Impact Test [PDF]

Citation preview

Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



BAB 4 IMPACT TESTER



4.1



Maksud dan Tujuan



4.1.1 Maksud Maksud dari praktikum impact tester adalah untuk mengetahui proses kerja sebuah alat untuk menentukan energi yang diserap oleh benda kerja dan menghitung ketangguhan impact benda. 4.1.2 Tujuan Tujuan dari praktikum alat uji impact ini adalah : 1.



mencari besaran nilai tenaga yang dibutuhkan untuk memecahkan bahan uji,



2.



mencari besaran nilai impact bahan uji,



3.



mengukur reaksi pukulan yang meliputi :



4.2



a.



strength (kekuatan),



b.



atickness (kelekatan),



c.



buttleness (kelapukan). Dasar Teori



Uji impact adalah pengujian dengan menggunakan



pembebanan yang cepat



(rapid loading). Pengujian impact merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Inilah



yang membedakan pengujian



impact dengan pengujian tarik dan kekerasan dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan-lahan melainkan datang secara tiba-tiba, contoh deformasi pada bumper mobil pada saat terjadinya tumbukan kecelakaan. Pada uji impact terjadi proses penyerapan energi yang besar ketika beban menumbuk spesimen. Energi yang diserap material ini dapat dihitung dengan menggunakan prinsip perbedaan energi potensial. Dasar pengujian impact ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk bahan uji sehingga bahan uji mengalami deformasi. Pada pengujian impact ini banyaknya energi yang diserap oleh bahan



50



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



51



untuk terjadinya perpatahan merupakan ukuran ketahanan impact atau ketangguhan bahan tersebut. Dalam menentukan ketahanan logam terhadap pembebanan kejut (Impact Strength), prinsipnya adalah seberapa besar gaya kejut yang dibutuhkan untuk mematahkan bahan uji dibagi dengan luas penampang patahan. Alat uji impact tipe tester ini mempunyai beberapa bagian-bagian utama yang terdiri dari : 1. badan alat uji impact, 2. pendulum, 3. lengan pengayun, 4. poros pengayun, 5. bearing, 6. tempat benda uji, 7. busur derajat dan jarum penunjuk, 8. pisau pemukul.



Mula-mula pendulum yang dipergunakan untuk memukul dinaikkan sehingga membentuk sudut α. Kemudian pendulum dilepas dari posisi tersebut sehingga memukul bahan uji dan akan mengayun ke atas membentuk sudut β lalu ke posisi atau arah lain sehingga sisa energi rata-rata sudut β dapat diukur dan energi potensial (E) pun diperoleh. Tenaga potensial dari pendulum yang mengayun dan membentuk sudut α dapat diberikan Persamaan 4.1 E1 = W.R ( 1 – cos α ) (kg m) .......................................................................... (4.1) Sedangkan tenaga potensial dari Pendulum yang mengayun keatas dan membentuk sudut β setelah memecah bahan uji dapat diberikan Persamaan 4.2 E2= W.R ( 1 – cos β ) (kg m) ........................................................................... (4.2) Dengan demikian, apabila friksi sudut dan tekanan udara diabaikan maka tenaga yang diperlukan untuk memecah bahan uji dapat diberikan Persamaan4.3 E = E1 – E2 (kg m) = E = W.R ( cos β – cos α ) (kg m) .................................... (4.3)



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



52



Dimana : E



= tenaga yang dibutuhkan untuk memecahkan bahan uji (kg m)



W = berat pendulum (kg) R



= jarak dari notasi kepusat gravitasi (m)



α



= sudut posisi awal pendulum



β



= sudut posisi akhir pendulum



Catatan : Sudut α diperoleh pada saat pendulum dinaikan keatas dalam keadaan konstan. Besarnya nilai impact dapat diketahui dari Persamaan 4.4 K=E/A ............................................................................................................ (4.4) Dimana : K



= nilai impact (kg m/mm2)



E



= tenaga yang dibutuhkan untuk memecahkan sampel (kg m)



A



= luas penampang di bawah takikan (mm2)



