakan Digunakan .................................................. .................................................. 11 3.3 Prosedur Prosedur Percobaan Percobaan ........................................................................... 11 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Hasil Percobaan ................................................................................ 13 4.2 Pembahasan Pembahasan ...................................................................................... 13
iii
iv
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 20 5.2 Saran................................................................................................. 20 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 21 LAMPIRAN
LAMPIRAN A. CONTOH PERHITUNGAN ......................................................... 22 LAMPIRAN B. JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS KHUSUS ... ............. 24 LAMPIRAN C. GAMBAR ALAT DAN BAHAN .................................................. 28 LAMPIRAN D BLANKO PERCOBAAN .............................................................. 31
iv
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
Gambar 2.1 Pembebanan Metode Charpy dan Metode Izod ..................................... 4 Gambar 2.2 Ilustrasi Skematis Pengujian Impak ...................................................... 5 Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan Uji Impak .................................................... 11 Gambar 4.1 Temperatur transisi yang berbeda-beda............................................... 14 Gambar 4.2 Perbedaan tipe perpatahan pada temperatur yang berbeda ................... 15 Gambar 4.3 Grafik efek temperatur terhadap kekuatan impak ................................ 16 Gambar 4.4 Pengaruh kandungan karbon pada kurva DBTT .................................. 17 Gambar 4.5 Pengaruh ukuran butir terhadap kurva DBTT ..................................... 17 Gambar 4.6 Pengaruh suhu temper terhadap kurva DBTT ..................................... 18 Gambar 4.7 Pengaruh orientasi spesimen terhadap kurva DBTT ............................ 18 Gambar 4.8 Struktur yang tebal memiliki ketangguhan lebih rendah ...................... 19 Gambar C.1 Specimen ........................................................................................... 29 Gambar C.2 Alat Charpy ....................................................................................... 29 Gambar C.3 Penjepit ............................................................................................. 29 Gambar C.4 Sarung Tangan .................................................................................. 29 Gambar C.5 Piala Gelas ........................................................................................ 30 Gambar C.6 Penggaris........................................................................................... 30
v
vi
DAFTAR LAMPIRAN Halaman
LAMPIRAN A. CONTOH PERHITUNGAN ......................................................... 22 LAMPIRAN B. JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS KHUSUS ... ............. 24 LAMPIRAN C. GAMBAR ALAT DAN BAHAN .................................................. 28 LAMPIRAN D BLANKO PERCOBAAN .............................................................. 31
vi
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dewasa ini kebutuhan akan material terutama logam sangatlah penting. Besi dan baja merupakan salah satu kebutuhan yang mendasar untuk suatu konstruksi. Dengan berbagai macam kebutuhan sifat mekanik yang dibutuhkan oleh suatu material ialah berbeda-beda. Sifat mekanik tersebut terutama meliputi kekerasan, keuletan, kekuatan, ketangguhan, sifat mampu las serta sifat mampu mesin yang baik. Dengan
sifat pada masing-masing material berbeda, maka banyak metode untuk
menguji sifat apa sajakah yang dimiliki oleh suatu material tersebut. Uji impak merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mengetahui kekuatan, kekerasan, serta keuletan material. Oleh karena itu uji impak banyak dipakai dalam bidang menguji sifat mekanik yang dimiliki oleh suatu material tersebut. Untuk menilai ketahanan
material
terhadap
patah
getas
perlu
adanya
pengujian
serta
mempertimbangkan faktor-faktor dinamis yang dapat mempengaruhi patah getas antara lain kecepatan regang, takik, tebal pelat, tegangan sisa dan lain-lain. Ketangguhan (impak) merupakan ketahanan bahan terhadap beban kejut. Inilah yang membedakan pengujian impak dengan pengujian tarik dan kekerasan dimana pembebanan dilakukan secara perlahan-lahan. Pengujian impak merupakan suatu upaya untuk mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui dalam perlengkapan transportasi atau konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan-lahan melainkan datang secara tiba-tiba.
