-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
1/22
Laporan Awal
Praktikum Pengujian Material
Pengujian Tarik
Nama : Alfian Imaduddin
NPM : 110606997
!elompok :
La"oratorium Metalurgi #I$ik
%epartemen Metalurgi dan Material #T&I
'01
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
2/22
M(%&L 1
P)N*&+IAN TA,I!
1-Tujuan Praktikum
2. Untuk membandingkan kekuatan maksimum beberapa
jenis logam (besi tuang, baja, tembaga dan alumunium)
3. Untuk membandingkan titik-titik luluh (yield)logam-logam
tersebut.
4. Untuk membandingkan tingkat keuletan logam-logam
tersebut melalui % elongasi dan % pengurangan luas.
5. Untuk membandingkan fenomena necking pada logam-
logam tersebut
. Untuk membandingkan modulus elastisitas dari logam-
logam tersebut
!. Untuk membuat, membandingkan serta menganalisis
kur"a tegangan regangan, baik kur"a reka#asa ataupun
kur"a #ang sesungguhn#a dari beberapa jenis logam.
$. Untuk membandingkan tampilah perpatahan (fractografi)
logam-logam tersebut dan menganalisan#a berdasarkan
sifat-sifat mekanis #ang telah diapai
'-%a$ar Teori
&erobaan tarik ini dilakukan untuk menentukan respon
material dari suatu konstruksi, komponen atau rakitan
fabrikasi pada saat dikenakan beban atau deformasi dari luar.
(ga#a-ga#a #ang diberikan dari luar, #ang dapat
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
3/22
men#ebabkan suatu material mengalami perubahan struktur,
#ang terjadi dalam kisi kristal material tersebut). 'alam hal
ini akan ditentukan seberapa jauh perilaku inheren (sifat #ang
lebih merupakan ketergantungan atas fenomena atomik
maupun mikroskopik dan bukan dipengaruhi bentuk dan
ukuran benda uji) dari material terhadap pembebanan
tersebut. &rinsip pengujian ini #aitu sampel atau benda uji
dengan ukuran dan bentuk tertentu diberi beban aksial #ang
bertambah besar seara kontin#u pada kedua ujung
speimen tarik hingga putus, bersamaan dengan itu
dilakukan pengamatan mengenai perubahan panjang #ang
dialami benda uji.
'ata #ang didapat berupa perubahan panjang dan
perubahan beban #ang selanjutn#a ditampilkan dalam bentuk
grafik tegangan-regangan (stress-strain ur"e), sebagaimana
ditunjukkan oleh gambar .. egangan diartikan sebagai
besarn#a beban #ang diterima material (&) per satuan luas
penampang (*). *tau persamaan matematisn#a sebagai
berikut+ & *
/ebagai akibat dari tegangan pada permukaan material
maka material akan merespon beban tersebut dalam bentuk
pertambahan panjang. 0ila pertambahan panjang material
(1l) dibagi panjang material mula-mula (lo) maka akan
didapatkan nilai regangan atau elongasi atau strain(). *tau
persamaan matematisn#a adalah 1l lo
'- 1 Perilaku Mekanik Material
Pengujian tarik (tensile test) merupakan salah satu pengujian yang
paling banyak dilakukan karena mampu memberikan informasi yang
representatif dari sifat mekanik material. Selain itu, metode uji tarik ini
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
4/22
berlangsung dengan cepat dan terstandarisasi dengan baik sehingga dapat
menghasilkan hasil yang akurat. Sampel atau benda uji dengan bentuk
dan ukuran tertentu ditarik dengan beban kontinyu (sampai patah).
Selama pembebanan tersebut, sampel juga diukur pertambahan
panjangnya. Data yang didapat berupa perubahan panjang dan perubahan
beban. Data tersebut harus dinormalkan dari pengaruh geometri spesimen
dengan mengonversikannya menjadi tegangan dan regangan yang
selanjutnya ditampilkan dalam bentuk grafik tegangan-regangan.
Pada proses pengujian tarik dimensi dan geometri dari spesimen
harus sesuai dengan standard pengujian yang ada. al ini dikarenakan
untuk mendapatkan hasil yang cukup valid dari pengujian tarik tersebut.
Standarisasi dimensi dan geometri dari spesimen mutlak diperlukan
untuk memberikan suatu acuan dalam mengarakterisasikan sifat mekanik
material melalui pengujian tarik. Dengan adanya standarisasi dimensi dan
geometri ini bertujuan untuk menyesuaikan dengan kapasitas
pembebanan oleh mesin pengujian tarik sehingga diharapkan pengujian
dapat dilakukan dalam !aktu yang cepat dengan pembebanan yang
sesuai dan dapat diperoleh data yang cukup valid dan representatif.
