LAPORAN

“MAKALAH PENGETAHUAN BAHAN”UJI TARIK DAN UJI IMPACT

Disusun oleh :KELOMPOK 3

ADE G S 208131001CANDRA BILLY A 208131006IRNA JANUATI 208131014ROBBI RAHMAN F 208131020TAUFIK NASRUL A 208131023GHENY FAUZANA 207341037

KELAS : 2MEA

TEKNIK MANUFAKTURPOLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG

Jl. Kanayakan no. 21, DAGO 40235, Tromol Pos 851 BANDUNG 40008Phone : 62 022 2500241 Fax : 62 022 2502649

Homepage : http ://www.polman.com, E-mail : polman@melsa.net.id

BAB I

PENDAHULUAN

Pengujian bahan merupakan suatu dasar penelitian dengan tujuan untuk mengetahui

sifat-sifat dari sebuah bahan uji, sehingga penggunaan semaksimal dan seaman mungkin

bisa dilakukan, dan kerusakan yang mengakibatkan kerugian di dalam bidang teknologi dan

ekonomi bisa dihindarkan.

Untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan, tentu kita harus mengadakan pengujian

terhadap bahan tersebut. Ada empat jenis uji coba yang biasa dilakukan, yaitu uji tarik

(tensile test), uji tekan (compression test), uji torsi (torsion test), dan uji geser (shear test).

Dalam tulisan ini kita akan membahas tentang uji tarik dan sifat-sifat mekanik logam yang

didapatkan dari interpretasi hasil uji tarik.

Hasil pengujian sebagai informasi keadaan bahan atau sifat bahan selalu diberikan

kepada industri sebagai pemakai bahan, sehingga penulisan hasil pengujian harus

disesuaikan dengan standar pengujian yang telah ditentukan oleh standar industri dari

masing-masing negara atau standar industri internasional, yang kita kenal dengan ISO.

Dalam kesempatan kali ini, makalah ini akan menjelaskan mengenai uji tarik dan uji

impact(kejut).

1. UJI TARIK ( TENSILE TEST )

Uji tarik mungkin adalah cara pengujian

bahan yang paling mendasar. Pengujian ini

sangat sederhana, tidak mahal dan sudah

mengalami standarisasi di seluruh dunia, misalnya

di Amerika dengan ASTM E8 dan Jepang dengan

JIS 2241. Dengan menarik suatu bahan kita

akan segera mengetahui bagaimana bahan

tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan

mengetahui sejauh mana material itu bertambah

panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus

memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Brand

terkenal untuk alat uji tarik antara lain adalah antara lain adalah Shimadzu, Instron

dan Dartec.

2. UJI KEJUT ( IMPACT TEST )

Sebuah tes yang dirancang untuk

memberikan informasi tentang bagaimana

spesimen bahan yang diketahui akan merespon

tegangan yang tiba-tiba, misalnya shock.

Banyak komponen yg akan mendapat beban

impact (dynamic loading) dlm pengoperasian.

Uji kejut dikembangkan utk menentukan

kekuatan kejut (impact toughness) bahan logam

dan non logam terhadap beban kejut.

BAB II

ISI

1. Mengapa melakukan Uji Tarik?

Banyak hal yang dapat kita pelajari dari hasil uji tarik. Bila kita terus menarik suatu bahan

(dalam hal ini suatu logam) sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang

lengkap yang berupa kurva seperti digambarkan pada Gbr.1. Kurva ini menunjukkan

hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan

dalam desain yang memakai bahan tersebut

Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut

dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut "Ultimate Tensile Strength"

disingkat dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum.

Hukum Hooke (Hooke's Law)

Untuk hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara beban

atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini

disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban

mengikuti aturan Hooke sebagai berikut:

rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan

Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan dan strain adalah pertambahan panjang

dibagi panjang awal bahan.