Untuk menampung
dinamika ini perlu pengujian dalam skala besar, baik jumlah maupun dimensinya. Tetapi dipandang dari sudut ekonomi hal ini tidak mungkin dilakukan. Karena itu, dibuat pengujian dalam skala kecil yang distandarkan yang disebut pengujian takik.
1
2 Pengujian yang dilakukan dalam skala kecil pada umumnya adalah uji impact metode charpy. 1.2
Tujuan Percobaan
Tujuan Percobaan dari uji impak ini adalah untuk mengetahui pengaruh temperature terhadap Harga Impak (HI) serta jenis patahan dan sifat patahan berdasarkan persen patahan. 1.3
Batasan Masalah
Pada praktikum uji impak ini terdapat batasan masalah yang terdiri dari dua variabel, yaitu: variabel bebas dan variabel terikat. Adapun variabel terikatnya adalah harga impak (HI) energi. serta persen (%) patahan. Sedangkan untuk variabel bebasnya adalah bahan material yang akan diuji dan temperatur pengujian. 1.4
Sistematika Penulisan
Untuk memahami lebih jelas laporan ini, maka materi-materi yang terdapat pada laporan ini dikelompokkan menjadi beberapa bab dengan sistematika penulisan. Sistematika penulisan pada laporan ini terdiri dari lima bab. BAB 1 PENDAHULUAN menjelaskan mengenai latar belakang, tujuan percobaan, batasan masalah dan sistematika penulisan. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA menjelaskan mengenai pengertian metode uji impak, macam-macam metode yang dibagi menjadi metode 1 dan metode 2, yang berisi teori-teori yang dapat mendukung percobaan yang telah dilakukan. BAB 3 METODE PERCOBAAN menjelaskan mengenai metode percobaan yang berupa diagram alir percobaan, alat dan bahan, dan prosedur percobaan. BAB 4 DATA DAN PEMBAHASAN menjelaskan mengenai data-data percobaan yang telah dicatat saat melakukan praktikum beserta pembahasannya. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN memaparkan kesimpulan percobaan dan saran untuk praktikum selanjutnya. Di akhir laporan juga disertakan lampiran yang berisi contoh perhitungan, jawaban pertanyaan dan tugas khusus, gambar alat dan bahan, dan blanko percobaan. 2
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Uji Impak
Menurut Dieter, George E (1988) uji impak digunakan dalam menentukan kecenderungan material untuk rapuh atau ulet berdasarkan sifat ketangguhannya. Hasil uji impak juga tidak dapat membaca secara langsung kondisi perpatahan batang uji, sebab tidak dapat mengukur komponen gaya-gaya tegangan tiga dimensi yang terjadi pada batang uji. Hasil yang diperoleh dari pengujian impak ini, juga tidak ada persetujuan secara umum mengenai interpretasi atau pemanfaatannya. Sejumlah uji impak batang uji bertakik dengan berbagai desain telah dilakukan dalam menentukan perpatahan rapuh pada logam. Metode yang telah menjadi standar untuk uji impak ini ada 2, yaitu uji impak metode Charpy dan metode Izod. Metode Charpy banyak digunakan di Amerika Serikat, sedangkan metode izod lebih sering digunakan di sebagian besar dataran Eropa. Batang uji metode Charpy memiliki spesifikasi, luas penampang 10 mm x 10 mm, takik berbentuk V. Proses pembebanan uji impak pada metode Charpy dan metode izod dengan sudut 45° , kedalaman takik 2 mm dengan radius pusat 0.25 mm.