4.3



Alat dan Bahan



4.3.1 Alat Alat yang digunakan dalam praktikum impact tester adalah : 1. impact machine, (lihat Gambar 4.1) 2. jangka sorong, (lihat Gambar 4.2) 3. alat tulis dan modul. 4.3.2 Bahan Bahan yang digunakan dalam praktikum impact tester adalah : 1. bahan uji berupa kayu yang digergaji, (lihat Gambar 4.3) 2. bahan uji berupa keramik yang digergaji, (lihat Gambar 4.3) 3. bahan uji berupa genteng yang digergaji. (lihat Gambar 4.3)



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



53



4.3.3 Gambar Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum impact tester dapat dilihat pada gambar di bawah ini



Gambar 4.1 Impact machine



Gambar 4.2 Jangka sorong



Gambar 4.3 Kayu,genteng,keramik



4.4



Prosedur kerja



Adapun prosedur percobaan impact tester adalah sebagai berikut : 1. naikkan/tegakkan pendulum dan sandarannya dengan pendulum support handle, (lihat Gambar 4.4)



Gambar 4.4 Menaikkan pendulum



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



54



2. pasang sampel dalam lubang sampel/pergunakan the specimen mount, (lihat Gambar 4.5)



Gambar 4.5 Peletakkan sampel



3. pegang jarum penunjuk lalu putar jarum alat uji impact pada posisi 135 º, (lihat Gambar 4.6)



Gambar 4.6 Menyetel posisi jarum penunjuk 4.



lepaskan pendulum dengan memutar pendulum support handle. Pendulum akan memulai bergerak ke bawah, akan memukul dan memecah sampel dan kemudian akan mengayun ke atas pada sisi yang lain, (lihat Gambar 4.7)



Gambar 4.7 Melepas tuas



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51 5.



55



hentikan pendulum sesudah mengayun pada sisi lain, (lihat Gambar 4.8)



Gambar 4.8 Menghentikan pendulum 6. baca ayunan dari pendulum dengan pointer/jarum dan hitung energi yang



diperlukan untuk memecah sampel dengan beberapa cara persamaan atau gunakan perlengkapan tabel konversi energi. (lihat Gambar 4.9)



Gambar 4.9 Membaca ayunan 4.5



Diagram Alir



Untuk lebih memperjelas prosedur percobaan yang telah dijelaskan di atas, dapat dilihat Gambar 4.10 sebagai prosedur percobaan dalam bentuk alur kerja praktikum impact tester berikut : Mulai



Menyiapkan alat dan bahan Mengukur dimensi benda uji menggunakan jangka sorong A



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



56



A Memutar posisi jarum penunjuk alat uji impact pada posisi 1350 Mengangkat pendulum sejauh 90⁰ dengan cara memutar



berlawanan arah jarum jam secara perlahan-lahan Meletakkan benda uji di tempat benda uji pada alat uji impact



Memposisikan benda uji pada posisi tengah dimana pisau pendulum berada sejajar dengan takikan benda tersebut



Menekan tuas untuk melepaskan pendulum agar mengayun dan mematahkan benda uji Menganalisis dan mengolah data Menarik kesimpulan



Selesai Gambar 4.10 Diagram alir praktikum impact tester



4.6



Data Hasil Percobaan



Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan di laboratorium didapat data-data yang ditunjukkan pada Tabel 4.1 – 4.3 di bawah ini. Tabel 4.1 Perhitungan data genteng yang digergaji Panjang



Lebar



Tinggi



α



β



(m)



(m)



(m)



(º)



(º)



1.



0,0555



0,0230



0,0109



135



132



2.



0,0555



0,0225



0,0102



135



132



3.



0,0555



0,0225



0,0990



135



132



No.



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



57



Tabel 4.2 Perhitungan data keramik yang digergaji Panjang



Lebar



Tinggi



α



β



(m)



(m)



(m)



(º)



(º)



1.



0,0530



0,022



0,085



135



131



2.



0,0549



0,021



0,082



135



130



3.



0,0545



0,021



0,080



135



131



No.



Tabel 4.3 Perhitungan data kayu Panjang



Lebar



Tinggi



α



β



(m)



(m)



(m)



(º)



(º)



1.



0,0555



0,024



0,015



135



16



2.



0,0555



0,024



0,015



135



16



3.