Hubungan antara stress dan strain dirumuskan:

E = σ / ε

Untuk memudahkan pembahasan, Gbr.1 kita modifikasi sedikit dari hubungan antara gaya

tarikan dan pertambahan panjang menjadi hubungan antara tegangan dan regangan

(stress vs strain). Selanjutnya kita dapatkan Gbr.2, yang merupakan kurva standar ketika

melakukan eksperimen uji tarik. E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di mana

perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε) selalu tetap. E diberi nama "Modulus

Elastisitas" atau "Young Modulus". Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan

stress seperti ini kerap disingkat kurva SS (SS curve).

Bentuk bahan yang diuji, untuk logam biasanya dibuat spesimen dengan dimensi seperti

pada Gbr.3 berikut.

Perubahan panjang dari spesimen dideteksi lewat pengukur regangan (strain gage) yang

ditempelkan pada spesimen seperti diilustrasikan pada Gbr.4. Bila pengukur regangan ini

mengalami perubahan panjang dan penampang, terjadi perubahan nilai hambatan listrik

yang dibaca oleh detektor dan kemudian dikonversi menjadi perubahan regangan.

2. Detail profil uji tarik dan sifat mekanik logamSekarang akan kita bahas profil data dari tensile test secara lebih detail. Untuk keperluan kebanyakan analisa teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat digeneralisasi seperti pada Gbr.5

Kita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan berpedoman

pada hasil uji tarik seperti pada Gbr.5. Asumsikan bahwa kita melakukan uji tarik

mulai dari titik O sampai D sesuai dengan arah panah dalam gambar.

Batas elastisσE ( elastic limit)

Dalam Gbr.5 dinyatakan dengan titik A. Bila sebuah bahan diberi beban sampai pada

titik A, kemudian bebannya dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke

kondisi semula (tepatnya hampir kembali ke kondisi semula) yaitu regangan “nol”

pada titik O (lihat inset dalam Gbr.5). Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A,

hukum Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat perubahan permanen dari bahan.

Terdapat konvensi batas regangan permamen (permanent strain) sehingga masih

disebut perubahan elastis yaitu kurang dari 0.03%, tetapi sebagian referensi

menyebutkan 0.005% . Tidak ada standarisasi yang universal mengenai nilai ini. [1]

Batas proporsional σp (proportional limit)

Titik sampai di mana penerapan hukum Hook masih bisa ditolerir. Tidak ada

standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama

dengan batas elastis.

Deformasi plastis (plastic deformation)

Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada Gbr.5 yaitu

bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing.

Tegangan luluh atas σuy (upper yield stress)

Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.

Tegangan luluh bawah σly (lower yield stress)

Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase

deformasi plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang

dimaksud adalah tegangan ini.

Regangan luluh εy (yield strain)

Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.

Regangan elastis εe (elastic strain)

Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan

regangan ini akan kembali ke posisi semula.

Regangan plastis εp (plastic strain)

Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan

regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.

Regangan total (total strain)

Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastis, εT = εe+εp.

Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada titik B, regangan yang ada adalah

regangan total. Ketika beban dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan

besar regangan yang tinggal (OE) adalah regangan plastis.

Tegangan tarik maksimum TTM (UTS, ultimate tensile strength)

Pada Gbr.5 ditunjukkan dengan titik C (σβ), merupakan besar tegangan

maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.

Kekuatan patah (breaking strength)

Pada Gbr.5 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan

yang diuji putus atau patah.

Tegangan luluh pada data tanpa batas jelas antara perubahan elastis dan plastisUntuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier dan landing yang jelas, tegangan

luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yang menghasilkan regangan

permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strain (Gbr.6)

Perlu untuk diingat bahwa satuan SI untuk tegangan (stress) adalah Pa (Pascal,

N/m2) dan strain adalah besaran tanpa satuan.

3. Istilah lain

Selanjutnya akan kita bahas beberapa istilah lain yang penting seputar interpretasi hasil uji tarik.

Kelenturan (ductility)

Merupakan sifat mekanik bahan yang menunjukkan derajat deformasi plastis yang terjadi sebelum suatu bahan putus atau gagal pada uji tarik. Bahan disebut lentur (ductile) bila regangan plastis yang terjadi sebelum putus lebih dari 5%, bila kurang dari itu suatu bahan disebut getas (brittle).