Batang uji Charpy kemudian diletakkan horizontal pada
batang penumpu dan diberi beban secara tiba-tiba di belakang sisi takik oleh pendulum berat berayun (kecepatan pembebanan ±5 m/s). Batang uji diberi energi
3
4 untuk melengkung sampai kemudian patah pada laju regangan yang tinggi hingga orde 10 3 s -1. Batang uji izod, lebih banyak dipergunakan saat ini, memiliki luas penampang berbeda dan takik berbentuk v yang lebih dekat pada ujung batang. Dua metode ini juga memiliki perbedaan pada proses pembebanan. (Dieter, George E., 1988).
Gambar 2.1 Pembebanan Metode Charpy dan Metode Izod 2.2
Pengujian Impak Metode Charpy
Pengujian impak Charpy (juga dikenal sebagai tes Charpy v-notch) merupakan standar pengujian laju regangan tinggi yang menentukan jumlah energi yang diserap oleh bahan selama terjadi patahan. Energi yang diserap adalah ukuran ketangguhan bahan tertentu dan bertindak sebagai alat untuk belajar bergantung pada suhu transisi ulet getas. Metode ini banyak digunakan pada industri dengan keselamatan yang kritis, karena mudah untuk dipersiapkan dan dilakukan. Kemudian hasil pengujian dapat diperoleh dengan cepat dan murah. Tes ini dikembangkan pada 1905 oleh ilmuwan Perancis Georges Charpy. Pengujian ini penting dilakukan dalam memahami masalah patahan kapal selama Perang Dunia II. Metode pengujian material ini sekarang digunakan di banyak industri untuk menguji material yang
4
5 digunakan dalam pembangunan kapal, jembatan, dan untuk menentukan bagaimana keadaan alam (badai, gempa bumi, dan lain-lain) akan mempengaruhi bahan yang digunakan dalam berbagai macam aplikasi industri. Tujuan uji impact Charpy adalah untuk mengetahui kegetasan atau keuletan suatu bahan (spesimen) yang akan diuji dengan cara pembebanan secara tiba-tiba terhadap benda yang akan diuji secara statik. Dimana benda uji dibuat takikan terlebih dahulu sesuai dengan standar ASTM E23 05 dan hasil pengujian pada benda uji tersebut akan terjadi perubahan bentuk seperti bengkokan atau patahan sesuai dengan keuletan atau kegetasan terhadap benda uji tersebut. Percobaan uji impact Charpy dilakukan dengan cara pembebanan secara tiba-tiba terhadap benda uji yang akan diuji secara statik, dimana pada benda uji dibuat terlebih dahulu sesuai dengan ukuran standar ASTM E23 05 [2]. 2.3
Prinsip Dasar Alat Uji Impak Charpy
Secara skematik alat uji impak Charpy seperti gambar 2.2 dibawah ini:
Gambar 2.2 Ilustrasi Skematis Pengujian Impak
5
6 Bila pendulum pada kedudukan h1 dilepaskan, maka akan mengayun sampai kedudukan fungsi akhir pada ketinggian h2 yang juga hampir sama dengan tinggi semula h1 dimana pendulum mengayun bebas. Usaha yang dilakukan pendulum waktu memukul benda uji atau energi yang diserap benda uji sampai patah didapat rumus yaitu: Energi yang Diserap (Joule) = Ep – Em = m. g. h1 – m. g. h2 = m . g (h1 – h2) = m . g (λ (1- cos α) - λ (cos β – cos α) = m. g . λ (cos β – cos α) Energi yang diserap = m . g. λ (cos β – cos α) ........................................................ (1) Keterangan:
Ep = Energi Potensial Em = Energi Mekanik m = Berat Pendulum (Kg) g = Gravitasi 9,81 m/s2 h1 = Jarak awal antara pendulum dengan benda uji (m) h2 = Jarak akhir antara pendulum dengan benda uji (m) λ = Jarak lengan pengayun (m) cos α = Sudut posisi awal pendulum cos β = Sudut posisi akhir pendulum
dari persamaan rumus diatas didapatkan besarnya harga impak yaitu :
6
7 K=
(.