Dengan data yang valid ini, kita dapat membandingkan hasil uji tarik
termasuk berbagai sifat mekaniknya dengan peneliti dari negara manapun
karena menggunakan standard yang sama untuk uji tarik, yaitu "S#$
%&.
Pengujian tarik ini dilakukan pada sampel yang telah di bentuk
sedemikian rupa sesuai standard yang ditentukan yang diberi nama dog
bone shape, dimana panjang bagian tengah specimen memiliki luaspenampang lebih kecil dibandingkan kedua ujungnya. al ini
dimaksudkan agar patahan yang terjadi berada di sekitar daerah tersebut.
Daerah tersebut dinamakan gauge length, yaitu daerah bagian tengah
Gambar 2. 'entuk sampel uji tarik
untuk pelat (kiri) dan rod(kanan)
Gambar 1. Skema pengujian tarik
suatu material
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
5/22
specimen dimana elongasi yang terjadi diukur dengan menggunakan alat
extensometer.
Pengujian tarik yang akan dilakukan di aboraturium $etalurgi
isik Departemen #eknik $etalurgi dan $aterial menggunakan alat
universal testing machine(Sulvopuser Shimad*u). Dari hasil pengujian
tarik yang telah dilakukan, diperoleh data berupa grafik perbandingan
beban aplikasi (applied load) dengan pertambahan panjang (elongation)
dari spesimen uji tarik hingga pada titik perpatahan.
Data yang diukur secara manual adalah diameter sampel dan
panjang gauge (gauge length) pada daerah dog bone.. Dari diameter
sampel (d), kita dapat menghitung luas penampang (") dari sampel uji
tarik. Sementara data yang direkam oleh mesin uji tarik adalah beban (P)
yang diberikan dan pertambahan panjang (l+) yang terbaca oleh
extensometer. Data-data ini lalu diubah menjadi tegangan dan regangan
dengan rumus
A
F=
-
-+
- l
ll
l
l =
=
Dimana nilai
dan
Gambar diatas:. rafik tegangan /regangan dari sebuah benda uji dari baja
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
6/22
0 #egangan (stress) (Pascal)
aya pembebanan (1e!ton)
" uas penampang (m2)
3 4egangan (strain)
5l %longasi 6 pertambahan panjang
l Panjang spesimen a!al sebelum pembebanan (m)
l+ Panjang spesimen saat pembebanan (m)
Pengujian tarik yang dilakukan pada suatu material padatan (logam
dan non-logam) dapat memberikan keterangan yang relatif lengkap
mengenai perilaku material tersebut terhadap pembebanan mekanik.
7nformasi penting yang dapat diperoleh antara lain
a-.ata$ Propor$ionalita$ (Proportionality limit)
0atas proporsionalitas merupakan daerah batas
dimana tegangan dan regangan mempun#ai hubungan
proporsionalitas satu dengan lainn#a. /etiap
penambahan tegangan akan diikuti dengan penambahan
regangan seara proporsional dalam hubungan linear
emudian, kita bandingkan dengan hubungan # m
di mana # me6akili tegangan me6akili regangan dan
m me6akili slope kemiringan dari modulus kekakuan).
itik & pada gambar di ba6ah ini menunjukkan batas
proporsionalitas dari kur"a tegangan-regangan.
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
7/22
Gambar diatas:Kurva tegangan-regangan dari sebuah
benda uji terbuat baja ulet
"-.ata$ )la$ti$ /Elastic Limit
0atas elastis adalah daerah dimana bahan akan
kembali kepada panjang semula bila tegangan luar
dihilangkan. 'aerah proporsionalitas merupakan bagian
dari batas elastis. 0ila beban terus diberikan tegangan
maka batas elastis pada akhim#a akan terlampaui
sehingga sample tidak kembali seperti ukuran semula
(daerah plastis). 0atas elastis merupakan titik dimana
tegangan #ang diberikan akan men#ebabkan terjadin#a
deformasi plastis untuk pertama kalin#a. eban#akan
material teknik mempun#ai batas elastis #ang hampir
berhimpitan dengan batas proporsionalitasn#a.
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
8/22
&ada kur"a stress-strain diatas, daerah elastis adalah
daerah 78 dan daerah plastis adalah daerah 89
- Titik Lulu2 (Yield Point) dan !ekuatan Lulu2
(Yield Strength)
itik luluh adalah batas dimana sebuah material akan
terus mengalami deformasi tanpa adan#a penambahan
beban. egangan (stress) #ang mengakibatkan bahan
menunjukkan mekanisme luluh ini disebut tegangan
luluh (yield stress). &ada gambar kur"a tegangan-
regangan di, titik : merupakan titik luluh.
