142516763-uji-impak

PRODI D3 TEKNIK MESIN FTI ITS TM 090301

TEORI DAN PRAKTIKUM PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK

67

BAB 2C

PRAKTIKUM UJI IMPAK 1. Pendahuluan

Beberapa peralatan pada automotive dan transmisi serta bagian-bagian

pada kereta api dan lain-lain akan mengalami suatu beban kejutan dalam

operasinya. Untuk hal ini tersebut maka ketahanan suatu material terhadap

beban mendadak, serta faktor-faktor yang mempengaruhi sifat tersebut perlu

diketahui dan diperhatikan.

Walaupun uji impak tidak merupakan suatu uji yang representative

terhadap sikap suatu peralatan terhadap beban yang mendadak, namun test ini

berguna untuk melihat efek-efek yang ditimbulkan oleh adanya takikan, bentuk

takikan, temperatur, dan faktor-faktor yang lain terhadap bermacam macam

material, sehingga dipilih suatu material sesuai dengan keadaan operasi yang

akan dialami.

Pada umumnya uji Impak bertujuan untuk menentukan sifat bahan yaitu :

• Ketahanan terhadap beban impak

• Sensitivity dari bahan terhadap adanya notch.

• Analisa patahan (fracture analysis) dari bahan uji.

2. Dasar Teori

Uji impak bisa diartikan sebagal suatu test yang mengukur toughness atau

kekenyalan suatu material; yaitu kemampuan suatu material untuk menyerap

energi sebelum terjadinya ke patahan.

Dalam hal ini energi didapat dari suatu bandul yang mempunyai

ketinggian tertentu dan berayun memukul benda test, berkurangnya energi

potensial dari bandul sebelum dan sesudah memukul benda uji merupakan

energi yang dapat diserap oleh benda uji tesebut.


Takik atau notch memegang peranan yang penting terhadap kekuatan

Impak suatu material. Dua buah benda kerja yang mempunyai luas

penampang, penahan beban yang sama bisa mempunyai kekuatan impak

yang selalu jauh berbeda akibat perbedaan bentuk takik yang dimiliki. Adanya

takikan pada benda kerja yang bisa berupa bentuk konfigurasi hasil desain,

pengerjaan yang salah seperti diskontinuitas pada pengelasan, atau korosi

lokal yang bisa bersifat sebagai pemusat tegangan (stress concentration).

Adanya pusat pusat tegangan ini dapat menyebabkan Brittle material yang

menjadi patah pada beban dibawah yield strength.

Facture atau kepatahan pada suatu material bisa digolongkan sebagai

brittle atau ductile fracture. Suatu material yang mengalami kepatahan tanpa

mengalami suatu deformasi plastis dikatakan patah secara brittle, sedang

apabila kepatahan didahului dengan suatu deformasi plastis dikatakan me-

ngalami ductile fracture. Material yang mengalami brittle facture hanya

mampu menahan energi yang kecil saja sebelum mengalami kepatahan.

Ketahanan suatu material menahan energi impak sangat dipengaruhi

juga oleh temperatur. Efek dari temperatur terhadap kekuatan impak berbeda

jenis material.

Sebagai contoh dapat dilihat digambar 5, FCC material dapat menahan

energi impak yang relative tinggi, walaupun pada temperatur rendah. Sedang high

strength material menunjukkan ketahanan. Impak yang rendah pada range

temperatur yang luas.

Material-material seperti polymer, ceramic dan logam BCC mempunyai

suatu range temperatur tertentu yang menunjukkan perubahan kekuatan impak

yang menyolok dengan berubahnya temperatur.


68


toughbrittle

FCC BCC Metal, Ceramic, Polymer

High Strength Material

Transition Temperature

Temperature

Impa

ct E

nerg

y

Gambar. 1. Hubungan antara temperatur dengan energi impak

Bermacam-macam jenis baja, sebagaimana halnya logam BCC

mempunyai suatu temperatur transisi, dimana disini energi adalah minimum.

Transition temperature ini merupakan suatu temperatur yang penting sekali,

karena disini terjadi perubahan sifat dari logam yang brittle menjadi ductile

dan sebaliknya.

Apabila temperatur operasi dari suatu peralatan berada dibawah tr-

ansition temperatur dari material yang digunakan, maka adanya crack pada

material fracture dan kerusakan pada peralatan, sedang apabila temperatur

operasi terendah masih diatas temperatur transisi dari material, maka brittle

fracture tidak akan merupakan masalah.

Ukuran kristal yang kasar, Stain Hardening dan elemen-elemen tertentu

seperti cenderung untuk menaikkan transition temperatur dari baja, sedang

ukuran kristal kecil, dan element-element tertentu seperti Mn, Ni

memperendah transition temperature. Disamping hal tersebut micro structure

dari baja juga mempengaruhi transition temperatur ini. Temperatur merupakan

micro structure yang paling baik untuk pemakaian pada temperature rendah.

Metoda pengujian Impak yang umum dipakai adalah metoda Charpy.

Batang uji ditujukan pada kedua ujungnya, diletakan horizontal dan arah pu-

kulan searah dengan takikan. Sedangkan pada metoda Izod, batang uji


69


ditunjang/dijepit pada salah satu ujungnya, diletakan vertikal dan arah pukulan

berlawanan dengan takikan.