) ............................................ (2)
Bila pendulum dengan berat G dan pada kedudukan h1 dilepaskan, maka akan mengayun sampai kedudukan fungsi akhir 4 pada ketinggian h3 yang juga hampir sama dengan tinggi semula h1 dimana pendulum mengayun bebas. Pada mesin uji yang baik, skala akan menunjukkan usaha lebih dari 0,05 kilogram meter (kg m), pada saat pendulum mencapai kedudukan 4. Bila batang uji dipasang pada kedudukannya dan pendulum dilepaskan, maka pendulum akan memukul batang uji dan selanjutnya pendulum akan mengayun sampai kedudukan 3 pada ketinggian h2. Usaha yang dilakukan pendulum waktu memukul benda uji atau usaha yang diserap benda uji sampai patah yaitu: W1 = G x h 1 (kg m) ........................................(3) Dan dapat juga dengan menggunakan persamaan berikut: Dimana:
W1 = Usaha yang dilakukan (kg m). G = Berat pendulum (kg). h1 = Jarak awal antara pendulum dengan benda uji (m). Λ = Jarak lengan pengayun (m). cos α = Sudut posisi awal pendulum.
Sedangkan sisa usaha setelah mematahkan benda uji adalah sebagai berikut. dan dapat juga dengan menggunakan persamaan berikut: cos α = Sudut posisi awal pendulum. cos β = Sudut posisi akhir pendulum.
7
8 dan besarnya harga impak dapat digunakan persamaan berikut: K= Dimana:
(.
) .............................................(4)
K = nilai impact (Kg m/mm2) W = Usaha yang diperlukan mematahkan uji (Kg m) Ao = Luas penampang dibawah tatikan (mm2)
Takik (notch) dalam benda uji standar ditujukan sebagai suatu konsentrasi tegangan sehingga perpatahan diharapkan akan terjadi di bagian tersebut. Selain berbentuk V dengan sudut 45o, takik dapat pula dibuat dengan bentuk lubang kunci (key hole). Pengukuran lain yang biasa dilakukan dalam pengujian impak Charpy adalah penelaahan permukaan perpatahan untuk menentukan jenis perpatahan yang terjadi. Secara umum sebagaimana analisis perpatahan pada benda hasil uji tarik maka perpatahan impak digolongkan menjadi 3 jenis, yaitu: 1. Perpatahan berserat ( fibrous fracture), yang melibatkan mekanisme pergeseran bidang-bidang kristal di dalam bahan (logam) yang ulet (ductile). Ditandai dengan permukaan patahan berserat yang berbentuk dimple yang menyerap cahaya dan berpenampilan buram. 2. Perpatahan granular/ kristalin, yang dihasilkan oleh mekanisme pembelahan pada butir-butir dari bahan (logam) yang rapuh (brittle). Ditandai dengan permukaan patahan yang datar yang mampu memberikan daya pantul cahaya yang tinggi (mengkilat).
8
9 3. Perpatahan campuran (berserat dan granular). Merupakan kombinasi dua jenis perpatahan di atas. Informasi lain yang dapat dihasilkan dari pengujian impak adalah temperatur transisi bahan. Temperatur transisi adalah temperatur yang menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang berbeda beda. Pada pengujian dengan temperatur yang berbeda-beda maka akan terlihat bahwa pada dideformasi pergerakan dislokasi menjadi lebih mudah dan benda uji menjadi lebih mudah dipatahkan dengan energi yang relatif lebih rendah serta temperatur tinggi material akan bersifat ulet sedangkan pada temperatur rendah material akan bersifat rapuh atau getas. Fenomena ini berkaitan dengan vibrasi atomatom bahan pada temperatur yang berbeda dimana pada temperatur kamar vibrasi itu berada dalam kondisi kesetimbangan dan selanjutnya akan menjadi tinggi bila temperatur dinaikkan. Vibrasi atom inilah yang berperan sebagai suatu penghalang terhadap pergerakan dislokasi pada saat terjadi deformasi kejut/impak dari luar. Dengan semakin tinggi vibrasi itu maka pergerakan dislokasi menjadi relatif sulit sehingga dibutuhkan energi yang lebih besar untuk mematahkan benda uji. Sebaliknya pada temperatur di bawah nol derajat celcius, vibrasi atom relatif sedikit sehingga pada saat bahan dideformasi pergerakan dislokasi menjadi lebih mudah dan benda uji menjadi lebih mudah dipatahkan dengan energi yang relatif lebih rendah [3].