;ejala luluh umumn#a han#a ditunjukkan oleh
logam-logam ulet dengan struktur kristal 099 dan
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
9/22
0aja berkekuatan tinggi dan besi tuang #ang getas
pada umumn#a tidak memperlihatkan batas luluh #ang
jelas. Untuk menentukan kekuatan luluh material seperti
ini maka digunakan suatu metode #ang dikenal dengan
metode offset. 'engan metode ini kekuatan luluh
ditentukan sebagai tegangan dimana bahan
memperlihatkan batas pen#impangande"iasi tertentu
dari keadaan proporsionalitas tegangan dan regangan.
&ada gambar diba6ah ini, garis offset 7> ditarik paralel
dengan 7&, sehingga perpotongan >? dan kur"a
tegangan regangan memberikan titik : sebagai
kekuatan luluh. Umumn#a garis offset 7> diambil @, A
@,2% dari regangan total dimulai dari titik 7.
ekuatan luluh merupakan suatu gambarankemampuan bahan menahan deformasi permanen bila
digunakan dalam penggunaan struktural #ang
melibatkan pembebanan mekanik seperti tarik, tekan
bending atau puntiran. 'i sisi lain, batas luluh ini harus
diapai maupun dile6ati bila bahan dipakai dalam
proses manufaktur produk-produk logam seperti proses
rolling, drawing, stretching dan sebagain#a. 'apat
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
10/22
dikatakan bah6a titik luluh adalah suatu tingkat
tegangan #ang+
- tidak boleh dile6ati dalam penggunaan struktural (in
service)
- harus dile6ati dalam proses manufaktur logam
(forming process)
d-!ekuatan Tarik Mak$imum (Ultimate Tensile
Strength)
U/ merupakan tegangan maksmum #ang dapat
ditanggung oleh material sebelum tejadin#a perpatahan
(fracture). Bilai kekuatan tarik maksimum tarik dapat
ditentukan dari beban maksimum (
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
11/22
e-!ekuatan Putu$ (Breaking Strength)
ekuatan putus ditentukan dengan membagi beban
pada saat benda uji putus (breaking) dengan tuas
penampang a6al (!"). Untuk bahan #ang bersifat ulet
pada saat beban maksimum D terlampaui dan bahan
terus terdeformasi hingga titik putus 0 maka terjadi
mekanisme peniutan (necking) sebagai akibat adan#a
suatu deformasi #ang terlokalisasi.
&ada bahan ulet, kekuatan putus lebih keil dari
kekuatan maksimum. 'an pada bahan getas kekuatan
putus sama dengan kekuatan maksimumn#a.
f- !euletan (#$ctility)
euletan merupakan sifat #ang menggambarkan
kemampuan logam menahan deformasi hingga tejadin#a
perpatahan. /ifat keuletan suatu material dapat kita amati
salah satu aran#a dengan melihat luas daerah di ba6ah
kur"a stress-strain, seperti +
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
12/22
0isa dilihat dari kur"a, bah6a semakin luas daerah di
ba6ah kur"a maka akan semakin ulet sifat material
tersebut. begitu juga sebalikn#a jika semakin uram kur"a
dan semakin keil luas daerah di ba6ah kur"a maka
sifatn#a adalah getas.
/ifat ini harus dimiliki oleh material #ang ingin dibentuk
melalui proses rolling, bending, strething, dra6ing,
hammering, utting, dan lain-lain. /eara umum dilakukan
dengan tujuan sebagai +
- Denunjukkan sejauh mana sebuah struktur dapat
berdeformasi plastis sebelum patah
- Denentukan derajat deformasi #ang diiEinkan selama
fabrikasi &engujian tarik memberikan dua metode
pengukuran keuletan bahan #aitu +
-
Persentase perpan%angan (Elongation) :
'imana, Lf panjang akhir benda uji
L panjang a6al benda uji
%@@4F
)F(F(%)
o
of
=
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
13/22
Persentase red$ksi penampang (!rea
&ed$ction) :
'iukur sebagai pengurangan luas penampang
setelah perpatahan terhadap luas penampang
a6aln#a.