Derajat kelentingan (resilience)

Derajat kelentingan didefinisikan sebagai kapasitas suatu bahan menyerap energi

dalam fase perubahan elastis. Sering disebut dengan Modulus Kelentingan (Modulus

of Resilience), dengan satuan strain energy per unit volume (Joule/m3 atau Pa).

Dalam Gbr.1, modulus kelentingan ditunjukkan oleh luas daerah yang diarsir.

Derajat ketangguhan (toughness)

Kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase plastis sampai bahan tersebut

putus. Sering disebut dengan Modulus Ketangguhan (modulus of toughness). Dalam

Gbr.5, modulus ketangguhan sama dengan luas daerah dibawah kurva OABCD.

Pengerasan regang (strain hardening)

Sifat kebanyakan logam yang ditandai dengan naiknya nilai tegangan

berbanding regangan setelah memasuki fase plastis.

Tegangan sejati , regangan sejati (true stress, true strain)

Dalam beberapa kasus definisi tegangan dan regangan seperti yang telah dibahas di

atas tidak dapat dipakai. Untuk itu dipakai definisi tegangan dan regangan sejati,

yaitu tegangan dan regangan berdasarkan luas penampang bahan secara real time.

Detail definisi tegangan dan regangan sejati ini dapat dilihat pada Gbr.7.

Pengujian tarik ialah peregangan dari suatu batang uji yang secara kontinu

bertambah akibat beban yang bekerja pada batang uji sampai batang uji tersebut

putus. Pengujian ini merupakan salah satu bentuk "Pengujian Destructive" dan umum

dilakukan pada bahan-bahan Iogam yang akan digunakan dalam lapangan teknik.

Dengan pengujian ini akan dapat diketahui; tegangan tarik. perpanjangan

(regangan). penyusutan penampang (kontraksi), modulus elastis, tegangan mulur atau

tegangan uji dari batang uji.

Semua batang uji sudah dinormalisasikan. dan beban tarik yang bekerja meningkat

secara teratur sampai batang uji putus.

Beban yang digunakan dalam perhitungan tegangan tarik dari bahan adalah beban

maksimum yang dapat ditahan oleh bahan uji tarik tersebut

B. Mesin Uji Tarik

Dilihat dari cara pemberian beban atau gaya tarik pada batang uji maka mesin uji tarik

dapat dibedakan menjadi 2 yaitu :

1. Mesin uji tarik mekanik.

2. Mesin uji tarik hidrolik.

Mesin uji tarik mekanik, pemberian gaya tarik diperoleh melalui sistem mekanik roda-

roda gigi yang digerakkan dengan tangan ataupun dengan motor listrik. Kapasitas

mesin uji tarik mekanik ini biasanya relatif rendah dibandingkan dengan mesin hidrolik

Mesin uji tarik hidrolik. gaya tarik dihasilkan oleh tekanan minyak didalam silindernya.

Kapasitas mesin hidrolik relatif besar dan biasanya mesin ini universal sehingga dapat

digunakan untuk melaksanakan beberapa macam pengujian diantaranya :

- Pengujian tarik

- Pengujian tekan

- Pengujian geser

- Pengujian lengkung

C. Bentuk dan Ukuran Batang Uji

Bentuk dan ukuran batang uji sudah dinormalisasikan, dengan kata lain bahwa

batang uji harus mengikuti standar-standar tertentu. Dilihat dari bentuk dan jenis

bahan, batang uji tarik dapat digolongkan menjadi 2 yaitu :

1. Batang Uji Proporsional

Yang dimaksud dengan batang uji proporsional adalah panjang batang uji ditentukan

dengan mempergunakan rumus :

Dimana :

Lo = panjang batang uji

k = konstanta

So = luas penampang batang uji

Konstanta (k) untuk baja dan baja tuang adalah 5,65 untuk logam bukan besi adalah