9
10 BAB III METODE PERCOBAAN
3.1
Diagraam Percobaan
Berikut adalah diagram alir pengujian impak metode Charpy: Benda Uji
Diukur kedalaman takik dan luar penampang benda uji
Diatur bandul pada posisi skala 300 joule
Diturunkan temperatur benda uji dengan meletakannya di es selama 30 menit
Diletakkan benda uji pada mesin uji impak charpy
Dilepaskan bandul dan mencatat energi yang diserap untuk mematahkan benda uji
Menghitung harga impak (HI) yang didapatkan
Mengamati dan mengukur bentuk patahan yang terjadi
Ditentukan persen (%) patahan yang didapatkan pada benda uji
10
11
Data Pengamatan
Pembahasan
Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan Uji Impak 3.2
Alat dan Bahan 3.2.1
Alat-alat yang Digunakan
Berikut adalah alat-alat yang digunakan dalam praktikum uji impak: 1. Mesin uji impak Charpy 2. Termometer 3. Jangka sorong 4. Palu 5. Es batu yang diisi dengan air di dalam ember 3.2.2
Bahan-bahan yang Digunakan
Berikut adalah bahan-bahan yang digunakan dalam prakikum uji impak: 1. Bahan uji BSN- 375 3.3
Prosedur Percobaan
Berikut adalah prosedur percobaan uji impak: 1. Menyiapkan benda uji sesuai ukuran standar 2. Mengukur kedalaman takik dan luas penampang benda uji
11
12 3. Mengatur bandul pada posisi skala 300 joule 4. Meletakkan benda uji pada mesin uji impak Charpy 5. Melepaskan bandul dan mencatat energi yang diserap untuk mematahkan benda uji 6. Melakukan percobaan pada kondisi temperatur yang berbeda sesuai yang ditentukan oleh asisten 7. Menghitung harga impak (HI) yang didapatkan pada setiap benda uji 8. Mengamati dan mengukur bentuk patahan yang terjadi 9. Menentukan % (persen) patahan yang didapatkan pada setiap benda uji
12
13 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil Percobaan
Berikut adalah data hasil percobaan dari praktikum uji impak Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan
Luas Suhu No
Bahan
( C) (mm )
2.
BSN-375
3.
4.2
80
Impak
Patahan
(J/mm2)
(%)
(Joule)
2
1.
Bentuk
Energi
Penampang o
Harga
95
125
1,5625
47
30
86
1,025
69
0
80
1
75
Pembahasan
Pengukuran yang bisa dilakukan dalam pengujian impak Charpy adalah penelaahan permukaan perpatahan untuk menentukan jenis perpatahan (fractografi) yang terjadi. Secara umum perpatahan impak digolongkan menjadi 3 jenis perpatahan, yaitu : 1.
Perpatahan berserat ( fibrous fracture), yang melibatkan mekanisme pergeseran bidang-bidang kristal di dalam material / logam (logam) yang ulet (ductile).
2.
Perpatahan granular/kristalin, yang dihasilkan oleh mekanisme pembelahan (cleavage) pada butir-butir dari material / logam (logam) yang rapuh (brittle).
13
14 3.