0,0555



0,024



0,015



135



15



No.



4.7



Analisis Data



Tujuan : Menghitung tenaga yang dibutuhkan untuk memecahkan sampel. Rumus yang digunakan berdasarkan persamaan (4.3) adalah :



4



= W.R ( cos β – cos α ) (kg m)



E



dimana : W



= 1,591 kg



R



= 0,357 m



Terdapat variabel α dan β.



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



58



Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan di laboratorium didapat data-data yang ditunjukkan pada Tabel 4.4 – 4.6 di bawah ini. Tabel 4.4 Data percobaan genteng yang di gergaji β



No.



(rad)



(rad)



C



c2



1.



2,3026



0



2,3550



0



0



0



0



0



2.



2,3026



0



2,3550



0



0



0



0



0



3.



2,3026



0



2,3550



0



0



0



0



0



6,9080



=7,0650



̅ = 2,3026



̅



∑ ̅



∑



̅



= (



)1



=0



(



)2



=0



(



)3



=0 =



(



)1



=0



(



)2



=0



(



)3



=0



0



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



1



=0



2



=0



3



=0



1 2 3



2



=0



2



=0



2



=0 0 √



√



∑ ( (



) )



√ E



= W.R ( cos β – cos α )



E1



= 0,0215 Kg m



E2



= 0,0215 Kg m



E3



= 0,0215 Kg m



̅



Hasil sesungguhnya : ̅ = 0,0215 + 0 = 0,0215 Kg m



59



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



60



Menentukan nilai uji impact tester (K) K



= E/A



Yang mana A = p x l x = 0,0558 x 0,0226 x = 0,0006 m2 Sehingga K



= = 35,83 kg/m



Kesalahan relatif (KR) KR



=



= =0% Ketelitian



= = 100 % - 0 % = 100 %



Tabel 4.5 Data percobaan keramik yang di gergaji No.



(rad)



(rad)



c



c2



1.



2,2852



0,0058



2,3550



0



0,0024



0



0,0025



6,23 × 10-6



2.



2,2677



0,0116



2,3550



0



0,0050



0



0,0050



2,57 × 10-5



3.



2,2852



0,0058



2,3550



0



0,0024



0



0,0025



6,23 × 10-6



= 6,6210 ̅



2,2070



7,0650 ̅ 2,3550



3,81 × 10-5



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51 ∑ ̅



∑



̅



= (



)1



= 0,0024



(



)2



= 0,0050



(



)3



= 0,0024 =



(



)1



=0



(



)2



=0



(



)3



=0



1



= 0,0025



2



= 0,0050



3



= 0,0025



1



2



= (0,0025)2 = 6,23 × 10-6



2



2



= (0,0050)2 = 2,57 × 10-5



3



2



= (0,0025)2 = 6,23 × 10-6



61



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51 = 3,81 × 10-5 √



∑ (



=√



(



)



)



=√ = 0,0025 E



= W.R ( cos β – cos α )



E1



= 0,0290 Kg m



E2



= 0,0365 Kg m



E3



= 0,0290 Kg m



̅



Hasil sesungguhnya : ̅ = 0,0970 Kg m Menentukan nilai uji impact tester (K) K



= E/A



Yang mana A = p x l x = 0,0541 x 0,0213 x = 0,0005 m2 Sehingga K



= = 197 kg/m



62



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



63



Kesalahan relatif (KR) KR



=



= 7,993 Ketelitian



= = =



Tabel 4.6 Data percobaan kayu No.



β (rad)



(rad)



c



c2



1.



0,2792



0,0058



2,355



0



0,0009



0



0,0009



8,3x10-7



2.



0,2792



0,0058



2,355



0



0,0009



0



0,0009



8,3x10-7



3.