Gambar.2. Batang uji pengujian Impak Charpy dan Izod.

Kekuatan Impak suatu bahan didefinisikan sebagai energi yang

digunakan untuk mematahkan batang uji dibagi dengan luas penampang pada

daerah takikan. energi untuk mematahkan batang uji dihitung berdasarkan

berat dan ketinggian ayunan pendulum sebelum dan setelah Impak. Tanpa

memperhatikan kehilangan energi. Energi yang dipakai untuk mematahkan test

piece dapat dihitung sebagai berikut:

Energi awal (Eo) = Wh = W l [ 1 – Cos α] ……1

Energi akhir (El) = Wh1 = W l [ 1 – Cos β] ……2

Energi untuk mematahkan test piece adalah

(E) = W (h - hl) = W l (Cos β - Cos α ) (kgm) ……3


70


β α

hh 1

x

L

W

T it ik tu m p u

Titik

ber

atpe

ndul

um

Gambar.3. Kebutuhan enerji untuk mematahkan

Dimana:

W = berat dari pendulum (kg)

h = Ketinggian pendulum sebelum diayunkan (m)

hl = Ketinggian pendulum setelah keadaan patah (m)

α = Sudut awal (o)

β = Sudut akhir (o)

l = jarak antara titik berat rat darl pendulum ke sumbu putar 0 (m).

Dan akhirnya kekuatan impak dari logam dapat dihitung dengan rumus:

IS = ( )( )2mm/kgmA

CosCosWI α−β


71


Dimana :

A = luas penampang test piace pada bagian yang tertakik (mm2).

Kekuatan impak (impact strength) akan tergantung pada komposisi

bahan pada proses pembuatannya. Untuk ini temperatur benda uji pada

percobaan hubungannya dengan kesimpulan uji.

3. Peralatan dan Material

3.1. Peralatan yang dibutuhkan:

Mesin Impak Charpy Tipe HT-8041A

Gambar.4. Alat uji impak

Keterangan:

1 Hammer Knife 5 Clutch 2 Hammer 6 Scale 3 Idle Pointer 7 Pointer 4 Brake Rod 8 Horizontal eye


72


3.2. Material yang dibutuhkan:

Baja yang telah dilaku panas kondisi setimbang dan laku panas kondisi

tidak setimbang dengan ukuran yang disesuaikan dengan standar

Arah pemukulanSatuan : mm

10

8

10 R 0,25

2

45°

55

Gambar .5. Standar JIS 2202 no.4

• Panjang = 55 mm

• Lebar = 10 mm

• Tebal = 10 mm

• Dalam takikan = 2 mm

• Jari-jari takikan = 0,25 mm

• Sudut takikan = 45 0

4. Prosedur Percobaan

a. Memasang benda uji pada penumpu dengan takikan tepat berada pada

tengah-tengah, bagian bertakik diletakkan disebelah dalam sehingga

bandul akan memukul benda uji pada sisi yang berlawanan dengan sisi

spesimen uji yang bertakik.

b. Bandul dinaikkan setinggi h atau sebesar sudut (140°)

c. Atur posisi jarum penunjuk skala pada posisi nol.


73


d. Bandul dilepas sehingga memukul spesimen uji, setelah memukul

spesimen uji bandul masih akan berayun setinggih 1 atau sebesar sudut β

kemudian data yang diperoleh dari mesin dicatat kedalam tabel.

e. Mengambil spesimen yang telah diuji untuk diukur dimensinya (l x t)

f. Mengamati penampang patahan spesimen dan menggambarkannya

(dibuat sket) pada kertas untuk diidentifikasi jenis patahannya.

5. Hasil

• Hasil pengujian berupa angka yang menunjukkan EI. Selanjutnya EI dibagi

dengan luasan spesimen yang dipatahkan. Didapat Impact Strength. Is = EI /

A

• Dari hasil pengujian ini bisa dibandingkan impact strength untuk berbagai

jenis material. Juga bisa diketahui patahan spesimen apakah termasuk ulet

atau getas. Patahan ulet jika berserabut dan kusam/suram sedangkan

Patahan getas apabila berbutir dan mengkilat.

Hal penting yang harus diperhatikan adalah mekanisme selama proses

impack berlangsung. Kemudian rangkumlah pertanyaan berikut dalam sebuaah

laporan praktikum.

a) Apakah ada perbedaan terhadap hasil dari masing masing benda uji yang

sejenis. Berikan analisa anda terhadap adanya perbedaan ini.

b) Hitunglah energi untuk mematahkan tes pieces (E) dari hasil rata-rata secara

teoritis berdasarkan rumus yang ada, kemudian bandingkan dengan hasil

percobaan anda berdasarkan praktek.

c) Jelaskan sumber-sumber yang mengakibatkan terjadinya perbedaan

perhituggan secara teoritis dan yang terjai pada percobaan.

d) Gambarkan frakture (sketsa) dari batang uji dan tunjukan mana yang ductile

dan yang brittel.

e) Bagaimana pengaruh laku panas pada benda uji terhadap kekuatan impak

dari suatu beban.


74

142516763-uji-impak

Documents