Perpatahan campuran, merupakan kombinasi kedua jenis perpatahan di atas. Informasi lain yang dapat diperoleh dari pengujian impak adalah temperatur
transisi bahan. Temperatur transisi adalah temperatur yang menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang berbeda beda. Pada pengujian dengan temperatur yang berbeda-beda maka akan terlihat bahwa pada temperatur tinggi material akan bersifat ulet (ductile) sedangkan pada temperatur rendah material akan bersifat rapuh atau getas (brittle). Temperatur transisi umumnya ditemui pada material yang memiliki struktur kristal BCC. Temperatur transisi ini dapat ditentukan dari grafik hasil plotan energi yang diserap oleh material terhadap perubahan temperature (kurva DBTT) [4]. Terdapat 5 jenis temperatur transisi pada suatu k urva DBTT: 1.
Temperatur transisi T1 yaitu temperatur ketika perpatahan 100% berupa perpatahan ulet (berserat).
2.
Temperatur transisi T2 yaitu temperatur ketika perpatahan 50% cleavage dan 50% ulet.
3.
Temperatur transisi T3 yaitu temperatur ketika energi absorpsi rata-rata antara shelf bagiana atas dan bagian bawah..
4.
Temperatur transisi T4 didefinisikan Cv = 20J.
5.
Temperatur transisi T5 yaitu temperatur ketika perpatahan 100% cleavage (brittle).
Gambar 4.1 Temperatur transisi yang berbeda-beda
14
15
Gambar 4.2 Perbedaan tipe perpatahan pada temperatur yang berbeda
Fenomena ini berkaitan dengan vibrasi atom-atom bahan pada temperatur yang berbeda dimana pada temperatur kamar vibrasi itu berada dalam kondisi kesetimbangan dan selanjutnya akan menjadi tinggi bila temperatur dinaikkan (ingatlah bahwa energi panas merupakan suatu
driving
force terhadap pergerakan
partikel atom bahan). Dengan meningkatnya vibrasi vacancy akan semakin tinggi dan dengan begitu dislokasi akan sangat mudah bergerak. Dengan semakin mudahnya dislokasi bergerak deformasi menjadi lebih tinggi dimana derajat deformasi yang tinggi merupakan salah satu ciri keuletan. Sebaliknya pada temperatur di bawah 0OC, vibrasi atom relatif sedikit sehingga pada saat bahan dideformasi pergerakan dislokasi tidak terlalu berperan dalam terjadinya perpatahan ketika uji impak dilakukan. Ketika beban terjadi tiba-tiba pada material dengan temperatur rendah maka patahan terjadi karena putusnya ikatan antar atom, mode perpatahan yang terjadi adalah patahan getas dengan begitu perpatahan energi yang relatif lebih rendah. Informasi mengenai temperatur transisi menjadi demikian penting bila suatu material akan didisain untuk aplikasi yang melibatkan rentang temperatur yang besar,
15
16 misalnya dari temperatur dibawah 0oC hingga temperatur tinggi di atas 100oC. Contoh sistem penukar panas (heat exchanger ). Hampir semua logam berkekuatan rendah dengan struktur kristal FCC seperti tembaga dan aluminium bersifat ulet pada semua temperatur sementara bahan dengan kekuatan luluh yang tinggi bersifat rapuh. Bahan keramik, polimer dan logam-logam BCC dengan kekuatan luluh yang rendah dan sedang memiliki transisi rapuh-ulet bila temperatur dinaikkan. Hampir semua baja karbon yang dipakai pada jembatan, kapal, jaringan pipa dan sebagainya bersifat rapuh pada temperatur rendah [5]. Bentuk dan posisi kurva DBTT menetukan letak titik temperatur transisi, yang mana memegang peranan penting dalam pertimbangan desain suatu struktur/ komponen. Sedangkan bentuk dan posisi kurva DBTT dipengaruhi oleh: 1.