5,65 atau 11,3 dan besi tuang mampu tempa adalah 3,39

1. Batang Uji Sistem Dp

Khusus untuk batang uji dengan penampang bulat diberlakukan juga sistem Dp, yaitu

perbandingan antara diameter dan batang uji. Sesuai dengan standar industri Indone-

sia (SII), sistem Dp yang dipakai adalah Dp 10, Dp 5 dan Dp 3. Dp 10 artinya bahwa

panjang batang uji (Lo) adalah 10 x diameter. Ukuran ini juga adalah pendekatan dari

konstanta k = 11,3. Dp 5 artinya bahwa panjang batang uji (Lo) adalah 5 x diameter

atau pendekatan dari k = 5,65 dan Dp 3 artinya bahwa Lo = 3 x diameter atau pen-

dekatan dari k = 3,39. Berikut ini dilengkapi juga dengan tabel standar batang uji

berdasarkan SII. 0148 - 76. Tabel la untuk Dp 5 dan Dp 10 Bentuk : Batang uji bulat

untuk dijepit.

Tabel 1 b untuk Dp 5 dan Dp 10

Bentuk : Batang uji bulat dengan kepala berbahu

Seperti terlihat pada tabel-tabel di atas, bahwa batang uji proporsional mempunyai

bentuk-bentuk yang spesiftk serta ukuran-ukuran yang presisi. Pembentukan batang uji

ini dilaksanakan dengan proses pemesinan terlebih dahulu. Pada saat pembentukan

diusahakan agar tidak timbul panas yang terlalu tinggi yang akan mengakibatkan

perubahan struktur bahan. .

Batang uji yang mengalami pengerjaan ini harus dengan bentuk dan menurut

ukuran-ukuran yang ditentukan dan tanda cacat-cacat luar.

Selisih maksimum yang diperkenankan antara dua luas penampang pada bagian

prismatisnya adalah 1 %. Bagian prismatis batang uji harus licin. Yang dimaksud

dengan bagian prismatis adalah bagian batang yang akan diuji dengan kata lain bagian

terkecil dari batang uji tarik.

Batang uji dari bahan yang berbentuk batangan atau profil-profil ringan dengan

penarnpang yang tidak rnelebihi kernampuan mesin tarik. dapat diuji langsung sesuai

dengan bentuk dan ukuran penampang asal. Apabila bahan-bahan tersebut harus

rnelalui pemesinan/pengerjaan terlebih dahulu. proses pengerjaannya sarna dengan

batang uji untuk yang proporsional.

D. Diagram Beban Perpanjangan

Deformasi suatu bahan akibat pembebanan dapat ditentukan sesuai dengan Hukum

Hooke. Menurut Hooke, deformasi elastis sebuah batang dengan penampang So dan

panjang Lo, jika dibebani dengan gaya tarik atau tekan sebesar P, maka beban akan

mengalami: 

1. Deformasi elastis berbanding lurus dengan beban P.

2. Deformasi elastis berbanding lurus dengan panjang batang asal Lo.

3. Deformasi elastis berbanding terbalik dengan luas penampang Ao.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa; besarnya beban p, berbanding lurus den-

gan panjang batang Lo atau dengan kata lain "Tegangan sebanding dengan regangan

".

  Tegangan  

Dimana E = modulus elastisitas.

Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar diagram tarik berikut :

 

Gambar 5 b. Diagram beban perpanjangan

yang menunjukkan ada batas ulur atas

dan batas ulur bawah.

→ Batas Regang

Adakalanya pada pengujian terhadap bahan-bahan tertentu tidak menunjukkan adanya

penguluran. Untuk batang uji seperti ini ditetapkan batas regang (Proof Stress). Batas

regang adalah tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan perpanjangan elastis

tetap.

Beban pada batas regang biasanya ditentukan 0,2% dari panjang ukur Lo ditarik garis

lurus sejajar dengan garis modulus pada diagram penarikan. Misalnya panjang ukur

batang uji adalah 100 mm, maka untuk menghasilkan 0,2% perpanjangan tetap dari

batang uji adalah 0,2% x 100 mm = 0,2 mm. Pada arah perpanjangan diukur jarak dari

titik O sebesar 0,2 mm sehingga terdapat titik M. Dari titik M tarik garis sejajar dengan

garis modulus hingga bertemu pada titik N (gambar 6). Beban pada N menyatakan be-

sarnya beban yang bekerja pada 0,2% Lo (0,2 Proof Load) jadi tegangan pada batas

regang 0.2% adalab :