0,2617



0,0116



2,355



0



0,0017



0



0,0017



2,93x10-6



0,8203



= 4,58x10-6



̅



̅



0,2734



∑ ̅



0,2734 ∑



̅



= (



)1



= 0,0009



(



)2



= 0,0009



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51 (



)3



= 0,0017 =



(



)1



=0



(



)2



=0



(



)3



=0



1



= 0,0009



2



= 0,0009



3



= 0,0017



1 2 3



2



= 8,3x10-7



2



= 8,3x10-7



2



= 2,93x10-6



√



√



∑ (



(



)



)



0,0008 E



= W.R ( cos β – cos α )



E1



= 0,9476 Kg m



E2



= 0,9476 Kg m



E3



= 0,9502 Kg m



̅



= 0,9484 Kg m



64



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



65



Hasil sesungguhnya : ̅ =



0,0008



= 0,9492 Menentukan nilai uji impact tester (K) K



= E/A



Yang mana A = p x l x = 0,0555 x 0,035 x = 9,7125 x 10-4 m2 Sehingga K



= = 977,29 kg/m



Kesalahan relatif (KR) KR



= = = 0,0921



Ketelitian



= = =



4.8



Pembahasan



Berdasarkan hasil percobaan laboratorium didapatkan kekuatan dari masingmasing benda uji yaitu : 1. kayu



= 977,29 Kg m



2. keramik



= 197,00 Kg m



3. genteng



= 35,83 Kg m



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



66



Hal ini menunjukkan bahwa setiap bahan memiliki kekuatan yang berbeda satu dengan yang lain. Namun hasil percobaan yang kami dapatkan tentu saja terdapat sedikit kesalahan. Kesalahan relatif dari masing-masing benda uji adalah : 1. kayu



= 0,0921 %



2. keramik



= 7,9938 %



3. genteng



= 0,0000 %



Faktor kesalahan dalam praktikum impact tester adalah : 1.



pembulatan hasil,



2.



kurang teliti dalam membaca skala/derajat,



3.



kurang tepat dalam meletakkan sampel di tempat benda uji (maksudnya tidak tepat meletakkan sampel pada posisi tengah di tempat benda uji sehingga pisau pada pendulum berada tidak sejajar dengan takikan sampel tersebut).



4.9



Aplikasi dalam Bidang Teknik Sipil



Peran uji impact tester dalam teknik sipil sangat penting, terutama dalam hal-hal sebagai berikut : 1.



penentuan kepekaan suatu bahan terhadap patah getas, misalnya pada baja,



2.



penentuan kualitas suatu bahan terhadap deformasi / perubahan bentuk yang mengakibatkan kerusakan pada struktur,



3.



untuk mengetahui kekuatan / ketahanan suatu bahan yang akan digunakan dalam sebuah konstruksi bangunan,



4.



untuk memilih bahan-bahan konstruksi bangunan yang berkualitas,



5.



untuk mengetahui hubungan ketangguhan retak dengan energi impact.



4.10



Kesimpulan



Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum impact tester ini adalah sebagai berikut : 1.



energi yang diserap oleh benda uji 1 (kayu)



= 0,9492 Kg m



energi yang diserap oleh benda uji 1 (keramik) = 0,097 Kg m energi yang diserap oleh benda uji 1 (genteng) = 0,0215 Kg m



Laporan Praktikum Fisika Terapan 2020 BAB 4 Impact Tester Kelompok 51



67



ketangguhan impact benda uji 1 (kayu)



= 977,29 Kg/m



ketangguhan impact benda uji 1 (keramik)



= 197,00 Kg/m



ketangguhan impact benda uji 1 (genteng)



= 35,83 Kg/m



energi yang diserap dan ketangguhan impact kayu lebih besar daripada ketangguhan keramik dan genteng. Ketangguhan impact setiap benda tidak sama. Hal ini disebabkan beberapa faktor, antara lain : a. komposisi material penyusun, b. cara pembuatan, c. penyimpanan / pemeliharaan, d. lama waktu penyimpanan.



4.11



Saran



Untuk meminimalisasi kesalahan dalam melakukan praktikum alat uji impact tester ini, maka kita perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut : 1. praktikan diharapkan teliti dalam meletakkan sampel di tempat benda uji (maksudnya sampel diletakkan tepat pada posisi tengah sehingga pisau pada pendulum berada sejajar dengan takikan sampel tersebut), 2. praktikan diharapkan teliti dalam membaca skala / derajat yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk pada busur derajat, 3. praktikan diharapkan memahami percobaan sebelum praktikum dilaksanakan.