Struktur kristal Hanya material yang memiliki struktur kristal BCC yang dapat mengalami
temperatur transisi. Hal ini dikarenakan slip system yang terbatas pada temperatur rendah. Semakin tinggi suhu, semakin leluasa slip systemnya. Pada material dengan struktur kristal HCP maupun FCC, ketangguhan relatif sama diseluruh temperatur (tidak ada perbedaan mencolok sebagaimana BCC)
Gambar 4.3 Grafik efek temperatur terhadap kekuatan impak
16
17 2.
Interstisi atom Atom interstisi disini biasanya adalah karbon. Walaupun mangan juga dapat
memengaruhi kurva DBTT, semakin sedikit kandungan karbon, semakin curam kurva DBTT, atau dengan kata lain semakin ulet perpatahannya pada temperatur tinggi.
Gambar 4.4 Pengaruh kandungan karbon pada kurva DBTT
3.
Ukuran butir Semakin kecil ukuran butir, kurva DBTT semakin bergeser ke kiri. Sehingga
memiliki temperatur transisi yang lebih rendah yang berarti lebih aplikatif (makin tinggi temperatur transisi, makin jelek suatu materialk karena pada saat digunakan makin mudah mencapai perpatahan ductile yang mana dibenci orang-orang material).
Gambar 4.5 Pengaruh ukuran butir terhadap kurva DBTT
17
18 4.
Perlakuan panas Semakin tinggi temperatur temper, semakin tinggi ketangguhan sehingga
kurva DBTT makin bergeser keatas.
Gambar 4.6 Pengaruh suhu temper terhadap kurva DBTT
5.
Orientasi specimen Sifat anisotropik terutama ditunjukkan oleh logam yang sudah di coldwork.
Sampel yang arah memanjangnya sama dengan arah rolling memiliki ketangguhan yang lebih tinggi dibandingkan sampel yang tegak lurus arah rolling. Hal ini ada katannya dengan susunan atom yang terdeformasi jadi panjang-panjang dan arah perambatan crack pada uji impak.
Gambar 4.7 Pengaruh orientasi spesimen terhadap kurva DBTT
18
19 6.
Ketebalan specimen Semakin tebal spesimen, semakin susah untuk berdeformasi plastis sehingga
semakin brittle.
Gambar 4.8 Struktur yang tebal memiliki ketangguhan lebih rendah
19
20
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Berikut adalah kesimpulan yang didapat dari hasil praktikum uji impak yaitu: 1. Adanya pengaruh suhu terhadap Harga Impak (HI) yang didapat, semakin tinggi suhu yang dipakai maka semakin besar pula Harga Impak (HI) yang didapat. 2. Harga Impak pada temperature 95oC adalah 1,5625 J/mm2 dengan persen patahan sebesar 47% Harga Impak pada temperature 30oC adalah 1,025 J/mm2 dengan persen patahan sebesar 69% Harga Impak pada temperature 0oC adalah 1 J/mm2 dengan persen patahan sebesar 75% Ketiga harga impak menggunakan bahan dengan luas penampang 80 mm2 3. Jenis patahan yang didapat dari uji impak yaitu jenis patahan ulet
5.2
Saran
Berikut adalah saran yang dapat diberikan dari praktikum uji impak, yaitu: 1. Asisten dapat menyediakan specimen dengan jenis logam yang berbeda 2.
Asisten dapat memberikan kesempatan kepada prakt ikum untuk mencoba melakukan praktikum dengan transisi temperature yang te lah ditentukan
20
21
DAFTAR PUSTAKA [1]
FT UNTIRTA] Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Modul Praktikum Material Teknik. Tempat terbit: FT UNTIRTA; 2018
[2]
Modul Praktikum Pengujian Material (Destructive Test) Departemen Teknik Metalurgi dan Material FTUI 2014
[3]
Anonimus. Modul Praktikum Metalurgi (Logam). 2012. Fakultas Teknik Mesin. Universitas Muhammadiyah Surakarta
[4]
Tanpa nama. 2018. Material Teknik Pengujian Impak. . [terhubung berkala] http://materialteknikafcoo19.blogspot.com/2015/01/ [16 September 2018]
[5]
Tanpa
nama.