'imana,!f luas penampang akhir
! luas penampang a6al
g- Modulu$ ela$ti$ita$ /modulu$ 3oung
*dalah ukuran kekakuan suatu material, semakin
besar harga modulus ini semakin keil regangan elastis
#ang terjadi, atau semakin kaku. Dodulus kekakuan
dihitung gradien dari batas proporsional kur"a
tegangan-regangan+
Cika dilihat dari persamaan tersbut maka kita akan
mendapatkan rumus G #ang melambangkan modulus
elastisitas, merupakan /tress dan .
erlihat bah6a Bilai Dodulus Glastisitas berbanding
terbalik terhadap Glongasi (), semakin keil
perpanjangan #ang terjadi maka semaki besar Dodulus
Glastisitasn#a. 'engan begitu maka sifat materialn#a
adalah aku. Cadi untuk menari material #ang Ulet
(@@4*
*-*8%
o
fo=
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
14/22
maka #ang diari adalah material #ang memiliki
Dodulus Glastisitas rendah.
Dakin besar modulus elastisitas maka makin keil
regangan elasti #ang dihasilkan akibat pemberian
tegangan- Dodulus elastisitas ditentukan oleh ga#a
ikatan antar atom arena ga#a ini tidak dapat diubah
tanpa terjadin#a suatu perubahan sifat #ang sangat
mendasar pada material maka modulus elastisitas
merupakan suatu sifat dari material #ang tidak mudah
diubah.
2- Modulu$ kelentingan (mod$l$s o' resilience)
De6akili kemampuan material untuk men#erap
energi dari luar tanpa terjadin#a kerusakan. Daterial ini
memiliki kekuatan luluh #ang tinggi serta nilai modulus
elastisitas #ang rendah seperti ampuran (allo#) #ang
akan digunakan pada pengaplikasian pegas. Bilai
modulus dapat diperoleh dari luas segitiga #ang
dibentuk oleh area elasti diagram tegangan-regangan.
i.
j- Modulu$ !etanggu2an (od$l$s o' To$ghness)
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
15/22
Dodulus ketangguhan (modulus of toughness) adalah
kemampuan material dalam mengabsorbsi atau
men#erap energi hingga terjadin"a perpatahan. /eara
kuantitatif dapat ditentukan dari luas area keseluruhan
di ba6ah kur"a tegangan-regangan hasil pengujian tarik
seperti pada gambar di ba6ah ini+
k-!ur4a Tegangan5,egangan ,ekaa$a dan
e$unggu2na
ur"a tegangan-regangan reka#asa didasarkan atas
dimensi a6al (luas area dan panjang) dari benda uji,
sementara untuk mendapatkan kur"a tegangan-
regangan sesungguhn#a diperlukan luas area dan
panjang aktual pada saat pembebanan setiap saat
terukur. &erbedaan keduan#a tidak signifikan pada
regangan #ang keil, namun menjadi signifikan pada
rentang terjadin#a pengerasan regangan (strain
hardening), #aitu setelah titik luluh terlampaui. /eara
khusus perbedaan menjadi demikian besar di dalam
daerah neking. &ada kur"a tegangan-regangan
reka#asa, dapat diketahui bah6a benda uji seara
aktual mampu menahan turunn#a beban karena luas
area a6al *o bernilai konstan pada saat penghitungan
tegangan &*o. /ementara pada kur"a tegangan-
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
16/22
regangan sesungguhn#a luas area aktual adalah selalu
turun hingga terjadin#a perpatahan dari benda uji
mampu menahan peningkatan tegangan karena
&*.
&erhitungan nilai tegangan sesungguhn#a (true
stress) adalah sebagai berikut+
l-i
trueA
F=
true + egangan sesungguhn#a (true stress)
< + ;a#a pembebanan
*i + Fuas penampang aktual spesimen
&erhitungan nilai regangan sesungguhn#a (true
strain) adalah sebagai berikut+
m-
=
-
+ln
l
l
true
true +8egangan sesungguhn#a (true strain)
li +&anjang aktual spesimen saat pembebanan
berlangsung
l@ +&anjang a6al spesimen sebelum pembebanan
berlangsung
Hubungan antara tegangan reka#asa dan tegangan
sesungguhn#a adalah sebagai berikut+
)+( engengtrue +=
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
17/22
/ementara hubungan antara regangan reka#asa dan
regangan sesungguhn#a adalah sebagai berikut+
)+ln( engtrue +=
'-' !arakteri$tik Perpata2an Material
/ampel hasil pengujian tarik dapat menunjukkan
beberapa tampilan perpatahan seperti ditunjukkan oleh
;ambar di ba6ah ini +
(a) (b)
eterangan+ (a) 'ari kiri ke kanan perpatahan sangat
ulet, medium, dan getas
(b) iri model perpatahan material ulet,
anan getas
&engamatan kedua tampilan perpatahan ulet dan getas
dapat dilakukan baik dengan mata telanjang maupun
dengan bantuan stereoscan macroscope. &engamatan
lebih detil dimungkinkan dengan penggunaan /GD
("canning #lectron $icroscope).