2018.
Sifat-sifat
Material.
[terhubung
https://www.astm.org/Standards/E23 [17 September 2018]
21
berkala]
22
LAMPIRAN A CONTOH PERHITUNGAN
22
23 Lampiran A. Contoh Perhitungan
Harga Impak (HI) dengan kode bahan BSN-375
Pada suhu 0oC
=
=
80 80
= 1 /
Pada suhu 95oC
=
=
86 80
= 1.025 /
Pada suhu 30oC
=
=
125 80
= 1.5625 /
23
24
LAMPIRAN B JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS KHUSUS
24
25 B.1 Jawaban Pertanyaan
1.
Ketangguhan adalah jumlah energi yang diserap material sampai terjadi patah,
yang dinyatakan dalam Joule. Energi yang diserap digunakan untuk berdeformasi, mengikuti
arah
pembebanan
yang
dialami.
Pada
umumnya
ketangguahan
menggunakan konsep yang sukar dibuktikan atau didefinisikan..Terdapat beberapa pendekatan matematik untuk menentukan luas daerah dibawah kurva teganganregangan. Kekuatan, menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah. Kekuatan ini ada beberapa macam, tergantung pada jenis beban yang bekerja atau mengenainya. Contoh kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung. Kekerasan adalah ukuran ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis lokal. Nilai kekerasan tersebut dihitung hanya pada tempat dilakukannya pengujian tersebut (lokal), sedangkan pada tempat lain bisa jadi kekerasan suatu material berbeda dengan tempat yang lainnya. Tetapi nilai kekerasan suatu material adalah homogen dan belum diperlakupanaskan secara teoritik akan sama untuk tiap-t iap titik. 2.
Temperatur dapat mempengaruhi hasil pengujian impak karena temperetuar
dapat merubah suatu specimen dari getas menjadi ulet ataupun sebaliknya 3.
Temperatur transisi adalah perubahan t emperature, dimana semakin tinggi
temperature maka sifat suatu logam akan semakin ulet.
25
26 4.
a.
Kriteria pertama adalah T1 dimana temperatur transisi ini diperoleh dari temperatur pada saat material bersifat 100% ductile menuju brittle. Suhu transisi ini sering disebut fracture ductility temperature (FDT).
b.
Kriteria kedua adalah T2 yaitu temperatur transisi ada pada titik dimana fracture appearance berada pada 50% ductile – 50% brittle.
c.
Kriteria ketiga T3 adalah kriteria yang umum dipakai. Temperatur transisinya diperoleh dari rumus : (ls tertinggi + ls terendah) / 2.
d.
Kriteria keempat T4 yaitu perubahan material bersifat ductile-brittle menuju brittle 100%.
e.
Kriteria kelima T5 dimana suhu transisinya diperoleh dari temperatur pada saat material bersifat ductile-brittle menuju brittle 100%. Temperatur transisi ini sering disebut nil ductility temperature (NDT).
5.
Takik tipe A (V notch) Takik tipe ini memiliki satu sudut sehingga takik ini
merupakan jenis takik yang paling efektif untuk melakukan uji impak.
26
27 Takik tipe B (key hole) Takik ini memiliki bentuk seperti lubang kunci. Takik tipe C (U notch) Takik ini berbentuk seperti huruf U. 6. Bentuk takikan, temperature, beban, transisi ulet rapuh, kadar karbon. B.2 Tugas Khusus
27
28
LAMPIRAN C GAMBAR ALAT DAN BAHAN
28
29 Lampiran C. Gambar Alat dan Bahan
Gambar C.1 Specimen
Gambar C.2 Alat Charpy
Gambar C.4 Sarung Tangan Gambar C.5 Piala Gelas
Gambar C.7 Termometer
Gambar C.3 Penjepit
Gambar C.6 Penggaris
Gambar C.8 Kompor Listrik
29