Daterial dikatakan ulet bila material tersebut mengalami
deformasi elastis dan plastis sebelum akhirn#a putus.
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
18/22
/edangkan material getas tidak mengalami deformasi
elastis sebelum mengalami putus.
a- Perpata2an &let
&erpatahan ulet memiliki iri-iri sebagai berikut.
. &ermukaan patahan berserabut (fibrous) dan gelap
(dull).
2. &ada umumn#a patahan membentuk up dan one.
3. 8etakperpatahan intergranular.
4. erdapat IneckingJ (peniutan) pada sampel hasil
pengujian tarik.
&erpatahan ulet umumn#a lebih disukai karena bahan
ulet umumn#a lebih tangguh dan memberikan peringatan
lebih dahulu sebelum terjadi kerusakan.
;ambar di ba6ah ini merupakan ilustrasi skematis
terjadin#a perpatahan ulet pada suatu spesimen #ang
diberikan pembebanan tarik+
ahapan terjadin#a perpatahan ulet pada sampel uji
tarik+
(a) &en#empitan a6al
(b) &embentukan rongga-rongga keil (a"it#)
() &en#atuan rongga-rongga membentuk suatu retakan
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
19/22
(d) &erambatan retak
(e) &erpatahan geser akhir pada sudut 45@.
&erpatahan #ang memiliki mekanisme seperti gambar diatas biasan#a memiliki patahan up dan one, karena
salah satu patahann#a berbentuk up dan patahan lainn#a
berbentuk one.
0erikut tampilan foto /GD pada perpatahan dutile +
;ambar diatas merupakan tampilan permukaan
patahan dari suatu sample #ang ditandai dengan lubang-
lubang dimple sebagai suatu hasil proses pen#atuanrongga-rongga keil (a"it#) selama pembebanan
berlangsung.
".Perpata2an *eta$
&erpatahan getas memiliki iri-iri sebagai berikut +
. idak ada atau sedikit sekali deformasi plastis #ang
terjadi pada material.
2. 8etak atau perpatahan merambat sepanjang bidang-
bidang kristalin membelah atom-atom material.
3. &ada material lunak dengan butir kasar maka dapat
dilihat pola-pola #ang dinamakan he"rons or fan-like
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
20/22
pattern #ang berkembang keluar dari daerah a6al
kegagalan.
4. Daterial keras dengan butir halus tidak memiliki pola-
pola #ang mudah dibedakan.
5. Daterial amorphous memiliki permukaan patahan #ang
beraha#a dan mulus.
9ontoh perpatahan getas dari suatu benda uji berbentuk
pelat diberikan oleh gambar berikut ini +
;ambar diatas merupakan gambar perpatahan getas
pada dua sample logam.
'- tandar &ji Tarik
/tandar pengujian arik pada material logam atau
metalik terantum pada 2 standar *merika dan Cepang,
#aitu +
*/D + ATM )8
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
21/22
C=/ ++I ''1
-Metodologi Penelitian
-1- Alat dan .a2an
. %niversal testing machine, /er"opulser /himadEu
kapasitas 3@ ton
2. &aliperdan atau micrometer
3. /pidol permanen atau penggores (cutter)
'. "tereoscan macroscope
5. /ampel uji tarik (besi tuang, baja, tembaga danalumunium)
-'#low ;2art Pro$e$ Pengujian
Pasang sampel pada grip
mesin Shimadzu
$ulai penarikan,
perhatikan mekanisme
yang terjadi
#andai pada grafik titik
9#S danfracturepoint
epaskan sampel dari
mesin dan ukur panjang
dan diameter akhir
$engamati karakteristik
perpatahan, sketsa
Pengujian
selesai
itung formulasi sesuai
nilai-nilai yang ditentukan
9langi pengujian untuk
material lain yang berbeda
Selesai
$ulai
$engukur dimensi sampel
Sketsa sampel, catat
ukurannya
#andaigaugelength
dengan spidol
-
7/22/2019 Laporan Awal Praktikum pengujian material.doc
22/22
%aftar Pu$taka
. *merian /oiet# for Detals, !"$ $etals andbook ol. *,
$echanical testing and #valuation,Detals &ark 7hio, K$!.
2. *merian /oiet# for Detals, !"$ $etals andbook ol. +,
ractography,Detals &ark 7hio, K$!.
3. 9allister, ?illiam '. $aterials "cience and #ngineering !n
ntroduction ourth #dition. he D;ra6-Hill 9ompanies+ Be6
:ork, B:, 2@@!.
4. Faboratorium Detalurgi